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专题讨论班:Operators, Geometry and Quanta (九)(许振鹏)
GrandFT 2015-6-9 18:39
题目: Operators, Geometry and Quanta Chapter 3 主讲: 许振鹏 时间:2015年06月10 星期三下午2:00 地点:16教学楼308室 1. Boundary conditions 2. Bounded and compact operators 3. Lorentzian signature 参考书目: Dmitri Fursaev Dmitri Vassilevich《Operators, Geometry and Quanta》 ps: 一些杂乱笔记可见: http://edenharder.github.io/physics/2015/06/01/odg3.html
个人分类: 专题讨论班|1841 次阅读|0 个评论
费米子的量子显微镜
热度 2 yanbohang 2015-4-25 08:56
费米子的量子显微镜 玻色子的量子显微技术的发展,是几年前冷原子物理领域一个重大突破。利用此技术,人们可以观测到单个原子在光晶格中的隧穿,研究原子在光晶格中各种量子性质。自然而然,人们想到将这个技术扩展到费米子中。 量子显微技术的一个关键是冷却。 同时我们需要原子发光, 原子装载到光晶格中,会不断地被加热。玻色子中主要用到光的偏振梯度冷却,近共振的光不断冷却原子,同时发出荧光,用显微镜收集荧光来观测原子,做到高分辨率。 而对于费米子( K 和 Li ),他们的质量很小,同时超精细结构分裂太小。偏振梯度冷却不能起很大作用。因此,从项目提出之初,到现在有 6-7 年时间了,费米子的量子显微技术一直难以发展。 不过最近一段时间,在 Arxiv 上出现多篇费米子量子显微技术的文章。先是 Stefan Kuhr 小组( arXiv:1503.02005v2 )和 MartinZwierlein 小组( arXiv:1503.02648v2 )几乎同时贴出费米子的文章。最近 Markus Greiner 小组也贴出了文章( arXiv:1504.04397v2 )。其中,都用到新的冷却技术,特别是 Raman 边带冷却。 Raman 边带技术很早就在冷原子中实现了。但是用他来做显微技术却是最近的事。有很多小组利用此技术来成像。比如 2014 年 Cindy Regal 小组( PRA90, 011804(R) (2014) )实现了用 Raman 边带冷却来探测单原子,同年, Vengalattore 小组( PRA 90, 033422 (2014) )实现用 Raman 边带冷却探测原子团。现在, Raman 边带冷却带来了费米子的显微技术,相信不久会有很多令人惊喜的结果出现。下面分别是三个小组关于费米子高分辨的图片。
个人分类: 科研笔记|6487 次阅读|2 个评论
Chiral unification of relativity and quantum mechanics
HeYujian 2015-3-24 10:49
 The mathematic  unification of special relativity and quantum mechanics based on chiral ity  Yujian He 1,* , Shengchu Qi 2 ( 1 College of Chemistry and Chemical Engineering,University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; Tel/Fax: 010-88256141, heyujian@ucas.ac.cn ) ( 2 College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China) Abstract: There is conflict problem between the special relativity and the quantum mechanics. It was here suggested that the mathematic unification of the special relativity and the quantum mechanics is able to be solved based on chiral ity. Keywords: chirality, space-time, relativity, quantum mechanics, mathematic unification More information in detail to click here: 基于手性对相对论与量子力学的统一.pdf
个人分类: 学术园地|3438 次阅读|0 个评论
一个理想的冷原子实验平台
yanbohang 2014-3-23 01:52
一个理想的冷原子实验平台 冷原子物理有许多技术由于应用广泛,现在被大规模采用。一个问题是,如果你想建一个冷原子实验室,你会想建一个怎样的实验平台。这是一个很有趣的例子。最近的很多实验装置集成了许多最新的技术,很有启发作用。 日本 YoshiroTakahashi 小组的 Yb 实验平台就是这样一个例子( J. Phys. Soc. Japan 83,014301 (2014) 。整个实验基础设计非常好,集成了许多新技术,因此实验也取得很多成绩。我们可以看看他们实验集成的一些新技术。 1, 光晶格。光晶格现在已经是冷原子研究中非常通用的技术了。由于光晶格的存在,原子的热运动被抑制,系统剩下的占支配地位的能级尺度就是相互作用了。因此光晶格是研究原子间相互作用的非常好的平台。 Takahashi 小组研究了 Yb 在三维光晶格中的 dualMott insulators, Yb SU(6) Mott insulators 等等。 2 ,二维系统。维度在物理中有很重要的作用,有时候会极大地改变系统的性质。他们在 Yb 实验中实现了二维量子气体。用两束激光,成一定夹角交叠,形成一维光晶格。由于交叠夹角很小,因此晶格间距离很大( 4.9um )。