关灯
登录后可将在线时长兑换成盟币 ,连续在线 [1] 小时后,每小时 [0.5] 盟币.
×

你已累计兑换次数 0

你已累计兑换积分 0盟币

量子细胞场论是统一场论的关键

[复制链接]
henryharry2 发表于 2012-6-18 16:50:44 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
我们知道,薛定谔通过做替代p→-iħ▽将经典动能量子化。经典动能有两种表示方式,一种是E=p平方/2m,还有一种方式是mv平方/2,利用动态重正化,我们实际上可以直接做替换:v→-iħ▽×Ω将经典动能量子化,其中Ω为速度势。(用薛定谔方式量子化后,粒子像气体,而用动态重正化方法量子化后,粒子像液体)。实际上,这两种量子化方式中间还夹着第三种方式,薛定谔方式相当于引入一个标量势,动态重正化方式相当于引入一个矢量势。

当我们将这两种量子化方式相乘后,会有一个m/m=1的因子,你可以看出,这种量子化方式相当于爱因斯坦的等效原理。此时的势称为坡印延势,Poynting最先引入了这种来说明铁磁性的起源问题,可以符合所有的实验事实;详细的细节可以参见Feynman著的《Feynman物理学讲义:第二卷》。但是Poynting势有一个毛病,学过经典电动力学的都知道,Poynting矢量有方向性,这样必须假设在铁磁体内有一个不断循环并且有方向的能流密度。

我们知道,这实际上是极矢量物理学的“偏见”,假如我们将极矢量的Poynting能流密度换成轴矢量的Poynting能流密度,那么方向性自然消失。这正如Weinberg-Salam理论认为极矢量总是守恒,而轴矢量引起了螺旋性的极大破缺;实际上,我们也可以反过来看这个问题,轴矢量的螺旋性总是守恒,极矢量引起了螺旋性极大破缺,显然Poynting矢量就是一个例证。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-18 17:04:15 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
正如你所看到的,经过动态重正化和等效原理后,我们可以推导出London方程的结果:穿透深度λ与m成反比,实际上我们还可以推导出Pippard的结果,说明为什么穿透深度与磁场有关。你看出来了,我们的方法实际上类似于Higgs机制,可以说明中间矢量玻色子的质量起源,同时,我们发现,实际上Higgs机制做的还不够彻底(只有一个标量场)。

现在爱因斯坦等效原理还可以允许质量项m在分子上,这与非对易几何的起源是一致的。Alain孔涅的非对易几何推导出中间矢量玻色子的质量是一种“磁”效应,我们通过爱因斯坦等效原理再次印证了这个结果。还有更让人目瞪口呆的结果,分子上的m相当于并发量子化,逻辑上等效于Weiss的分子场理论,分母上的m则相当于Stoner-Hubbard模型的结果。于是,我们得出一个很雷人的结果:铁磁性是广义(轴矢量)相对论的一个结果。

我们似乎又回到了上个世纪初量子力学的“黄金时代”,那时候的量子物理学家们经常会得出一些让人目瞪口呆的结果,但事实上证明都是对的。赶上量子力学的黄金时代,很多二、三流的数学家都能成为一流的物理学家。反观二十世纪末的物理学,很多一流的数学家未必能够成为一流的物理学家,得过Fields奖的Witten就是一个很好的例子。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-19 05:48:11 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
事情变得愈发的美妙了,我们发现,爱因斯坦等效原理其实是与薛定谔波平行的量子化方式;在经典物理里,两个平行的世界一直会平行,但是量子世界里,两种平行的量子化方式实际上会通过量子几率幅互相混合。我们还发现,物理学还隐藏着半壁江山——轴矢量物理,而等效原理似乎是打开这半壁江山的钥匙。事实上,我们发现规范原理与等效原理等价。

规范场论是非线性的杨-Mlls场,做法是先加进规范变换,然后量子化。我们的理论是线性的,发现可以在量子化的同时做规范变换:即替换v→-iħ▽×Ω;当然,这里的mv不一定是经典意义上的mv,因为根据Feynman的理论,可以做替换mv→LI,所以可以将m理解为广义电感,而将v理论为广义电流,详细的情节可以参见《Feynman物理学讲义第二卷》。

