退相干的bug和玄理論《上帝擲骰子嗎?量子物理史話》讀書筆記12

fans news 發佈 2021-11-26T06:24:51+00:00

在退相干理論里,狀態時確定的,這個狀態包含了各種可能,不同的坐標系決定了最後的投影,這樣的話坐標系的選擇成了關鍵。

在退相干理論里,狀態時確定的,這個狀態包含了各種可能,不同的坐標系決定了最後的投影,這樣的話坐標系的選擇成了關鍵。

我們觀察到的狀態取決於坐標係為什麼每次觀測薛丁格的貓,它的狀態不是「死」,就是「活」,而不會有第三種可能?在日常生活中,這原本不是一個問題,然而在量子論看來,這卻是相當值得奇怪的事情。因為按照量子論的看法,「死」和「活」無非是一組特定的坐標系,當貓的態矢量本徵態落到其中一個數軸上的時候,就產生了「死」或者「活」的結果。但是,我們知道,在數學上坐標系並不是唯一的,我們完全可以隨心所欲地定義各種不同的坐標系來描述一個具體的矢量。所以問題就來了:為什麼在實際的觀測中,上帝永遠給我們選擇同一種坐標系?為什麼我們非要拿「死」和「活」這兩種基本態作為數軸,而不能變換一下,改成其他狀態組成的坐標系呢(例如又死又活之類)?這在量子力學中被稱為『優先基矢』問題。所以DH同樣面臨著這個困難,它依然無法回答,雖然數學上存在著無窮多種可能性,但現實中為什麼我們始終只能觀測到少數幾種退相干族,而不是「一切皆有可能」?

在數學上坐標的方向時人為定的,一個投影可以在坐標的任何方向上,但是在現實世界中至少又兩種物理量(時間和引力)只有一個方向,只能前進不能後退,這也是退相干理論無法解釋的。

物理學家有一個夢想,一個深深植根於整個自然的夢想。他們夢想有一天,能有一個包含所有理論的萬能理論並一直朝這個方向努力。玄理論就是在這個背景下產生的。

1968年義大利物理學家維尼基亞諾隨手翻閱一本數學書,在上面找到了一個叫作「歐拉β函數」的東西。維尼基亞諾順手把它運用到所謂「雷吉軌跡」的問題上面,做了一些計算,結果驚訝地發現,這個歐拉早在1771年就出於純數學原因而研究過的函數,它竟然能夠很好地描述核子中許多強相對作用力的效應!

不久後維尼基亞諾模型被3個人(芝加哥大學的南部陽一郎、耶希華大學的薩斯金和玻爾研究所的尼爾森)幾乎同時注意到,三人分別證明了,這個模型在描述粒子的時候等效於描述一根一維的「弦」!

1984年,施瓦茨和格林解決了玄理論的反常問題。本來在超弦中有無窮多種的對稱性可供選擇,但施瓦茨和格林經過仔細檢查後發現,只有在極其有限的對稱形態中,理論才得以消除這些反常而得以自洽。這樣就使得我們能夠認真地考察那幾種特定的超弦理論,而不必同時對付無窮多的可能性。更妙的是,篩選下來的那些群正好可以包容現有的規範場理論,還有粒子的標準模型!「第一次超弦革命」由此爆發了,前不久還對超弦不屑一顧,極其冷落的物理界忽然像著了魔似的,傾注出罕見的熱情和關注。

1995年愛德華·威滕證明了不同耦合常數的弦論在本質上其實是相同的!當耦合常數被放大時,出現了一個新的維度——第11維!這就像一張紙只有2維,但你把許多紙疊在一起,就出現了一個新的維度——高度!這個統一的理論被稱為「M理論」。在M理論中,時空變成了11維,由此可以衍生出所有5種10維的超弦論來。通過各種變量的不同取值該理論包含了幾乎所有的物理理論。

h:普朗克常數。當h→0時,理論中的量子效應可以忽略不計;否則,理論中必然存在量子效應。

G:牛頓引力常數。當G→0時,理論中的引力效應可以忽略不計;否則,理論中必然存在引力效應。

c:光速。當c→∞時,理論中的相對論效應可以忽略不計;否則,理論中必然存在相對論效應。

不管是超弦還是M理論,它們都剛剛起步,還有更長的路要走。這些理論後續的走向還有賴於後續的科學研究。

好了本書的讀書筆記到這裡就結束了。希望大家能通過這個讀書筆記對量子理論及其發展有一個大致的了解。

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