牛顿理论为什么不适用粒子物理?

答:牛顿力学以牛顿三大运动定律和万有引力定律为基础,所以牛顿力学的适用范围,受限于这四个基本定理,像微观和宏观高速就不适用牛顿力学 。
在300年前,牛顿建立经典力学,统一了地面、天上的物体运动规律,从此科学家能够精确地预言各大行星、卫星和彗星的行为,比如海王星就被称作笔尖上发现的行星,因为最初天文学家是通过天王星的引力摄动现象,预言了海王星的存在,然后推测出海王星的轨道并找到了海王星 。

牛顿理论为什么不适用粒子物理?

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经典力学的建立,让物理学蓬勃发展,从而带动人类社会的进步,比如瓦特发明蒸汽机,法拉第发明了发电机,莱特发明了飞机,这些都和物理学息息相关 。
但是进入20世纪后,人们发现了很多牛顿力学无法解释的现象,比如水星进动、黑体辐射、光电效应、光速不变等等 。
如果我们深究其中的原因,其实还是牛顿力学的基本定律存在局限性,从而导致经典力学的适用范围受限,牛顿三大运动定律分别是:惯性定律、牛顿第二定律(F=ma)、作用力和反作用力定律 。
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比如其中的牛顿第二定律,就只在宏观低速下成立,在高速情况下将受到相对论质增效应的影响;而作用力与反作用力定律,在某些特殊场合也不适用,比如加速带电粒子会辐射电磁能量,使得带电粒子本身受到一个电磁阻尼,这个作用在经典力学中就找不到反作用力 。
另外,当两个粒子的距离无限接近时,根据万有引力定律的描述,粒子间的吸引力将会变得无穷大,这点是不正确的,所以万有引力无法描述微观粒子的相互作用,而且在强引力源的情况下,由于相对论效应明显,万有引力定律也将失效 。
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正是由于牛顿力学的四大基本定律存在局限性,所以导致了牛顿力学本身存在适用范围,尤其是在微观,以及宏观高速的情况下,需要使用量子力学和相对论力学来描述 。
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粒子物理研究的是金属态氢离子的“磁力矩”光速震荡时产生的能量——电磁波 。
电磁波的传播离不开金属态氢离子“磁力矩”的共振;金属态氢离子聚合形成的新元素在磁场里光速流动时会再次裂解为金属态氢离子形成“链式反应” 。
总之,光速流动的金属态氢离子不是“经典力学”研究的范畴,传统的实验、观察、计算手段在“量子力学”研究领域是无能为力的!
原因有五:
1)在粒子的世界中,经常出现高能量,因而粒子具有极高的速度,必须便用狭义相对论来描述 。狄拉克方程及之后发展出的量子场论都满足狭义相对论的洛伦兹变换不变性
2)粒子物理中会出现大量的”非弹性散射”过程,即伴随着粒子的湮没、新粒子的产生、甚至虚粒子 。而牛顿力学体系中粒子既不会消亡,也不会从真空中产生 。在量子场论中,由于粒子就是场的激发态,只要能量在不同的场之间传递,粒子的消亡与产生皆是自然的
3)粒子还具有众多的内禀属性,如:自旋、同位旋 。它们不属于时空属性,没法用经典的牛顿体系描述,而使用抽象的代数空间与群论描述
4)粒子具有波粒二象性的量子化特点,正因为如此人类才发展了量子力学、量子场论、规范场等量子理论
5)在经典的牛顿体系中,大量的全同粒子满足麦克斯韦-波尔滋曼统计,但由于粒子具有自旋,因而区分为费米子与玻色子,分别满足费米-狄拉克统计及玻色-爱因斯坦统计 。就算是宏观物质,有许多奇特的性质也必须使用量子理论,特别是凝聚态物理才能科学地解释 。例如:BCS超导、超流动、激光、白矮星与中子星、量子霍耳效应


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