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相对论对话录17

已有 2175 次阅读 2015-8-16 23:33 |系统分类:科普集锦

1.爱因斯坦在1927年曾经采用6n维位形空间中的非欧线元来表示量子力学ψ函数中的曲率张量,但他很快就放弃发表这篇论文,这是为什么?难道这是广义相对论与量子力学不相容的一个证明?


答:6n维位形空间,就是我们把n个粒子中每一个粒子的三个空间坐标,三个动量坐标构成的数学空间,可以约化为n个粒子处在6维相空间中,这样粒子在位形空间或相空间中的轨线就不会像粒子在3维空间中的轨迹,因为粒子碰撞而相交。6n维位形空间中的轨线曲率,在一定的动力学约束条件下满足最小曲率原理,这是赫兹对牛顿力学,拉格朗日分析力学与哈密顿分析力学中最小作用原理的重新表达。爱因斯坦把薛定谔用来表示波函数的非欧线元表示波函数曲率张量,其中曲率与粒子动能有关。这个思路不管正确与否,有一点必须澄清,ψ曲率张量不过是与牛顿力学等价的赫兹力学中的轨线曲率的量子对应物,不是粒子在3维空间中运动轨迹或4维时空中世界线曲率的量子对应物,与广义相对论中测地线代表的时空曲率是两回事。时空曲率是作为动力学约束的惯性-引力场转化为几何约束的数学变换而已,而赫兹的位形轨线曲率与爱因斯坦的ψ函数曲率恰好是牛顿绝对时空框架中满足某种动力学约束下的轨线曲率,动力学约束本身根本没有被变换为弯曲时空的几何约束。

   爱因斯坦的波函数曲率张量,在数学形式上是类似广义相对论的,在精神实质上是牛顿力学的量子变种,它的失败不是广义相对论与量子力学不相容的证明,后来玻尔求助于引力红移来理解爱因斯坦的光子箱实验,反而使爱因斯坦相信,量子力学可能与广义相对论相容。

   爱因斯坦放弃这篇论文,是因为在演讲中玻特发现,2个粒子的波函数曲率张量,在粒子之间相互独立时非欧线元之间也有关联;这种关联比后来发现的EPR关联,量子纠缠还要严重,因为在后面两种情形,2个粒子波函数本身发生了关联,比如有满足某种关系的相位差,出现了类似死猫+活猫的线性叠加态,等等。

   爱因斯坦坚持场论的近距作用原理,拒绝瞬时影响与类空区域关联,这导致他放弃ψ曲率张量。


2. 爱因斯坦的非欧线元理论是否有错误?


答:是错误的。我们暂时不考虑相对论,看看量子力学是否允许一个粒子同时具有确定的动量与位置?布洛欣采夫采用反证法,发现一个粒子脱离原子基态时,按照量子力学,势能会迅速增加,而动能可以暂时为负,于是有了不合理的虚动量。爱因斯坦的非欧线元理论,既然在牛顿力学框架中处理动能与势能,它当然也会给出错误的负动能与虚动量,在多数情况下,还得不到正确的动量或速度本征值。

  我们知道,玻姆千方百计在假定粒子是质点的前提下,把量子力学做成复合牛顿力学的形式,于是测不准关系所代表的对确定动量与确定位置的偏离,似乎是与全局环境有关的量子势引起的。按照这个思路,我们发现爱因斯坦在考虑势能转化为动能的相互作用时,没有考虑与量子力学不确定关系有关的量子涨落势,于是给出的粒子动能错了。

  但是,如果粒子是某种波动形态,它在经典势能作用下发生某种形变,于是波包作为粒子运动的动能就与经典计算发生了偏离,我们推测玻姆所谓的量子势很可能是波包形变的内部势能。


3.相对论量子力学是否体现狭义相对论的时空观与真空概念?


答:无论是非相对论量子力学,还是相对论量子力学,以及各种更复杂的量子场论,它们都包含与不确定关系有关的真空零点能,与狭义相对论要求的真空能量为0是不一致的。根据狄拉克的分析,如果我们引入以太存在的绝对空间,把狭义相对论在哲学理解上回归牛顿主义的洛伦兹电子论,那么量子场论能给出以太在绝对空间中均匀,各向同性的等概率分布,而爱因斯坦的狭义相对论没有这个特征。也许量子力学从统计力学中遗传下来的独立系综中微观态等概率分布的假设,本质上与相对论冲突。



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