就目前的实验验证来说量子力学与广义相对论谁是最精确的物理学分支

1、就目前的实验验证来说，量子力学与广义相对论谁是最精确的物理学分支？【芦苇声的回答（35票）】:要破题，首先要准确定义什么叫精确。对精确的理解，一般来说有三种：能测量到的效应最小、最微弱；实验结果与理论预言值偏差 最小；实验本身的误差（统计误差+系统误差）最小。如果 从实验科学的角度出发，我们采取的是第三种理解。这实际 上涉及到两个概念：Accuracy （准度）和Precision （精度）。 准度描述的是实验的结果和真值一一真理的值、绝对意 义上的真正的值一一之间的差距；精度描述的是实验结 果和统计意义上的平均值之间的差距，也就是不确定 度。这两者的意义是差了十万八千里的，不可混淆。真值 是

2、客观存在的，比如光速的值，是客观存在的，但人类未必 可以准确地得知。以前的科学工作者，一般采用一个广受承 认的理论预言值或预测值，作为真值，以方便描述实验 的准度。但现代科学认为，所有的物理理论都是有效理论， 都有其适应范围，否定普适理论的存在，即使现今的理 论未有找到不适用的反例，未必代表以后没有（参见牛顿绝 对时空观和狭义相对论的历史）。从这个意义上来说，精度 比准度更适合用来衡量物理学实验的精确性一一因为你 不知道你所用的理论是否是正确的，失去了标尺，比较 也就失去了意义。那么从这两个概念出发，我们可以判断：理解1不是个好定义，因为它的精度和准度都有可能很差， 比如家用体重秤，以千克为单

3、位可以给你小数点后4位的数 字，但误差可能达到500克；理解2定义的是准度，但没有 涉及到精度，从上面的讨论中可知，它不是一个好的标准； 这是当今实验科学采用的理解。而我们说一个理论精确， 需要做到两件事：实验的误差要尽可能地小（理解3意义下）。理论的预言值 与实验测量值的差别要尽可能地小。这里有一篇文章：The Most Precisely Tested Theory in the History of Science 作者是Union College in Schenectady, NY的物理系副教授。 他介绍了理解1和理解3意义下的两个最精确的实验。 理解1意义下，相对论胜出，因为它能测

4、量到的效应是。理解3意义下，QED （量子电动力学）胜出，那就是著名 的实验，测量的是电子的反常磁矩。g是粒子磁矩，狄拉克方 程里用g表示，也称为g因子。狄拉克方程预言，所以测量可以测量或者说测试，这个理论(QED)到底有多准确一一 这里的准确，指的是和真理的差距。目前电子反常 磁矩的实验结果是：括号里的28,表示末两位数字可以，即它的不确定性仅仅体现在末两位数字上。这是迄今为止， 精度最高的实验。而从理解2的角度来考验，这个结果的理 论值和实验值也是目前契合度最高的，反过来可以说明， QED是目前最精确的理论。顺便说一句，这里的就是曾博答案里提到的精细结构常数(Fine-structure

5、Constant)o约等号意指本等式在一阶近似下成立，在高阶下 需要修正。感谢Octolet指正。所以，QED胜出。最后补充一句，题目中所说的量子力学和相对论不 是互斥的对象。实际上量子场论，也叫相对论量子力 学，QED也就是相对论电动量子力学。场论就是结合了 相对论的量子力学，因此题目问得有点啼笑皆非。再扯远一 点，我不知道是不是科普读物的不准确造就了这么一个刻板 印象：相对论和量子理论是不相容的两个学科。实际上不是。 准确来讲，当今认为的四大基本作用（强相互作用，弱相互 作用，电磁相互作用，引力作用）中，头三种已经被量子化， 分别形成了 QCD （量子色动力学）和Electroweak T

6、heory （弱 电统一理论，统一了弱和电磁相互作用），如果QCD和EWT 统一，则被称为GUT（Grand Unify Theory，也就是大统 一理论）。但是，引力迄今没有被成功量子化，能描述引力 的理论依然是广义相对论。如果认为引力最终是可以被量子 化的，那么广义相对论就是量子场论的某个等效理论，量子 化后的引力理论必须包含广义相对论的内容，就像狭义相对 论必须包含牛顿力学的内容一样。谢谢邀请，如有错漏，欢迎讨论。【知乎用户的回答（1票）】:啊。据说相对论性量子力学（或者，场论）下求出的fine-structure constant是最精确的。理论和试验的误差小于百亿分之3。这个数字 的

7、物理意义是电子和光子相互耦合强度的系数。由此看来， 狭义相对论和量子力学的结果是最准确的。广义相对论的那个准确程度我不清楚。【福塞斯的回答（2票）】:两个都在各自的领域接受了最严格地检验，目前都还没有可 以推翻这两个理论的发现。但是将量子力学运用到大尺度，比如宏观的星系，或者反过 来将相对论应用于基本粒子的尺度，都会导致根本性的灾 难。此外，这两个在各自领域都取得成功的理论却不能联用， 否则就得到类似二元方程组的解是无穷大的之类的结果。最理想的可能是，存在一个大统一理论，而相对论和量子力 学是这个大统一理论的两块拼图。否则很难去想象这个世界 居然由两个互不兼容的理论所统治。由于这两个理论适用尺 度的特殊性，导致了人类目前在某些特殊尺度下根本没有适 用的理论，比如无限接近宇宙大爆炸的时刻，我们的宇宙处 于一个非常小，密度却很大的状态；同样还有黑洞，人类目 前根本无法描述黑洞内部是什么样子的。【陈世锋的回答（2票）】:广义相对论和量子力学怎么会有精度上之比较呢，两者完 全不冲突，举个例子，量子力学其实并不是终极理论，量子 现象其实背后有一个精确的理论支撑，你表面上看是随机 的，其实不是随机的，只是人类还不知道如何精确测量，所 以只能用