กลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

การเรียนรู้เกี่ยวกับจักรวาลอยู่ภายใต้สาขาฟิสิกส์ แต่วิชานี้แตกแขนงออกไปอีกหลายวิชา กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้

การศึกษาเหล่านี้จะอธิบายพฤติกรรมของสสารและพลังงาน ผู้ที่สนใจเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ควรมีความเข้าใจแนวคิดทางคณิตศาสตร์เป็นอย่างดี 

ประเด็นที่สำคัญ

1. กลศาสตร์ควอนตัมอธิบายพฤติกรรมของอนุภาคและแรงในระดับอะตอมและต่ำกว่าอะตอม ในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายพฤติกรรมขนาดใหญ่ของสสารและพลังงานเมื่อมีแรงโน้มถ่วง
2. กลศาสตร์ควอนตัมขึ้นอยู่กับความน่าจะเป็นและความไม่แน่นอน ในขณะที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีกำหนดที่ใช้แนวคิดเรื่องกาลอวกาศ
3. กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปัจจุบันยังขาดกรอบการทำงานที่เป็นหนึ่งเดียว ซึ่งนำไปสู่การวิจัยอย่างต่อเนื่องในการแสวงหาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม

กลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

กลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐานและธรรมชาติของพลังงานและสสารในระดับจุลภาค ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของวัตถุในขอบเขตขนาดใหญ่ เช่น ดาวเคราะห์ ดวงดาว และกาแลคซี ทฤษฎีทั้งสองยังไม่สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างสมบูรณ์

กลศาสตร์ควอนตัมอธิบายการทำงานหรือจักรวาลในระดับที่เล็กกว่าอะตอม สามารถเรียกได้ว่าเป็นทฤษฎีควอนตัมหรือฟิสิกส์ควอนตัม

ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการคำนวณคุณสมบัติ สิ่งนี้ใช้กับระบบกล้องจุลทรรศน์ บางส่วนเป็นโมเลกุล อนุภาคมูลฐาน และอะตอม เป็นการศึกษาเรื่องเล็กๆ น้อยๆ Max Planck เป็นบิดาแห่งกลศาสตร์ควอนตัม 

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงเรียกว่าการบิดเบี้ยวหรือการโค้งงอของอวกาศ แนวคิดทั่วไปก็คือแรงที่มองไม่เห็นจะดึงดูดวัตถุหนึ่งด้วยอีกวัตถุหนึ่ง

หากวัตถุมีมวลมากขึ้น มันจะบิดเบี้ยวไปรอบ ๆ อวกาศมากขึ้น จะมีการอธิบายพฤติกรรมของวัตถุในอวกาศและเวลา การดำรงอยู่ของหลุมดำสามารถทำนายได้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	กลศาสตร์ควอนตัม	ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
คำนิยาม	เป็นส่วนหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ที่อธิบายว่าสิ่งต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นอะตอมทำงานอย่างไร	เป็นชุดของหลักการทางกายภาพและทางเรขาคณิตและทฤษฎีแรงโน้มถ่วง
วิวัฒนาการ	1925	1916
การประดิษฐ์คิดค้นโดย	Niels Bohr และ Max Planck	อัลเบิร์ Einstein
ข้อดี	ให้คำอธิบายที่ถูกต้อง	มันทำให้เข้าใจหลุมดำ
ข้อเสีย	ไม่สามารถทำนายตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาคในอวกาศได้	ไม่เคารพโมเมนตัมพลังงานในท้องถิ่น

กลศาสตร์ควอนตัมคืออะไร?

เป็นสาขาหนึ่งของช่างยนต์ มันเกี่ยวข้องกับคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของการเคลื่อนที่ หลักการความไม่แน่นอน รวมเอาแนวคิดเชิงปริมาณของพลังงาน ความเป็นคู่ของคลื่น-อนุภาค การทำงานร่วมกันของอนุภาคในอะตอม และหลักการการติดต่อ

ใช้สำหรับค้นหาพฤติกรรมของระบบร่างกาย ใช้หลักการบางอย่างในการอธิบายพฤติกรรมของสสารและพลังงาน นักฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์ และนักเคมีเคยมีความสนใจอย่างมากในกลศาสตร์ควอนตัม

แนวคิดและเทคนิคเหล่านี้มีความสำคัญในหลายๆ ด้านของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เกี่ยวข้องกับวัสดุศาสตร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นาโนเทคโนโลยี และโฟโตนิกส์ คณิตศาสตร์มีความสำคัญมากในการจัดการกับกลศาสตร์ควอนตัม