这样就形成了一系列二维量子系统。 图 1 : 二维量子气体结构。 3 ,二维光晶格。在二维系统上,再加上光晶格,这样就可以研究二维系统的光晶格问题。这样可以研究新维度下的物理现象。 图 2 : 二维光晶格光路图。 4 , In situ image. Quantum gasmicroscope 对冷原子研究来说是一个巨大的技术进步,现在越来越多的小组意识到高分辨成像系统的好处。当然,有些系统比较难做单晶格位置成像。 Takahashi 小组用的是 532nm 的激光,因此光晶格间距离是阿 266nm ,这样的成像分辨率目前还没法做到。他们的目标是实现亚 um 的分辨率。他们现在在朝这个目标推进 图 3 : In situ 成像 5 ,不同同位素的切换。他们可以同时实现 Yb 170 , 173 , 174 三种同位素的量子态。 6 ,钟实验。这个在 Takahashi 实验中还没有,他们用的是 532nm 激光。 Yb 173 的“魔术波长”是 579.354nm ,“魔术波长”的好处是差分光平移被消除。最近的 I. Bloch 小组的 Yb 实验( arXiv:1403.4761v1 )就用到 Yb 的钟实验。当然,他们的钟跟正统的钟还没法比,他们的限制在激光,超稳腔上锁定的激光绝对稳定度大概 40Hz (正统钟实验常常在亚 Hz 量级)。但是这个稳定度足以让他们探测很多新的物理现象。他们探测到 Yb 散射的 SU ( N )对称性不确定小余 0.9% ,由实验的误差所限制。这是一个非常强的 statement 。 图4:SU(N)对称性。 当然,物极必反,成熟也意味着衰落。科学目的还是在探索,发展新的技术。另一方面,只有在现有技术上夯实基础,上才能更进一步。
个人分类: 文献|4822 次阅读|0 个评论
A Spectroscopic Quantum Model 1. Effective Nuclear Charge
baijiab 2013-5-11 22:29
J. Am. Huilin Ins. 2012, 4, 1-23 Journal of American Huilin Institute ISSN 2160-438X http://www.amhuilin.com/journal/jahi Review A Spectroscopic Quantum Model 1. Effective Nuclear Charge 2. Effective Principal Quantum Number Yonghe Zhang American Huilin Institute, http://www.amhuilin.com , E-Mail: y.zhang.huilin@gmail.com Received: 2 February 2012; in revised form: 2 March 2012 / Accepted: 5 April 2012 FullText(SpQtmModel) ________________________________________________________________________________________________ Abstracts : Based on the Bohr quantum energy levels, a spectroscopic quantum model for easily calculating the effective nuclear charge Z* and the effective principal quantum number n* from the ionization energy I z of the all orbitals from 1s to nf is established: Z*=n*(I z /R) ½ No longer using the traditional rules for estimating artificially the shielding effects , the model successfully derived many important quantitative methods , such as the IC-model, electronegativity, Lewis acid strengths, crosslink density and e ffective Polarizing Power, which can calculate and describe quantitatively chemical phenomena and the dual observations of the ionic and the covalent of bond, correlated with chemical theorems and regulations and predicted chemical processes and products. ___________________________________________________________
个人分类: 科研成果|1520 次阅读|0 个评论
【欣赏】一本旧书-Quantum Electronics a Symposium
热度 1 jwangsci 2012-8-21 18:55
【欣赏】一本旧书-Quantum Electronics a Symposium