轴矢量的量子化方法的直接证据之一恐怕是原子核物理中偶-偶核的配对机制。只要有两个中子或质子似乎都会形成“壳层”,现在的原子核物理用BCS机制来解释配对现象。但用极矢量的BCS机制解释配对无疑是用“大炮打蚊子”,感觉“越修就越奇怪”,曾谨言在《原子核结构理论》中就列举了BCS理论的种种不是,感觉像是BCS理论的“批斗会”。其实用轴矢量配对一句话就可以解决,因为做替换v→-iħ▽×Ω后,很明显,如果两个质子或两个中子配对则会形成“环形电流”,根据Jahn-Teller定理我们知道,这样可以降低基态能量(具体的数值是这样引起的结合能约为1MeV)。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-19 06:10:35 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
其实早该想到这个结果,不同于扩展态的极矢量Cooper对,原子核物理中的Cooper对不会“流向别处”,是局域态的,应该是轴矢量配对。我们认为,铜氧化物高温超导体中的Cooper对也应该是轴矢量Cooper对,它们更加局域化,而不是处于扩展态,这从赝能隙可以看出来,赝能隙的出现与超导态并不是同步出现的,另外由于轴矢量Cooper对更加局域化,而我们知道铜的3d电子也是更加局域化的,这样就可以自然地考虑d波的贡献。事实证明,铜氧化物的Cooper对是一种d波+s波的混合配对方式,类似于氘核中的核子配对。

按照Poynting的思想,我们就可以理解铁磁性材料中的环形持续电流,事实上,铁磁性材料中的环形持续电流肯定不是普通的会耗散的传导电流,因为如有耗散铁磁性便不能存在。Poynting于是认为持续电流的存在,是由于有一个持续的能流密度——即著名的Poynting矢量。我们还可以加进些现代元素,铁磁性材料中肯定有磁通经过(废话,没有磁通哪里来的磁性)。而现代理论则认为,假如有磁通经过那么磁通一定是量子化的,而我们知道,磁通量子化就意味着电子是作为一个无质量粒子出现的——这正是爱因斯坦等效原理的效应。

我们从等效原理又重新发现了Connes的结果,从此后似乎Higgs机制不再是终结者,而应该改为Higgs-Connes机制(物理学中常有这样的情况,不同的研究者从不同的途径达到同一个结果,互相印证)。这就意味着,其实还有一个线性版本的Weinberg-Salam机制,不过我们认为还有必要保留非Abel的杨-Mills-WS机制,因为从不同的角度看问题总是有益的。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-22 12:29:23 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
我们将做替换:电流→-iħ▽×Ω的量子化方式称为爱因斯坦方程,因为这个方程来自于爱因斯坦的等效原理。从数学上讲,这相当于从爱因斯坦场方程的张量分析过渡到Cartan的几何,陈省身说:“从现代微分几何的观点来看,张量分析弊多利少,但是张量分析简单明了,对初等问题的分析是功不可灭的。”例如,爱因斯坦场方程就不允许有自旋-轨道耦合。

采用Cartan的正交标架后,联络变成了自旋联络,我们说的平直时空与弯曲时空对偶的几何就相当于轨道-自旋耦合。例如,原子核中就有很强的自旋-轨道耦合,另外铁磁体中的自旋-轨道耦合也比用极矢量方法(偶极-偶极相互作用)计算出来的大三个数量级,这个问题已经困扰极矢量物理学界多年,我们看到,用了爱因斯坦方程式的量子化方法后很容易解决。其实不光铁磁体中有很强的自旋-轨道耦合,就连氦4的超流相氦II中都有。

这个问题是一直没有人想到过的,凝聚态物理学界一直没有搞清楚旋子是什么。我们知道,氦II中的声子与固体物理中的声子不同,Landau声子的动量是真实动量,固体中的声子的动量是准动量。于是我们可以认为,无质量的Landau声子其实是一种假相,是用了爱因斯坦等效原理后,m/m=1,其中m为氦4原子的质量,“仿佛”没有了质量。当声子速度超过一定限度后,由于爱因斯坦方程与薛定谔方程对偶,相当于有了轨道角动量。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-22 12:52:23 | 显示全部楼层