ผู้ที่ต้องการศึกษากลศาสตร์ควอนตัมควรมีความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับจำนวนเชิงซ้อน ดิฟเฟอเรนเชียล และสมการอินทิกรัล ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการทำความเข้าใจในระดับทฤษฎีของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์

นอกจากนี้ยังช่วยในการทำความเข้าใจกลไก จลนศาสตร์ ของปฏิกิริยาเคมีและอุณหพลศาสตร์ แต่ไอน์สไตน์ไม่ชอบกลศาสตร์ควอนตัม เพราะเขาคิดว่าทุกอย่างแน่นอน สิ่งเหล่านี้สามารถคำนวณได้ง่าย

เขาปฏิเสธกลศาสตร์ควอนตัมเนื่องจากปัจจัยความไม่แน่นอน ไม่สามารถคาดเดาผลลัพธ์ในอนาคตได้ สามารถทำนายความเป็นไปได้ของผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเท่านั้น

ในอนาคตเทคโนโลยีจะเข้ามาแทนที่ มันเป็นเพียงการรับรู้ว่าไม่มีอนุภาคและคลื่น 

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคืออะไร?

ทฤษฎีเมตริกของความโน้มถ่วงเรียกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ก็สามารถทำนายได้ ปรอท พฤติกรรมของดาวเคราะห์ในวงโคจรและการโค้งงอของแสงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง มันเป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของฟิสิกส์ยุคใหม่

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีส่วนร่วมโดย Albert Einstein เขาพิสูจน์ทฤษฎีนี้ในสามวิธีที่แตกต่างกัน ได้รับการพัฒนาขึ้นระหว่างปี 1907 และ 1915 พร้อมด้วยความช่วยเหลือจากผู้อื่นอีกมากมาย สิ่งนี้ได้รับการยืนยันหลายครั้ง

ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานมาจากความเข้าใจของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ว่าแรงโน้มถ่วงส่งผลต่อโครงสร้างกาล-อวกาศอย่างไร เขายังตีพิมพ์ทฤษฎีของ สัมพัทธภาพพิเศษซึ่งก่อตั้งขึ้นในอีก 10 ปีต่อมา เขาใช้เวลาสองทศวรรษในการพิสูจน์ทฤษฎีเหล่านี้

เพื่อทำความเข้าใจทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป คุณต้องเข้าใจทฤษฎีสัมพัทธภาพก่อน เป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สูงตระหง่านของศตวรรษที่ 20 มันซับซ้อนมากและมีผลกระทบมากมาย 

ผลที่ตามมาอีกประการหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือมันจะไหลด้วยอัตราที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามโน้มถ่วง ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่ลึกซึ้งและลึกซึ้งระหว่างมวลและกาลอวกาศ

ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการสมมูลของความเฉื่อยและความโน้มถ่วง เวลาที่ช้าลงด้วยแรงโน้มถ่วง โครงสร้าง กำเนิด และวิวัฒนาการของเอกภพ

ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังให้ข้อคิดในเรื่องอื่นๆ อีกมากมาย เป็นทฤษฎีทางเรขาคณิตและใช้คณิตศาสตร์ของโทโพโลยีมิติที่สูงขึ้น 

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

1. คำจำกัดความของกลศาสตร์ควอนตัมคือเป็นส่วนหนึ่งของฟิสิกส์ที่อธิบายว่าสิ่งต่าง ๆ ทำให้อะตอมทำงานอย่างไร ในทางกลับกัน คำจำกัดความของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือชุดของหลักการทางกายภาพและทางเรขาคณิตพร้อมกับทฤษฎีแรงโน้มถ่วง
2. วิวัฒนาการของกลศาสตร์ควอนตัมเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 1925 ในทางกลับกัน วิวัฒนาการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 1916
3. กลศาสตร์ควอนตัมคิดค้นโดย Niels Bohr และ Max Planck ในทางกลับกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปถูกคิดค้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
4. ข้อดีของกลศาสตร์ควอนตัมคือให้คำอธิบายที่ถูกต้อง ในทางกลับกัน ข้อดีของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือทำให้เข้าใจหลุมดำได้
5. ข้อเสียของกลศาสตร์ควอนตัมคือไม่สามารถคาดเดาตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาคในอวกาศได้ ในทางกลับกัน ข้อเสียของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือพลังงาน-โมเมนตัมในท้องถิ่นไม่ได้รับการเคารพ

อ้างอิง

1. https://link.springer.com/article/10.1007/BF01225149
2. https://arxiv.org/abs/gr-qc/0303100

อัพเดตล่าสุด : 09 กรกฎาคม 2023