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。
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。
- 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。
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,因为它能测量到的效应是
括号里的28,表示末两位数字可以
顺便说一句,
这里的
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 Theory(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。
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