量子力學跟相對論有何異同點？

我又要從wikipedia上拿出這張百用不厭的圖了：

這個圖是物理學的四大基礎理論。左上是經典力學，以牛頓力學和分析力學為主，宏觀低速世界遵守的物理規律。這個領域發展到麥克斯韋的電動力學的時候，出現了一些不可調和的矛盾：

第一個矛盾是面對微觀世界，僅靠電磁波（光）的波動性無法解釋黑體輻射能量的發散、光電效應、以及原子的穩定性，這就導致了普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意建立了早期的量子理論，後來經過海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利、玻恩的努力建立了量子力學。所以左下方的量子力學是經典力學在微觀方向的升級，或者說經典力學是量子力學在宏觀方向的近似。

第二個矛盾是電磁波（光）的速度不變原理顯示了它和歐幾里得時空中的伽利略變換存在矛盾，這就導致愛因斯坦摒棄了伽利略變化，用相對性原理了光速不變原理建立了狹義相對論。所以右上方的相對論是經典力學在高速（接近光速）方向的升級，或者說經典力學是相對論在低速方向的近似。

這樣就非常清楚了，量子力學和相對論是經典力學在兩個不同方向的升級，除了共用時間空間、質量、能量、動量、電荷等基本物理學概念之外，它們可以說是完全不同的兩個基礎理論，或者說是物理學向完全不同的兩個方向的深入發展。它們唯一的共同點是都可以近似到經典力學。當它們結合的時候，就是一個能夠同時描述微觀和高速的基礎理論——量子場論。

相對論是描寫物質間引力相互作用的理論。包括狹義相對論和廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦於1915年完成，1916年正式發表。這愛因斯坦的廣義相對論理論在天體物理學中有著非常重要的應用：它直接推導出某些大質量恆星會終結為一個黑洞——時空中的某些區域發生極度的扭曲以至於連光都無法逸出。廣義相對論還預言了引力波的存在（愛因斯坦於1918年寫的論文《論引力波》），現已被直接觀測所證實。此外,廣義相對論還是現代宇宙學的膨脹宇宙模型的理論基礎。狹義相對論提出兩條基本原理。（1）光速不變原理：即在任何慣性系中，真空中光速c都相同，為299,792,458m/s，與光源及觀察者的運動狀況無關。（2）狹義相對性原理：是指物理學的基本定律乃至自然規律，對所有慣性參考系來說都相同。愛因斯坦曾經一度試圖把萬有引力定律納入相對論的框架，幾經失敗後，他終於認識到，狹義相對論容納不了萬有引力定律。於是，他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性，又利用在局部慣性系中萬有引力與慣性力等效的原理，建立了用彎曲時空的黎曼幾何描述引力的廣義相對論理論。因此，狹義相對論只適用於慣性系，它的時空背景是平直的四維時空，而廣義相對論則適用於包括非慣性系在內的一切參考系。按照廣義相對論，在引力場中的時鐘要變慢，因此從恆星表面射到地球上來的光線，其光譜線會發生紅移，這也在很高精度上得到了證實。從此，廣義相對論理論的正確性被得到了廣泛地承認。簡而言之，廣義相對論包括兩個原理:一，等效原理：慣性力場與引力場的動力學效應是局部不可分辨的；二，廣義相對性原理：所有的物理定律在任何參考系中都取相同的形式。 廣義相對性原理：物理定律的形式在一切參考系都是不變的。該定理是狹義相對性原理的推廣。

而量子力學是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的結構和性質的基本理論，是近代物理的基礎理論之一。20世紀前的經典物理學只適於描述一般宏觀條件下物質的運動，而對於微觀世界（原子和亞原子世界）和一定條件下的某些宏觀現象則只有在量子力學的基礎上才能說明。所有涉及物質屬性和微觀結構的問題，無不以量子力學作為理論基礎。

物理學家，不僅發現物質有最小的單位，而且發現能量也有最小的單位，這最小單位的能量就是量子。在此基礎上，人們提出了量子干涉，量子通信，量子意識（如薛定諤的貓實驗）以及量子糾纏等理論，並做了相應的實驗。其中，量子通信已經進入應用實踐領域，如量子衛星的發展。在這裡，值得一提的是，薛定諤的貓實驗以及量子糾纏實驗，前者證明了，宇宙的演變和某些事件的結果離不開人的意識的參與，後者似乎可以說明宇宙中還有比光速還要快的存在，這為未來遠距離通信和太空運輸旅行等都提供了可能和希望。更有一些探索微觀世界的理論，如超弦理論，似乎在向探索宇宙的意識和物質的本源問題邁進了一步。總之，相對論主要是探索宇宙時空關係的，而量子力學主要是探索微觀世界的理論。當然，它們之間也存在著一些交集和共同探索的領域。

