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相对论对话录15

已有 2238 次阅读 2015-7-23 18:40 |系统分类:科普集锦

1.EPR论证显示了量子力学与狭义相对论精神的对立,在量子场论中存在着类似的EPR关联吗?


答:爱因斯坦等人提出的EPR论证,是在非相对论量子力学框架中考虑曾经相互作用后的两个粒子互相远离后,测量其中一个粒子的量子态,另一个粒子的量子态也就确定了,似乎存在超光速的即时关联。在量子场论中,尽管波函数符合洛伦兹协变性,粒子的相互作用是定域的,但两个粒子如果处在类空区域,它们的量子态也是有关联的。即使是处在两个类空区域的真空,它们的真空涨落按照量子场论也是存在EPR关联的。这些量子关联与量子纠缠的定域作用机制,只能通过分析量子信息的几何拓扑性质才能给出,基于贝尔不等式的证伪得出的量子非定域性与量子纠缠,都是因为贝尔不等式涉及的量子信息空间的维度与EPR论证中量子态的信息空间维度不一致造成的幻觉。


2.按照等效原理,霍金发现的黑洞辐射,相当于自由下落观察者看到的什么物理效应?


答:当一个观察者在附近物体的引力场中自由下落时,他相对于前方遥远的真空有一个加速效应,自己所在的伦德勒真空的零点能降低,结果他观察到的远处真空的零点能提高了,成了一个具有热辐射的真空热浴,这就是安鲁效应。按照等效原理,安鲁效应与霍金辐射是等价的,于是引力场的黑体辐射就叫霍金-安鲁效应,不一定与黑洞辐射有关。

   我们认为,麦克斯韦电磁场论与广义相对论的引力场论都是绝对零度的场方程,是物理场的冻结态。量子力学起源于电磁辐射的热力学研究,电磁场有了温度,比热与熵。在量子电动力学中,电磁场也量子化了,电子与光子作为电磁场的激发态应当是“过热”的。从量子力学过渡到经典力学的量子测量理论,几乎都涉及热力学不可逆过程,其实就是把过热的量子激发态冷却到接近绝对零度的经典冻结态。因为量子场论缺失一个明朗的测量理论,所谓的高能物理其实是通过高能加速器人为制造超高温的量子激发态,于是出现了大量短命的新基本粒子,它们的衰变就是一个冷却过程。在量子场论中,真空零点能远远大于宇宙加速膨胀的暗能量(10的120次方),不就说明了“场的量子化”运算对应的物理操作就是把物理场(包括处于绝对零度的基态真空)过度加热到“量子激发态”。

   量子场论应当不是处在绝对零度附近(与最高的普朗克温度相比)的物理场的自然状态的准确描述,尽管它符合包含人为加热的实验操作的观察结果,如同用烧热的金属探测“冰”或“水”,结果观察到“水蒸气”


3.量子观察有连续观察与间断观察的差别,量子芝诺效应就是因为连续观察粒子,结果它就不衰变了。如果考虑把广义相对论量子化,估计对量子时空的离散描述,与广义相对论对时空的连续光滑描述是截然不同的。


答:是的,尽管量子引力的各种模型都不成熟,但在微观时空中引入时空单元的离散结构,的确是一个很容易想到的时空量子化思路。

   但是,量子化是相当于用具有原子结构的物质探测相互作用的物理过程。物质的一个个原子,如同无数只复眼,通过原子中电子轨道的量子跃迁与化学键强度的变化感知各种信息,于是单一的经典物理状态就就被刻画为大量线性叠加的量子态渐渐退相干,发生波包塌缩而定域化造成的。当我们把一个物体靠近2只眼睛之间的位置时,眼睛关注远方就导致物体出现2个视觉图像,这就类似于量子化导致线性叠加态。当我们对快速运动的物体拍摄电影胶片时,就相当于一组离散观察;而放映电影胶卷出现的连续运动镜像,可能就相当于量子态向经典态的过渡。拍摄电影需要不断闪光,在量子观察中就是不断加热,因此通过观察研究量子态,一定会把体系过度加热到远离自然状态。圈量子引力把微观时空量子化以后,无法回到经典的广义相对论,就是因为引力场与时空在量子化过程中过度“热化”了。 

   



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