量子力学与广义相对论的矛盾是什么 |No.30

30期啦！

╰(￣▽￣)╭

前前后后回答了几百个问题

感觉本科阶段物理学的各个门类都涉及完了呢~

新来的各位同学如果有问题的话

往前翻翻前几期

说不定你的问题已经解答过了哦！

1Q

走钢丝的人为什么拿很长的杆，具体原理？

王胜华

A

拿很长的杆是为了保持平衡。物理上有两个原因，一个是长杆的两端因为重力会往下弯，这样利用长杆本身的重量再加上下弯，可以把整体的重心压得很低，甚至可以压得比钢丝还要低。重心变低之后平衡性自然就提高了。就像不倒翁。

第二个是长杆可以增加整体的转动惯量。所谓转动惯量就是一种转动的“惯性”。我们都知道外力恒定的情况下，质量越大的物体就越难被加速。同样的，力矩恒定的情况下，转动惯量越大的物体就越难被转起来。所以拿着长杆站在钢丝上的演员就算什么的不做，他也只会以一个很慢的速度往旁边倒。实际情况下这么缓慢的倾倒速度演员是完全可以从容地做出反应并调整的。

2Q

风形成的原因是什么？

Vincent

A

笼统地说，除开少数特殊情况（比如火山喷发或地震，海啸）。地球上绝大多数的风产生的原因都是因为太阳光。太阳照射到地球表面，将地球表面加热。然后地球表面再将地球表面的气体加热。气体受热膨胀。

但可惜太阳光对地表的加热并不是均匀的。赤道比两极更容易被加热，大陆比海洋更容易被加热。沙漠干燥地区比植被茂密的湿润地区更容易被加热。于是地表上不同地点的地表温度就不同，那这样的话地表附近的大气气温也就不同，热胀冷缩，于是各个地方的大气气压也就不同。既然气压不同，那大气就要运动起来，从高气压区流向低气压区，这就形成了风。不光是地表，地表大气受热膨胀之后密度变小，要往上方运动，高空大气遇冷收缩变重要往下方降落。这也是形成了风。

于是总结一下，什么是风？风就是太阳光驱动的热对流（绝大多数情况）。

3Q

真空有磁导率和介电常数，说明真空不空，那真空是什么物质填充的呢？有没有各种介质常数都为0的空间？如果有，是不是能说光速在此中速率是无穷大？

张金俊

A

千万不要把电磁波想象成某种介质中传播的弹性波。这个观点早就被淘汰了。因为：第一，电磁波只有横波没有纵波，这是弹性波没法解释了。第二，电磁波传播速度，也就是光速在所有参考系下保持不变。这也是弹性波没有办法解释的。所有你这个问题从第一个逗号开始就错了。

4Q

我想问一个相对论的问题，假设我相对于你是接近光速匀速，那我相对于的时间变慢，可是你相对于我也是接近光速匀速，为什么你相对于我的时间就变快了呢？虽然是两个参考系但是两个参考系都是非惯性参考系啊

孙力达

A

我相对于你的时间是变慢的，你相对于我的时间也是变慢的，而且这并没有什么矛盾。因为匀速运动的我们没有办法停下来比较时间。而时空中不同位置不同参考系的时间就是可以不一样的。你之所以觉得有矛盾是因为你的脑中潜意识里还是觉得有一个绝对的第三方的“标准时间”。而这玩意儿在相对论中并不存在。

5Q

气体、液体和固体的本质区别是什么？让一定数量的分子均匀分布在一定体积的容器里，怎么判断它是是气体、液体还是固体呢？

阿诺

A

固体和气体液体的本质区别是，固体长程有序，所谓长程有序就是指一个粒子的状态跟它很远的另一个粒子的状态也是相关的。而气体液体没有长程有序。另一点，固体的对称性没有气体液体多。气体液体有几乎任意角度的旋转对称性，而固体只有一些特定角度的旋转对称性。

至于气体和液体的区别。我要说，气体和液体在相变理论中没有本质上的区别，它们可以连续过渡。在高温高压下你其实分不出来一团物质到底是气体还是液体。它们只不过是在常温常压下有些差异而已。

6Q

我想问一下，如何理解热力学第二定律开尔文表述和克劳修斯表述中所说的其他影响呢？

物理呆～

A

克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响。

开尔文表述：不可能从单一热源吸收能量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。

这个问题好，这里的其它影响指的是某种不可逆过程。我们知道热力学第二定律又叫熵增定律。指的是绝热系统整体的熵随着时间只能增加或不变，不能减少。克劳修斯和开尔文表述的两个过程都是一个熵减少的过程，这样的过程是被热力学第二定律禁止的。但是微妙的地方在于，热力学第二定律并没有严格地禁止它们发生。如果我们以给环境增加更多熵为代价，让某个局部的熵减少，这样的过程是可以发生的。比如我们夏天开空调不就是个克劳修斯过程么？（把热量从低温的室内传递给高温的室外。）这个过程为什么可以发生呢？因为系统发生其他影响，这个其他影响具体来说就是空调把大量电能消耗成了废热。通过把电能消耗成废热这个不可逆过程，给环境制造了很多很多额外的熵，从而换得室内的熵适当减少。

总结，其他影响指的就是一个让熵增加得更多的不可逆过程。这个不可逆过程增加的熵加上克劳修斯/开尔文过程减少的熵，发现系统的总熵还是增加的。

7Q

量子力学和广义相对论之间有什么矛盾？

喀戎

A

引力无法纳入到量子力学的框架中去，如果强行纳入，则会出现大量无法消除的无穷大。使理论崩溃。这个问题目前没有什么好的解决办法。

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