相對論和量子力學是兩個不同的理論。量子力學主要是研究物質內部的物理屬性。而相對論研究的是這些物質存在的環境的屬性。 實際上這兩個理論的結合，是物質陰陽屬性的結合。如果不承認萬物負陰而抱陽就不可能完成這個課題。就好比一個男人和一個女人。

如果要統一那就得組建一個家庭。 世界萬物都是具有陰陽兩種屬性的。其中的陽的部分是以黎曼代數的形式存在。全部的物質的陽結合到一起就形成了萬物存在的空間。而每個物質在黎曼空間的存在形式就是廣義相對論， 其能量形式是拉格朗日量。而每個基本物質陰的存在形式是在復結構下的辛代數，其能量表現形式是哈密頓量。

而拉格朗日量和哈密頓量也是可以相互轉換的。也就是每個物質的陰陽能量相等是一個物質存在的根本屬性。

這個問題要從兩個物理理論的數學工具說起。 在物理上兩個主要學科一個是廣義相對論，在數學上是洛倫茲群的集合。另一個是量子力學，在數學上是SU（n）群的集合。那麼這兩個群的不是同一種代數結構就說明了兩個學科的不兼容原理。

實際上更深層的原因是因為兩個數學群都不是物質結構的全部結構。而只是物質結構的兩個重要分支。而一個完整的物質結構恰恰是這兩個結構的更完整形式。既物質函數的埃爾米特形式。 在以多重複數為物質形式的數學群中，一個完整的物質群體可以由其自身的陰陽關係表現為兩個群的合成形式。

既由一個怡洛倫茲形式和一個怡酉與一個怡辛形式的組合。所以要想完整的描述物質結構就要將量子力學的酉結構與該物質的哈密頓「辛結構」複合。

所以廣義相對論和量子力學是兩個不同的理論。量子力學主要是研究物質內部的物理屬性。而相對論研究的是這些物質存在的環境的屬性。兩者相同的就是都可以滿足能量和時間守恆定律，既諾特定理。

看問題看本質，揭開本質才能說清問題。

首先排除一個誤區，愛因斯坦是量子力學大師。

最先坐實光是量子的是愛因斯坦，愛因斯坦的光電效應量子化解釋，得了諾貝爾獎。

其次再排除一個誤區，量子力學與狹義相對論結合得非常好。量子力學離不開狄拉克方程，而狄拉克方程是結合狹義相對論的基礎方程，沒有之一。量子力學包含狹義相對論。

再次還再排除一個誤區，己實驗驗證了的量子力學方程與廣義相對論描述的都與實際觀測相符，目前都無反例。只不過，量子力學尚不完備，而廣義相對論相對完備，量子力學集成了眾多大師理論，廣義相對論只此一家。

最後還得排除一個誤區，量子力學與相對論本身不矛盾。量子力學與相對論的基本矛盾在於觀念，廣義相對論講究定域性、客觀性，而量子力學的解釋，目前主流上否定了定域性、客觀性，罪魁禍首在於量子糾纏、惠勒延遲觀測實驗、幾率波的解釋。量子力學研究的是微觀現象，相對論宏觀上統攬大局。

應該說二者都企圖完整描述整個世界，只不過二者的出發點不同，一個是從宏觀世界出發，一個是從微觀世界出發，兩者對世界的解釋都還不夠完善，相對論不能完全解釋微觀世界物質運行規律，量子力學也在宏觀世界部分失效，所以自愛因斯坦一來人類一直在嘗試建立一種更全面的理論來解釋微觀和宏觀的運動規律，即統一場論，目前形成了很多假說，比如弦理論，膜理論等多個版本，但還不夠成熟

二者描述的規律的層次不同。量子力學更基本，相對論是以更基本的規律生成的，其底層原因可能還是量子力學。這種層次上的差異也許就是當前量子力學相對論之間不協調的原因。要使二者兼容，需要找到如何從量子力學推導出相對論，這樣才能調和二者。

共同點都是研究世界之存在的。

不同點是各有立場，各有前提，各有結論，各自側重了一種現象或幾種現象。

如果二者要達到相互統一融合的目的，就要對我們面臨的這個世界作出一個讓雙方認可的存在前提。從這個前提作出步步相吻合的研究。這個存在前提需要高度的實用的綜合概括。