偶然的机会,在旧书摊上淘到这本书, Quantum Electronics a Symposium ,《量子电子学研讨会论文集》。 此书为著名物理学家Charles H. Townes教授主编。Townes教授凭借其对激光(laser)的发明所做出的巨大贡献,与前苏联科学家Nikolay G. Basov和Alexander M. Prokhorov一起分享了1964年诺贝尔物理学奖。 此书正好出版于世界上第一台激光器问世的1960年,但是相应的研讨会于1959年9月在纽约召开,讨论的是激光器的前身微波放大器的发展。 从目录看,参会者都是此领域大牛。 随便翻看几页,有几个很有意思的事情。 这是世界上第一台激光器的实现者,Theodore H. Maiman的论文,内容详实,讨论充分,令人敬佩。不知道他在准备这篇论文时,会不会料到一年后,会是他实现了世界上第一台激光器。可惜没机会分享诺奖。 下面这一页,三个激光诺奖得主一起亮相。 Alexander发言,Charles发问,Nikolay参与了问题的讨论。 从这一页能看到几个很有意思的事情: 1. 相对于美国人内容详实,洋洋洒洒的论文报道,俄国佬儿用了小半页,不到200字就打发了,明显不想说太多。冷战阴云真是无处不在啊! 2. 相对而言,美国科学家还是大气些,我想这是国家总体实力在背后撑腰的结果。不过别忘了,会是在美国开的,论文集是在美国出版的。 3. 相对于现在国内科研的浮夸气氛,当时的科学家对待科学问题的严肃认真值得我们好好学习和反思。 4. 看看当时的会议论文集,还把重要的讨论问题附于论文之后,编辑非常严谨。这也是当前我们某些粗制滥造的学术期刊和论文集值得学习的地方。 5. 六十年代初,我们国家正处于困难时期,而且国际大环境也对我们不利,我们跟美国和苏联的关系都很糟。因此,像这样的美国科技图书,虽然不涉及政治,想来也不会这么容易来到中国。(博主按:因此极具收藏价值,信不?) 6. 其实这本书在网上很容易买到,新版老版,新的旧的都有,只是这个版本恐怕不多。
3497 次阅读|2 个评论
contents of "philosophy of quantum information"
ssglwu 2012-3-19 22:10
Guolin Wu This is the contents of " philosophy of quantum information " by Guolin Wu, China's Social Sciences Press, 2011. Contents Preface The suggestions to readers 1. The wave-function and quantum entanglement 1.1 The quantum state, the duality of wave-particle and classical particle 1.2 The wave-function and its meaning 1.3 The concept of quantum entanglement 1.4 The EPR correlation 2. What is quantum information? 2.1 The definition of classical information 2.2 The basic meaning of quantum information 2.3 The quantum no-cloning theorem 2.4 The disputation on quantum information 2.5 The relations between quantum and classical information 2.6 The essence of quantum information 3. The potential or present quantum reality 3.1 The game of “20 questions” and delayed-choice experiment 3.2 reality and its criterions The reality of wave-function, the contrast between the reality of wave-function and classical reality 3.3 The aspects of quantum reality 3.4 It from bit? 4. Quantum entanglement and identity 4.1 The Ghost image experiment 4.2 The process and analysis of quantum teleportation 4.3 The properties of quantum entanglement 4.4 True or false Sun Wukong 4.5 The philosophical identity 4.6 The identity in physics 4.7 The identity of quantum teleportation 5. The boundary of causation? 5.1 The speed of light and causation 5.2 Process and events: a new angle to see things 5.3 INUS model and Suppes’ model 5.4 Bunge’s event model and causational state-space model 5.5 Causational analysis of quantum teleportation 5.6 Some discussions 6. The encounter between quantum phenomena, quantum information and phenomenology 6.1 from phenomenology to post-phenomenology 6.2 The etymon meaning of phenomenon 6.3 The concept of phenomenon in phenomenology 6.4 The concept of quantum phenomenon 6.5 The contrast on the description of phenomena 6.6 The basic concepts of post-phenomenology 6.7 Quantum information and embodiment 6.8 Quantum information and variation 6.9 Quantum information from phenomenology 7. Quantum algorithm and quantum computation 7.1 Computational complexity and related concepts