一个让人目瞪口呆的结果

 
我们可以从Feynman和Cohen的波函数方法来理解旋子,当Landau声子有了轨道动量后,背景流体(即超流体)会由于动态重正化产生自旋。Landau声子会试图“推开”前进道路上的背景流体,这时背景流体产生的自旋就会与Landau声子的轨道动量相互抵消,这样可以进一步降低能量。我们看到,这与稀磁合金中的Kondo效应是多么相似,所以旋子是轴矢量的Kondo效应,从Landau的色散关系具有典型的Kondo“鼓包”就应该想到这一点。

原子核物理也提供了强有利的证据。我们知道,原子核中的转动惯量介于无旋液体和刚体之间,用薛定谔方程很难理解这个问题,而用爱因斯坦方程就很容易理解这个问题,我们用Feynman替换:mv→LI,当质量作为“广义电感”、速度作为“广义电流”时,原子核就应该是无旋液体,而当mv做其经典解释时,原子核就应该是刚体。还有我们知道,原子核的液滴模型是一种“经典模型”,但现在我们知道,这其实是一种误解,因为用爱因斯坦方程量子化后,原子核相当于一种量子液滴(允许有自旋等量子数),液滴模型只是一种极限情况。

我们看到,有了爱因斯坦方程和薛定谔方程的对偶性后,量子力学几率波的波动方程几乎与Maxwell方程一模一样。我们的方法已经自然地包含了引力,统一之光已经显露。但那个老问题还是存在:大自然是如何将看起来很微弱的引力调整到其它三种极矢量力的强度。与标准模型的“人工”方法不同,我们现在有一种“半自动”方法,引力是并发量子化的,可以添加进一个并发因子,这样可以比较容易调整到其他三种力的强度。这种方法是否可行,只有当我们有了更进一步的了解后才能明白,答案可能早就藏在宇宙中发生的高能事件中了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-24 11:49:05 | 显示全部楼层

引力与热力

 
我们知道,利用庞加莱原理可以统一引力与热力。引力与热力统一后,我们立刻就发现暗能量是什么了。我们还发现了冯端和Prigogine等人为代表的(实际上是几乎所有的)物理学家的一个普遍误解,他们认为:宇宙中,引力使熵减少,而热力使熵增加。我们的发现是,当产生引力的物质为纯质量时,使宇宙熵减小;但当产生引力的为纯能量时,使宇宙熵增加。

这正是所谓“荣也引力,毁也引力”。那么暗能量是什么呢?让我们从爱因斯坦早期的一个宇宙模型说起,爱因斯坦认为,宇宙是一个封闭的四维流形,假如宇宙足够小,一位天文学家就能够从望远镜中看见自己的后脑勺。假设开始时爱因斯坦宇宙中空无一物,并且宇宙的体积保持不变,这时我们让宇宙发生一次“大爆炸”,即发射一束极强的激光束。

我们知道,激光束服从玻色-爱因斯坦统计,因此这束激光在相空间中只是一个点。另外,根据庞加莱原理,平行的光子之间不会产生吸引力,因此在理想条件下这束激光就会永远保持这种形态在宇宙中传播,引力也无法使激光发散开来。可是一旦有一个小扰动,激光束就无法保持平行状态,更为糟糕的是,引力开始发挥作用,并使得激光中的光子分散开来。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-24 12:10:44 | 显示全部楼层

引力与热力

 
当引力开始发挥作用,激光束就会慢慢扩散开来,最后在爱因斯坦宇宙中扩散的到处都是,爱因斯坦宇宙中的熵增加了,并达到极大值。此时,你再观察光子,就会发现光子比“大爆炸”的初始时刻发生了红移(仔细考虑一下这是为什么)。原因是引力相互作用使光子-光子散射时光子都会发生红移,光子的一部分能量转移到相互作用能当中了,在爱因斯坦宇宙中,相互作用能相当于熵的增加。一旦宇宙达到“热寂”状态,光子也就不再损失能量。

