¿Cuáles son las diferencias básicas entre la teoría de la relatividad y la teoría cuántica?

Depende de su punto de vista.

Desde el punto de vista de la filosofía, la principal diferencia es que la Teoría general de la relatividad (GR) es una teoría ontológica, es decir, es una teoría sobre la naturaleza. Por otro lado, la Mecánica Cuántica (QM) es una teoría epistemológica, es decir, es una teoría sobre nuestro estado de conocimiento sobre la naturaleza más que sobre la naturaleza misma. Eso
al menos esta es la posición de la interpretación de Copenhague de QM
promulgado por Niels Bohr y su escuela. Esto se debe a que la función de onda de la ecuación de Schrödinger no describe ninguna característica física observable de una partícula, sino más bien la probabilidad de encontrar la partícula en cierta área del espacio de fase.
Desde el punto de vista de la física, hay dos principales
diferencias:

  1. GR es determinista mientras que QM es indeterminista;
  2. En QM time, coloque un papel importante y especial, mientras que GR elimina el tiempo y el espacio como conceptos separados y los reemplaza con un continuo 4D de espacio-tiempo unificado.

Desde el punto de vista de las matemáticas, la principal diferencia es que la ecuación de Schrödinger, que es la ecuación principal de QM, es lineal, mientras que las ecuaciones de campo de Einstein de GR no son lineales. La linealidad de QM es muy importante ya que conduce a fenómenos cuánticos tan únicos como la superposición de estados (porque cualquier combinación lineal de dos soluciones de una ecuación lineal también es una solución para esta ecuación), de ahí un famoso gato Schrödinger, que está suspendido en paradojas. estado de superposición de estar vivo y muerto.

La diferencia más básica entre la relatividad y cualquier teoría “cuántica” es que la relatividad, tanto especial como general, es una teoría continua / no cuantificada, y la cuántica no lo es (es decir, las teorías cuánticas postulan que los fenómenos se ven afectados por energías y partículas que solo vienen en ciertos “tamaños”).

Por lo general, las teorías cuánticas tratan escalas muy pequeñas de masa y tiempo (piense en electrones que orbitan un núcleo), mientras que la relatividad es más útil a escalas muy grandes de energía y tiempo (piense en agujeros negros o algo que se haya acelerado desde el reposo hasta cerca del velocidad de la luz). Unificar las dos descripciones de la realidad es un problema no resuelto.

Esta respuesta es necesariamente incompleta, porque la pregunta es muy fundamental.

Para poner las cosas en perspectiva: la física newtoniana es la física a escala humana. Por esta razón, la realidad parece normal porque esa es la escala de la ciencia que estamos acostumbrados a experimentar,

La ciencia en dominios de lo muy pequeño, muy rápido y muy masivo está muy fuera de nuestra experiencia, por lo que la naturaleza nos parece muy poco intuitiva en esos dominios.

La mecánica cuántica trata sobre la naturaleza en la escala subatómica con partículas que se comportan con rarezas de dualidad.

La relatividad especial se trata de la naturaleza a una velocidad cercana a la de la luz, donde vemos que el tiempo se ralentiza para los observadores que se mueven rápidamente y ven un contrato espacial.

La relatividad general se trata de la naturaleza cerca de densidades extremas de masa, donde vemos que el tiempo se ralentiza para los observadores que caen y el espacio se deforma.

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