對(duì)于量子力學(xué)和相對(duì)論之間的關(guān)系，很多人都有誤會(huì)，尤其是兩者之間的關(guān)系，很多人都以為他們是互斥的關(guān)系。而實(shí)際上并非如此，目前來看，除了“引力”之外，剩余的部分兩者都可以很好地融合，并且科學(xué)家還真的這么做了。不過，在這之前，我們可以簡單描述一下，量子力學(xué)和相對(duì)論到底都說了一些什么？

相對(duì)論

我們都知道，相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。在狹義相對(duì)論中，愛因斯坦提出了一個(gè)全新的世界觀。他認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)是會(huì)改變周圍的時(shí)間和空間，并且時(shí)間和空間并非是分立的兩個(gè)物理量，而是應(yīng)該被統(tǒng)一起來的，所以應(yīng)該叫做時(shí)空。而我們?nèi)祟惥蜕钤谌S時(shí)空中。

除此之外，狹義相對(duì)論還統(tǒng)一了能量和質(zhì)量，提出了質(zhì)能等價(jià)。愛因斯坦認(rèn)為，能量和質(zhì)量其實(shí)是一個(gè)東西的兩個(gè)面，具體體現(xiàn)出什么特質(zhì)取決于你用什么方式進(jìn)行稱量。并且還給出了質(zhì)量和能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是著名的質(zhì)量方程E=mc^2。

而廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論最大的區(qū)別在于，狹義相對(duì)論研究是在平直空間中的情況。

而廣義相對(duì)論則研究的是在彎曲時(shí)空下的情況。并且愛因斯坦進(jìn)一步提出了，引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲。

無論是廣義相對(duì)論還是狹義相對(duì)論，結(jié)論都很奇葩的，之所以我們覺得很奇葩，關(guān)鍵就在于這個(gè)理論只有在速度特別快時(shí)，尤其是接近光速時(shí)，或者引力超級(jí)大時(shí)，才體現(xiàn)出它的威力來。

在一般的宏觀低速（也就是我們生活的世界）的情況，牛頓力學(xué)是它的近似，兩者誤差極其小，你根本感覺不到。所以，這也體現(xiàn)了新理論和舊理論之間的關(guān)系，實(shí)際上是新理論要兼容舊理論，而不是否定舊理論。

量子力學(xué)

說完了相對(duì)論，我們?cè)賮碚f一說量子力學(xué)，量子力學(xué)說白了是研究小尺度上的物理學(xué)，尤其是納米級(jí)別以下的尺度。目前關(guān)于量子力學(xué)的主流理論是哥本哈根詮釋。這個(gè)理論告訴我們，這個(gè)世界是不確定性的。具體來說，如果你要去測量一個(gè)粒子的位置，你無法測量它的動(dòng)量，這是因?yàn)闇y量的本身就會(huì)影響到粒子的運(yùn)動(dòng)。

在量子力學(xué)的框架下，粒子的狀態(tài)變得極其詭異，比如：原子核的電子，它實(shí)際上同時(shí)存在于任意位置，呈現(xiàn)概率分布，這是一種疊加態(tài)。

所以，相對(duì)論和量子力學(xué)，最早是適用于兩個(gè)不同的尺度，相對(duì)論適用于是速度快，引力大的大尺度，而量子力學(xué)則是適用于微觀世界。不過，它們也確實(shí)進(jìn)行了聯(lián)姻。

保羅·狄拉克

最早把量子力學(xué)和相對(duì)論結(jié)合起來的人叫做：保羅·狄拉克。他是英國的理論物理學(xué)家，在量子力學(xué)的黃金時(shí)代，他是絕對(duì)的大神級(jí)的存在，并且被認(rèn)為是量子力學(xué)的奠基人之一。

他在海森堡、薛定諤的發(fā)現(xiàn)之上，結(jié)合了狹義相對(duì)論，提出了量子場論，并且預(yù)言正電子的存在。通過將“場”量子化成功解決了量子力學(xué)中非定域性的問題，并且同時(shí)滿足了洛倫茲寫協(xié)變論。定域性指的是任何物理學(xué)效應(yīng)都不能超光速傳遞。而非定域性正好就和定域性的原則是完全相反的，也就是說，在量子糾纏態(tài)的系統(tǒng)中，粒子是可以超過速相互作用的。

可以說，在量子場論的框架下，狹義相對(duì)論和量子力學(xué)進(jìn)行了很好的結(jié)合。也正是在這個(gè)基礎(chǔ)之上，催生了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型。

引力的難題

既然狹義相對(duì)論和量子力學(xué)可以很好地進(jìn)行融合。于是，科學(xué)家其實(shí)相信廣義相對(duì)論能夠和量子場論結(jié)合。這也是一直以來科學(xué)研究的前沿陣地。但，雖然經(jīng)過許多科學(xué)家的努力，目前來說，廣義相對(duì)論還是沒有辦法和量子場論進(jìn)行很好地結(jié)合。至于原因，其實(shí)還蠻復(fù)雜的，我們簡單講述一下：

首先，在廣義相對(duì)論中，所描述的時(shí)空是三維時(shí)空，引力是時(shí)空的彎曲造成的；可是量子場論中的時(shí)空觀和廣義相對(duì)論是不一樣的，這是因?yàn)榱孔舆€有自旋空間，兩者對(duì)于時(shí)間的描述也是相互矛盾無法調(diào)和的。

其次，在黑洞附近以及普朗克尺度下，兩個(gè)理論也都同時(shí)出現(xiàn)失效的情況。

當(dāng)然，實(shí)際上的矛盾還有很多，由于篇幅關(guān)系，這里就說這些。

正是因?yàn)檫@些問題，有一些物理學(xué)想要通過另辟蹊徑的方式來解決這個(gè)矛盾，也就是“引力子”，希望能夠把引力納入到粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型當(dāng)中?？上Вψ永碚撆c現(xiàn)實(shí)的誤差實(shí)在有點(diǎn)大，遠(yuǎn)沒有廣義相對(duì)論描述得好，所以沒有成為主流科學(xué)理論。

最后，我們來總結(jié)一下，量子力學(xué)和廣義相對(duì)論并不是互斥的，量子力學(xué)是可以和狹義相對(duì)論進(jìn)行融合的，并且可以得到量子場論。只是廣義相對(duì)論與量子場論的融合出現(xiàn)了問題。不過，目前來看，科學(xué)家始終是相信一定存在某些我們目前還不清楚的機(jī)制，才使得兩者沒實(shí)現(xiàn)融合。所以，將廣義相對(duì)論和量子場論進(jìn)行結(jié)合也是目前科學(xué)理論發(fā)展的重點(diǎn)方向。