你现在应该可以知道暗能量是什么了。在我们的宇宙中,光子从诞生之日起,在飞往地球(我们的眼睛或观测仪器)的过程中,会不停地与周围的有质量的物体或无质量的粒子(如光子等)通过引力发生相互作用(实际上,会与宇宙中所有物体发生相互作用,只是由于引力服从反平方定律,近距离处的物体影响较大而已)。光子一发生相互作用,我们知道,光子必然会发生红移,将能量转移为相互作用能,此时的相互作用能是用熵表示的,使宇宙熵增大。

很明显,由于引力相互作用使光子产生的红移服从哈勃定律,这是因为宇宙中的物质分布大致是均匀的。但是假如用爱因斯坦宇宙模型,我们知道,宇宙本身并没有不停地膨胀,实际上宇宙的体积大致是保持恒定的,只是宇宙的熵增加了,所以光子发生了红移。因此用我们的准稳恒态宇宙论也可以解释暗能量,这应该大受Hoyle和Penrose的欢迎。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-24 12:33:47 | 显示全部楼层

引力与热力

 
正如你看到的,就算是考虑了引力,光子还是倾向于到处扩散,使宇宙中的熵增加。按照庞加莱原理,平行的光子之间不会产生引力,这代表了光子束的体积不会减小;反平行的两个光子之间产生的引力是牛顿引力的四倍,这也不能阻止光子扩散,因为“反平行”已经代表这两个光子在迅速地彼此远离。但是引力的确会使相互作用的光子发生红移,原因是引力束缚态的结合能是负的。只有当相互作用的物体彼此相距无穷远时,结合能才为零。

由于光子倾向于在宇宙中均匀分布,就相当于它们之间的距离增加;我们知道,这里光子的能量就会减小,由于总能量不变,它们损失的能量会转变为结合能。那么,(哈勃)光子的能量是否会一直减少下去呢?不会的,可以将宇宙微波背景辐射看成是平衡态,光子的能量一旦达到与微波背景辐射同样的温度后,能量就不会再继续减少下去。

你可能会想,照这样下去,光子或其它纯能量也使宇宙中的熵增加,宇宙是否有一天会达到“热寂”呢?看来也不会,因为引力的另一半——纯质量的引力场的确会使宇宙的熵减少。这里又有一个“物质决定意识”的典型,因为暗物质——我们认为她们是纯轴矢量场,是没有“意识的”——也就是不携带极矢量荷;这也就意味着物质可以脱离意识而单独存在。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
 楼主| henryharry2 发表于 2012-6-26 08:26:32 | 显示全部楼层

轴矢量物理

 
仿照David Hilbert的23个数学问题,我们将罗列出轴矢量物理中的问题,如果这些问题得到解决,那么统一场论大致就可以完成了。当然,问题可能远远不止23个,而且有些问题很难,例如质量隙问题本身就是千禧年七大难题之一。南部阳一朗最先发现了手征Dirac方程与Bogoliubov-Valatin方程之间的相似性,认为质量隙与超导能隙类似,不过手征场是轴矢量场,轴矢量有自己的能隙,往极矢量场的能隙上靠拢总是不太好的,难免出问题。

轴矢量物理不仅带给别人瞠目结舌的结果,而且也会使我们自己目瞪口呆。相变和临界现象就是一个例子,我们发现,人们传统上认为的经典凝聚态物理可能都是量子化的。临界现象可能是一种广义的共振现象,临界点附近的临界指数发散与金属中的等离子体吸收边以及超导体中的微波吸收边其实是一回事,不同的是它们分别属于轴矢量物理和极矢量物理。

为此,我们要用临界现象中常用的双曲函数[exp(αt)+exp(–αt)]/2和[exp(αt) – exp(–αt)]谈起,如果我们认为它们是经典波,那么它们属于瞬变态,也就是说,它们会衰减,显得有点“反常”。可是,如果我们将它们量子化,认为它们是轴矢量的粒子-空穴配对,不同于极矢量的粒子-空穴配对,轴矢量的粒子-空穴配对不会互相湮灭、也不会衰减,而是保持恒定。
回复 支持 反对

使用道具 举报

 
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


2威望

1576盟币

4关注

3粉丝

19帖子

排行榜
作者专栏

关注我们:微信订阅号

官方微信

APP下载

全国服务热线:

4000-018-018
Copyright   ©2005-2018  博研网Powered by©Myboyan.com    ( 粤ICP备10062441号 )