为什么说经典物理相对论还有量子力学都存在缺

郭哥聊科学——普及科学知识、传播科学精神。作为一个物理系的毕业生、科学爱好者、头条优质科学领域作者自信有这个能力回答您的问题。由于提问中包含了两个问题，下面我就来分别解答。

一、为什么经典物理、相对论和量子力学都存在缺陷？

物理学存在缺陷吗？或者说科学存在缺陷吗？这个答案还真是肯定的，不论是经典物理、相对论还是量子力学都存在缺陷，这是一个铁打的事实，但它们同时又是值得信赖的科学理论，也是一个铁打的事实。原因如下：

1.1、人类所处的位置，决定了人类认识问题的角度

1971年10月十四届国际计量大会确定了国际通用的国际单位制，简称SI制。确定了七个基本物理量，SI制：七个基本单位：长度m，时间s，质量kg，热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位A，光强度单位cd（坎德拉），物质的量mol；还有二个辅助单位：平面角弧度rad，立体角球面度Sr。

我们研究世界的方法其实主要是通过人类的感觉功能：视觉、听觉、触觉、嗅觉。即使是利用仪器，其实也不过是我们人体这些感觉能力的延伸。

在长度上，我们人体的身高从几十厘米（婴幼儿）到2米（成人）之间，我们目力所及，从最小0.1毫米到几公里，不要说什么仰望星空，事实上，我们在没有望远镜之前，除了太阳和月亮，其它的也都不过是一些小亮点。

在时间上，如果不借助任何仪器，我们感知的最小单位也不过是以秒为单位，更多的是小时和昼夜、季度以及年。对于其它物理量，我们的感觉也都是如此。

可以说，我们人类所处的位置，大概是一个这些物理量的中间位置上。这是一个恰到好处的位置，可上可下，物质在这个状态下，也是比较稳定的。这才给我们诞生生命，以至于发展出我们人类的机会。无法想象在天王星那样的极端条件下会诞生生命，并进化出人类吧。

1.2、人类的位置，决定了人类认识世界的出发点

跟很多战略游戏差不多，比如《红警》、《亮剑》，人类一诞生就处在自然界的一个“角落”里，我们只能“看”到环境提供给我们的条件，就像游戏中，刚注册的账号，并没有打开全部地图一样，其它区域都是黑色的，随着升级，我们才能去那里的道理是一样的。

这里说的“角落”就是我前面说的位置，指的是我们所处的那些物理量的区间。所以我们的研究就是从我们自身所在的位置不断向外扩展。

很显然，我们最先得到的就是经典物理。看一下经典物理研究的内容，基本上都是我们日常经验能接触到的范围。在牛顿时代所能接触到的运动最快的物体就是炮弹和弓箭，都是远低于光速运动的物体。所以说，经典物理理论是经受住了我们日常经验的检验的，用它来处理我们的日常问题，没出现什么问题。

然而，经典物理却没有经受住时间的检验。随着技术的发展，或者说，随着我们在游戏中打怪升级，我们的地图变大了，我们看到的东西多了，就发现了经典物理学存在着不能解释的东西。这就是我们下面要说的问题：极大和极小。

1.3、人类视野的拓展——中间开花、两极发展

前面我们说了，人类处于我们这些物理量的中间位置，随着打怪升级，我们的地图变大了，这个地图向两个方向扩展，得益于望远镜和显微镜的发展，我们看到的世界从经验中，大的方面说，拓展到了星系、星系团乃至宇宙；小的方面说，我们可以看到花粉、病毒、细胞、分子、原子、电子。

正因为如此，所以物理学也是随着人类的视野变化而变化，产生了两个不同的方向，研究大的方向上产生了相对论，而在研究细微的物质方向上产生了量子力学。但不管怎么样，我们的出发点都还是在我们的基地——物理量的中间值。

也正是由于极大和极小两个方向并不是那些留在基地的人或者说是日常经验中就能观测到的现象，所以才导致了很多人不能理解它们。如果没有一定的数学功底，以及相应的实验经历，很难用通俗（日常经验）的语言去描绘这样两个极端。

夏虫不能语冰，其实并不是一句瞧不起人的话，而是陈述了一个血淋淋的事实，任何想从经典物理，或者说是日常经验去理解相对论和量子力学都是徒劳的。所以我们看到，科学的发展越来越费钱了，要造大型强子对撞机，有了LIGO还不够，多国都要发射空间引力波天线。