Question

相对论与量子力学的联系和区别，请详细解释。

Answer 1

Relative Theory 主要应用于宏观，高速运动的规律具有光速不变和洛仑兹协变等约束，其基础假设是基于世界是决定的。

Quantum Mechanics ： 主要应用于微观，粒子的无规则规律具有全同粒子的 Pauli 不相容（
Pauli exclusion principle)，能量的量子化 和测不准原理约束等，其基础假设是世界是随机的，但在随机中，通过统计展现出一些宏观的现象。

关于理论，我个人有个看法，这两个理论的应用范畴不一样，而理论本身就是为解释现实世界的一些现象的模型。在物理的世界中，我比较喜欢称呼物理定律为模型。我们所使用和看到的都是物理模型本身，这些模型可以如何相容组合，这本身就是一个新课题。也有学者称呼现在的理论物理研究为 The Game of Theory【理论游戏】（注意不是 Game Theory -- 博弈论)。所以，个人的建议是，在学习理论的同时，必须理解理论的应用范畴和局限。另外，附带提及一下，现代科学的方法起源于伽利略科学实验方法（具体去查下相关资料），而理论的形成，还与逻辑与公理有关。换句话说，我们要表达或者描述什么，首先必须有一些基础得不能再基础的概念，而这些概念就是一种约定。理论就是利用这些概念，以及一些可能成为概念的约定（称呼为假设），利用逻辑演绎成一个体系，然后用以解释宏观世界。 Relative Theory 就是利用一些基础的概念和一些假设推演出来的理论模型， Quantum Mechanics 也是如此。。。因此，从这个角度来说，这两个理论有啥关系！？ 没关系！只不过有些公理相同，有些公理(或者假设）相互矛盾。

但有点要说， Relative Theory， Quantum mechanics 与经典 Newton 力学是有关的。换句话说， 这二者在一定程度上需要经典力学的支持。从树形结构来看的话，物理学在 Newton 力学往后就出现了分叉。Newton 力学假设了时间和空间的无关性，并且三维空间是刚性的，确定的，只要参数恰当，任何物理系统均可描述。剩下的问题是参数多少，方程式复杂的问题。
然而， Relative Theory 则认为时间和空间是一个整体，相互可以影响。就是这个假设，导致了Rretiative Theory 的出现，同时利用伽利略科学实验方法，经过迈克逊-莫雷实验的检验，支持了光速不变，经过洛仑兹协变将经典力学与 Relative Theory 建立关系。而且 Relative Theory 在一定程度上兼容了经典力学。
然而，Quantum Theory，则认为在微观下测量是不准确的，且物质世界也是不连续的。就是这些假设，导致了Quantum Mechanics 理论的产生，以及一些量子理论特有的局域效应，同时利用一些实验手段，也验证了这个理论的部分预言，最典型的就是拉曼谱线等等的解释。古典的 Lagrange 方程和 Hamilton方程建立经典力学到量子力学的过渡....

当然，Quantum Mechanis 在发展过程中，还有很多其他的假设，比如说 Bohr 的协并原理，自旋等等，因此上面解释只是非常粗糙的从其发展的历史来简单说明。往后，理论研究者当然会考虑，既然 Relative Theory 对高速运动的物体有约束，那么微观高速运动的粒子是否也有相对论效应呢？这是自然的，因此 Relative Quantum Mechanics 自然会被讨论和研究。。。既然，相对论把时间和空间作为一个整体来考虑，那么世界是否就真的只有四维呢？十一维行不行？更多的维度行不行？......好吧，我们来搞一个 String Theory 吧....对了，四种作用力，相对论主要是电磁力，胶子主要在量子论，引力子呢？或许这个世界存在多个平行世界，电磁力，胶子等都被约束了，可能引力子在这些平行世界渗透，从而使得这些平行世界可以发生一定联系。。。。好吧，这是幻想，但也是一些理论研究人员的研究内容....【是不是有 The Game of Theory 的感觉！？】

好吧，回到问题本身。从历史来看，理论的研究实际上是，沿着以前的理论框架往下丰富理论；或者在最为基础的假设上再做细致细化，正如 Relative Theory, Quantum Mechanics 一样，若成功，则是会导致一个更为根本的基础理论的产生，但这是非常困难的，人类这么多年来（从近代说起），能被称呼有史以来最为伟大的，大概只有 Newton, A.Einstein, Bohr, Heisenberg, Schordinger...等等，尤其 Quantum Mechanis 是一堆人共同协作完成。Heisenberg 的矩阵形式（粒子性）， Schordinger 的波动形式（波动性），Dirac 论证二者的等价性，而 Bohr 的并协原理则直接从哲学和原理的角度解释了二者的兼容，Fermi，Born 的进一步发展和应用对理论的真确性进一步的确认...

因此，这二者最根本的区别在于对理论本身，以及模型应用范畴的理解。这个只有通过不断学习，交流才能理解。

Answer 2

这根本就是两个不同的科目嘛，量子力学就是提供研究问题的一种方法，相对论是对时空现象的解释，不要混淆了。量子力学分初量和高量，其中高量会涉及相对论效应。

Answer 3

相对论描述宏观物体高速运动的规律，而量子力学描述的是微观粒子的运动规律，两大理论是现代物理的两大支柱，分别描述两种不同领域的物理规律，但到现在还不能完全融合一体，也有相矛盾的地方，比如说相对论里规定物体不能超过光速，但在量子领域却有超光速现象，天文上也观察到一些超光速现象，这些都是不能解释的，但不能说相对论错了，只是有它的局限性，理论是与时俱进的，