Ich weiß, dass einige Gesetze durch Quantenteilchen verletzt werden können, aber kann ein Mensch Gesetze wie Schwerkraft, Relativitätstheorie, Thermodynamik (erste und zweite) verletzen? Danke.

Die Frage ergibt eigentlich keinen Sinn. Quantenteilchen verstoßen nicht „gegen die Gesetze der Physik“, sie mögen gegen die klassische Physik verstoßen, aber sie werden von der Quantenphysik perfekt beschrieben.

Physik hat nicht wirklich „Gesetze“, sondern überlappende mathematische Modelle / Frameworks. Diese werden „Theorien“ genannt, aber es ist wichtig zu verstehen, dass die Verwendung des Wortes „Theorie“ eine dramatisch andere und nicht verwandte Bedeutung hat als das Wort „Hypothese“, obwohl die beiden Begriffe in der Alltagssprache oft synonym verwendet werden.Sie haben Theorien wie: Quantenfeldtheorie, Quantenmechanik, klassische Feldtheorie, klassische Elektrodynamik, Thermodynamik, statistische Mechanik, Strömungsmechanik, Allgemeine Relativitätstheorie usw.Jede Theorie ist ein gebündelter Satz physikalischer Postulate (oder mathematischer Axiome) und aller mathematischen und quantitativen Vorhersagen, die sich aus diesen Postulaten ergeben. Die Genauigkeit einer Theorie in Bezug auf die quantitative Vorhersage des Experimentergebnisses hängt im Wesentlichen mit der „Richtigkeit“ der physikalischen Postulate zusammen, die ihr zugrunde liegen. Wenn jedoch eine Theorie durch eine vollständigere Theorie „ersetzt“ wird, geht das Baby im Allgemeinen nicht mit dem Badewasser aus und die alte Theorie wird nicht „hinausgeworfen“. Vielmehr wird es oft herumgehalten, da es in einigen Teilfällen immer noch gültig bleibt und das Berechnen und konzeptionelle Verständnis mit der „weniger fundamentalen Theorie“ fast immer viel einfacher ist.Ein Beispiel könnte die klassische Elektrodynamik sein, eine Theorie, die bei hohen Energien und sehr kleinen Skalen ungenau / falsch ist. Die Quantenelektrodynamik (QED) ist die „Grander / Master“ -Theorie, und für niedrige Energien und große Skalen stimmt sie zu 100% mit der klassischen Elektrodynamik überein, und bei hohen Energien (bis zu einem Cut-off) und sehr kleinen Skalen funktioniert sie IMMER noch, wo die klassische Elektrodynamik versagt.

Und doch, von der Entwicklung von Mikrowellenherden über Glasfasersysteme bis hin zu Dynamomotoren, elektrischen Schaltungen usw. es wird Ihnen schwer fallen, einen Elektroingenieur zu finden, der etwas über Quantenelektrodynamik weiß. Sie verwenden nur die klassische Elektrodynamik, auch wenn bekannt ist (und seit einem Jahrhundert), dass sie in bestimmten Situationen ungültig ist. Sie tun es, weil: a) sie sich nur um Situationen kümmern, in denen es gültig ist; und b) Berechnung und Intuition sind in der klassischen Theorie viel einfacher. Sie müssen zum Beispiel nicht verstehen, wie die Elektronenladung durch ihre Wechselwirkung mit Quantenvakuumfluktuationen renormiert / abgeschirmt wird, um eine elektrische Schaltung zu entwerfen. Es ist ein totaler Overkill und wird ein Problem, das Sie mit einer klassischen Theorie leicht lösen können, in eine enorme, pragmatisch unmöglich zu lösende Herkulesaufgabe verwandeln.

