Jag vet att vissa lagar kan brytas av kvantpartiklar men kan en människa bryta mot några lagar som gravitation, relativitet, termodynamik (första och andra)? Tack.

frågan har egentligen ingen mening. Kvantpartiklar ”bryter inte mot fysikens lagar”, de kan bryta mot klassisk fysik, men de beskrivs dock perfekt av kvantfysik.

fysik har egentligen inte ”lagar” det har överlappande matematiska modeller/ramar. Dessa kallas ”teorier”, men det är viktigt att förstå att användningen av ordet” teori ”har en dramatiskt annorlunda och orelaterad betydelse än ordet” hypotes”, även om de två termerna i varje dag ofta används synonymt.

Du har teorier som: kvantfältteori, kvantmekanik, klassisk fältteori, klassisk elektrodynamik, termodynamik, statistisk mekanik, strömningsmekanik, allmän relativitet, etc.

varje teori är en sammansatt uppsättning fysiska postulat (eller matematiska Axiom) och alla matematiska och kvantitativa förutsägelser som följer av dessa postulat. Noggrannheten i en teori, när det gäller att kvantitativt förutsäga resultatet av experimentet, är i grunden relaterat till ”korrektheten” hos de fysiska postulaten som ligger till grund för det. Men i allmänhet, om en teori ”ersätts” av en mer fullständig teori, går inte barnet ut med badvattnet och den gamla teorin ”kastas inte ut”. Snarare hålls det ofta eftersom det fortfarande är giltigt i vissa delmängder av fall och beräkning och konceptuell förståelse med ”mindre grundläggande teori” är nästan alltid lättare.ett exempel kan vara klassisk elektrodynamik, som är en teori som är felaktig / fel vid höga energier och mycket små skalor. Quantum electrodynamics (QED) är” grander/master ” -teorin, och för låga energier och stora skalor överensstämmer den 100% med klassisk elektrodynamik, och vid höga energier (upp till en cut-off) och mycket små skalor fungerar det fortfarande, där klassisk elektrodynamik misslyckas.

och ändå, från att designa Mikrovågsugnar, till fiberoptiska system, till dynamomotorer, till elektriska kretsar etc. du kommer att bli svårt att hitta en elingenjör som vet något om kvantelektrodynamik. De använder bara klassisk elektrodynamik, även om det är känt (och har varit i ett sekel) att vara ogiltigt i vissa situationer. De gör det för att: a) de bryr sig bara om situationer där det är giltigt; och b) beräkning och intuition är mycket lättare i den klassiska teorin. Du behöver till exempel inte förstå hur elektronladdningen blir renormaliserad/screenad genom dess interaktion med kvantvakuumfluktuationer för att designa och elektrisk krets. Det är totalt overkill och kommer att göra ett problem som du enkelt kan lösa med en klassisk teori, till en enorm, pragmatiskt omöjlig att lösa, Herculean uppgift.

så för att sätta några av teorierna i sammanhang, för att se några av deras relationer överväga detta:

-Quantum field theory/standardmodellen är big-daddy av alla andra teorier utom gravitation. I princip innehåller det allt som listas nästa i rätt gräns (dvs. approximerar QFT på något specifikt sätt, såsom att anta att energier är låga eller partikeldensiteten är hög etc. QFT i matematiken i en av teorierna nedan).

-kvantmekanik är resultatet av att ta kvantfältteori till låga energier.

-statistisk mekanik är resultatet av att tillämpa kvantmekanik på problemet med att ha ett system med många, många, många partiklar

-termodynamik är den klassiska gränsen för statistisk mekanik

-newtonsk mekanik är den klassiska gränsen för kvantmekanik (som är LÅGENERGIGRÄNSEN för QFT)

-klassisk elektrodynamik är den klassiska gränsen för den specifika delen av QFT/standardmodellen relaterad till elektroner och fotoner).

så låt oss återvända till din fråga. Finns det saker som bryter mot fysikens ”lagar”? Tja, den nuvarande ”grand master” – teorin är standardmodellen för allt utom gravitation. För gravitation är” grand master ” – teorin generell relativitet. Det finns fortfarande öppna frågor i båda teorierna och en förening av de två är fortfarande svårfångad. Men ”överträdelser” är förmodligen inte ett bra ord, utan snarare ”obesvarade frågor”

men för alla andra teorier finns det många ”överträdelser” men som vi vet är de alla ungefärliga teorier, som endast är avsedda att användas i situationer där det underliggande postulaten är ungefär sanna. Om du tillämpar dem på ett rike utanför det, kommer de att ge skräpresultat. Men det är inte riktigt ”brott mot fysikens lagar”, men mer ”med hjälp av en produkt på ett sätt som inte är avsett av tillverkaren”

Du nämnde termodynamik, termodynamik är en klassisk approximation av statistisk mekanik, vilket är ett ”högt partikelnummer” approximation av kvantmekanik som är en låg energi approximation av standardmodellen/QFT. Finns det kränkningar av det? Ton.

-termodynamikens första lag är fortfarande bergfast, men nu förstår vi att det är ett mycket trivialt uttalande, det säger bara ”energi bevaras i slutna system”.

-termodynamikens andra lag, inte sant som ursprungligen ställdes, som statistisk mekanik visar oss. Du kan ha system med ändlig entropi vid absolut noll, du kan till och med ha system med makroskopisk entropi vid absolut noll.

-tredje lagen om termodynamik, inte sant som ursprungligen poserade. (den här är lite komplicerad att prata om längre).

låt oss ta ett annat exempel, din dator är en kvantenhet. Det bygger på aspekter av kvantmekanik för att fungera. Datorer / mikrochips, lasrar, DVD / CD / Blu-strålar, lysdioder, etc. alla ”kvantteknologier” vars arbete bryter mot klassisk/newtonsk fysik.

så räknas det som en makroskopisk kränkning av”fysikens lagar”? Din dator bryter mot klassisk mekanik, den bryter inte mot kvantmekanik.

så du kan välja en fysisk teori, som i sin kärna är ungefärlig och hitta överträdelser. Säker. Men det är kanske inte så klurigt som du föreställer dig.