相對論和量子力學是上個世紀物理學建立起的兩座科學大廈,物理學也就此從經典物理學跨入現代物理學。相對論給人類帶來了全新的時空觀,廣義相對論將引力進行了幾何化處理。量子力學的建立使人類認識到世界是不連續的,量子世界中的反常與人類的日常生活經驗總結完全不相符。
相對論和量子力學都是現代物理學的基礎,可是相比較而言學習量子力學的時候會更困難一些。費曼有一句名言「無人能懂量子力學」,而且他還對此非常確信。其實費曼在說這句話的時候還將相對論拿來和量子力學進行了比較,在費曼看來,任何一位物理系的畢業生都可以理解狹義相對論,但是世界上不會有人懂得量子力學。
狹義相對論比較簡單,並沒有涉及到複雜的計算,連高等數學都沒有用到。狹義相對論是建立在兩個基本假設基礎上的,由光速不變原理和相對性原理一步步地即可分析出狹義相對論的基本關係式。目前在中學生的物理課本上就有關於狹義相對論的介紹,也就是說很多中學生就可以理解狹義相對論。
廣義相對論涉及到非歐幾何,愛因斯坦本人為了建立廣義相對論專門學習了非歐幾何。廣義相對論要比狹義相對論難理解很多,不過廣義相對論並不像量子力學那樣是幾乎所有物理分支的基礎,只有理論物理、宇宙學、天體物理學等領域會以廣義相對論為基礎。
學習量子力學需要用到線性代數和微分方程、偏微分方程,沒有一定的高等數學基礎是不可能學好量子力學的。學習量子力學的時候很多人有一種感慨,就是在學習之前認為量子力學是多麼複雜,學起來之後發現並非是自己想像的那麼難學。而到了更高的高等量子力學階段,才會認識到包括之前所學的量子力學並非是那麼容易理解。到了更深的階段才會覺得自己對量子力學是一點也不懂。費曼建立了量子力學的路徑積分理論,他是量子力學的泰鬥級人物,可他斷言無人能懂量子力學。這就是因為費曼對量子力學的了解非常深入,他要認識的是量子力學為什麼是這個樣子?這樣高深的問題的確是無人能夠回答的。