Um also einige der Theorien in einen Kontext zu stellen und einige ihrer Beziehungen zu sehen, bedenken Sie Folgendes:

-Quantenfeldtheorie / Das Standardmodell ist der Big-Daddy aller anderen Theorien außer der Schwerkraft. Im Prinzip enthält es alles, was als nächstes in der richtigen Grenze aufgeführt ist (dh Annäherung an QFT auf eine bestimmte Weise, z. B. unter der Annahme, dass die Energien niedrig sind oder die Partikeldichte hoch ist usw. wird die Mathematik von QFT in die Mathematik einer der folgenden Theorien reduzieren).

-Die Quantenmechanik ist das Ergebnis der Anwendung der Quantenfeldtheorie auf niedrige Energien.

-Die statistische Mechanik ist das Ergebnis der Anwendung der Quantenmechanik auf das Problem, ein System von vielen, vielen, vielen Teilchen zu haben

-Die Thermodynamik ist die klassische Grenze der statistischen Mechanik

-Die Newtonsche Mechanik ist die klassische Grenze der Quantenmechanik (die die niedrige Energiegrenze der QFT ist)

-Die klassische Elektrodynamik ist die klassische Grenze des spezifischen Teils der QFT / Des Standardmodells in Bezug auf Elektronen und Photonen).

Kehren wir also zu Ihrer Frage zurück. Gibt es Dinge, die gegen die „Gesetze“ der Physik verstoßen? Nun, die aktuelle „Großmeister“ -Theorie ist das Standardmodell für alles außer der Schwerkraft. Für die Schwerkraft ist die „Großmeister“ -Theorie die allgemeine Relativitätstheorie. In beiden Theorien sind noch offene Fragen offen und eine Vereinigung der beiden ist immer noch schwer fassbar. „Verstöße“ ist jedoch wahrscheinlich kein gutes Wort, sondern „unbeantwortete Fragen“

Für alle anderen Theorien gibt es jedoch vielfältige „Verstöße“, aber wie wir wissen, sind sie alle ungefähre Theorien, die nur in Situationen verwendet werden sollen, in denen die zugrunde liegenden Postulate ungefähr wahr sind. Wenn Sie sie auf einen Bereich außerhalb dieses Bereichs anwenden, erhalten sie Müllergebnisse. Aber das ist nicht wirklich „Verletzung der Gesetze der Physik“, sondern mehr „Verwendung eines Produkts in einer Weise, die nicht vom Hersteller beabsichtigt ist“

Sie erwähnten Thermodynamik, Thermodynamik ist eine klassische Annäherung der statistischen Mechanik, die eine „hohe Teilchenzahl“ -Annäherung der Quantenmechanik ist, die eine Niedrigenergienäherung des Standardmodells / QFT ist. Gibt es Verstöße dagegen? Tonne.

-Erster Hauptsatz der Thermodynamik ist immer noch felsenfest, aber jetzt verstehen wir, dass es eine sehr triviale Aussage ist, es sagt nur „Energie wird in geschlossenen Systemen konserviert“.

-Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, nicht wahr, wie ursprünglich gestellt, wie uns die statistische Mechanik zeigt. Sie können Systeme mit endlicher Entropie am absoluten Nullpunkt haben, Sie können sogar Systeme mit makroskopischer Entropie am absoluten Nullpunkt haben.

-Dritter Hauptsatz der Thermodynamik, nicht wahr, wie ursprünglich gestellt. (dies ist ein wenig kompliziert, um weiter darüber zu sprechen).

Nehmen wir ein anderes Beispiel: Ihr Computer ist ein Quantengerät. Es stützt sich auf Aspekte der Quantenmechanik zu arbeiten. Computer/Mikrochips, Laser, DVDs/CDs/Blu-rays, LEDs, etc. alle „Quantentechnologien“, deren Funktionsweise gegen die klassische / Newtonsche Physik verstößt.

Zählt das also als makroskopische Verletzung der „Gesetze der Physik“? Ihr Computer verstößt gegen die klassische Mechanik, er verstößt nicht gegen die Quantenmechanik.

Sie können also eine physikalische Theorie auswählen, die im Kern ungefähr ist, und Verstöße finden. Sicher. Aber das ist vielleicht nicht so umwerfend, wie Sie es sich vorstellen.