the parallel, entanglement, wholeness and some acceleration of quantum computation 7.2 The properties of quantum computation 7.3 The philosophical meaning of quantum computation the methodological meaning of quantum control 8. Symmetry, quantum information and interaction 8.1 Symmetry and interaction 8.2 The information concepts in the quantum level Bohm’s active information, information of black hole 8.3 There is possible new quantum interaction because of quantum information? Appendices: A.1 The symbol of Dirac, direct sum and direct product A.2 The GHZ theorem and its meaning References
个人分类: 物理学哲学量子信息哲学|2785 次阅读|0 个评论
Quantum ESPRESSO@20120221
热度 2 GoogleMIT 2012-2-21 20:17
之前用了 Materials Studio, Materials Explorer, Lammps 三个计算软件,基本上都在分子动力学计算领域摸索着,最近开始要学习新的东西,所有找了 quantum espresso 开源软件开始学习。今天就看看这个软件 它的原理是什么, 到底可以能够让我做什么,这些都还是未知数,自个儿慢慢摸索。一切都得从零开始,从头再来。 ESPRESSO ——“op(E)n (S)ource (P)ackage for (R)esearch in (E)lectronic (S)tructure, (S)imulation, and (O)ptimization” Quantum ESPRESSOis an integrated suite of computer codes for electronic-structure calculations and materials modeling at the nanoscale. It is based on density-functional theory, plane waves, and pseudopotentials (both norm-conserving and ultrasoft). (这段引自 http://www.quantum-espresso.org/index.php ) Quantum ESPRESSO projects builds onto ( 建立在 ) newly-restructured electronic codes. 主要有 PWscf: 电子结构的优化,分子动力学,振动特性,电特性 PHONON: 声子计算 CP90: Car-Parrinello 可变晶胞的分子动力学程序。基于 R. Car 和 M. Parrinello 的原始代码 FPMD: Car-Parrinello 可变晶胞的分子动力学程序。基于 R. Car 和 M. Parrinello 的原始代码 Wannier: 万尼尔函数 计算 PERFORMANCE 一、 基态计算: Ground-state calculations 1 、自洽场总能量,力,和张量。 Self-consistent total energies, forces, stresses 2 、使用迭代对角技术,阻尼动力学,和共轭梯度进行能量最小化。 Electronic minimization with iterative diagonalization techniques, damped-dynamics, conjugate-gradients 3 、 Kohn-Sham 轨道。 Kohn-Sham orbitals 4 、 Gamma 点, k 点取样,各种展宽技术( Fermi-Dirac , Gaussian , Methfessel-Paxton , Marzari-Vanderbilt )。 Gamma-point and k-point sampling, and a variety of broadening schemes (Fermi-Dirac, Gaussian, Methfessel-Paxton, and Marzari-Vanderbilt) 5 、模守恒赝势和超软赝势, PAW 。 Separable norm-conserving and ultrasoft (Vanderbilt) pseudo-potentials, PAW (Projector Augmented Waves) 6 、交换关联泛函: LDA , GGA ( PW91 , PBE , B88-P86 , BLYP ), meta-GGA ,精确交换泛函,杂化泛函。 Several exchange-correlation functionals: from LDA to generalized-gradient corrections (PW91, PBE, B88-P86, BLYP) to meta-GGA, exact exchange (HF) and hybrid functionals (PBE0, B3LYP, HSE) 7 、 LDA+U 。 Hubbard U (LDA+U) 8 、 Berry 相极化。 Berry's phase polarization 9 、自旋轨道耦合和非共线磁性。 Spin-orbit coupling and noncollinear magnetism 10 、最大局域化函数。 Maximally-localized Wannier functions using WANNIER90 code 二、 响应特性(密度泛函微扰理论): Response properties (density-functional perturbation theory) 1 、声子频率,以及任意波矢的本征矢。 Phonon frequencies and eigenvectors at any wavevector 2 、完全声子色散,实空间的原子间力常数。 Full phonon dispersions; inter-atomic force constants in real space 3 、平移和转动的声音求和规则。 Translational and rotational acoustic sum rules 4 、有效电荷和色散张量。 Effective charges and dielectric tensors 5 、电 - 声相互作用。 Electron-phonon interactions 6 、三阶非谐声子寿命。 Third-order anharmonic phonon lifetimes 7 、红外和 Raman 交叉部分。 Infrared and (non-resonant) Raman cross-sections 8 、 EPR 和 NMR 化学位移。 EPR and NMR chemical shifts using the GIPAW method 三、从头分子动力学: Ab-initio molecular dynamics 1 、 Car-Parrinello 分子动力学。 2 、 Born-Oppenheimer 分子动力学。 3、Metadynamics 四、 结构优化: Structural Optimization 1 、使用准牛顿 BFGS 条件的 GDIIS 。 GDIIS with quasi-Newton BFGS preconditioning 2 、阻尼动力学。 Damped dynamics 3 、离子共轭梯度最小化。 Ionic conjugate-gradients minimization 4 、投影速度 Verlet 算法。 Projected velocity Verlet 5 、过渡态和能量最小化。 Transition states and minimum energy paths * Born-Oppenheimer NEB(nudged elastic band) * Born-Oppenheimer 弦动力学(string dynamics) (部分引自于HIGH PERFORMANCE COMPUTING CENTER @CSU) 五、量子输运 : Quantum Transport 1 、 Ballistic Transport using PWCOND module. 2 、 Coherent Transport from Maximally Localized Wannier Functions using WanT code. 运行平台(platform): Runs on almost every conceivable current architecture (really! also cell phones and playstations ): from large parallel machines (IBM SP and BlueGene, Cray XT, Altix, Nec SX) to workstations (HP, IBM, SUN, Intel, AMD) and single PCs running Linux, Windows, Mac OS-X, including clusters of 32-bit or 64-bit Intel or AMD processors with various connectivity (gigabit ethernet, myrinet, infiniband...) and GPUs . Fully exploits math libraries such as MKL for Intel CPUs, ACML for AMD CPUs, ESSL for IBM machines.
个人分类: ESPRESSO|1187 次阅读|3 个评论
专题讨论班:QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians
grandft 2010-12-21 07:07
专题讨论班:QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians. 题目: QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians for Options and Interest Rates 时间:2010.12.22 上午10:00 地点: 16 楼 308 Part I Fundamental concepts of ?nance 3.3 Stochastic differential equation (随机微分方程) 3.4 Ito calculus ( Ito 积分) 3.5 BlackScholes equation: hedged portfolio ( B-S 公式) 3.6 Stock price with stochastic volatility (随机波动率下的股票价格) 3.7 MertonGarman equation ( M-G 方程) 3.8 Summary 3.9 Appendix: Solution for stochastic volatility with = 0 Part II Systems with ?nite number of degrees of freedom (有限自由度系统) 4 Hamiltonians and stock options (哈密顿量和股票价格体系) 4.1 Essentials of quantum mechanics (量子力学概要) 4.2 State space: completeness equation (状态空间) 4.3 Operators: Hamiltonian (算符) 4.4 BlackScholes and MertonGarman Hamiltonians ( B-S 和 M-G 哈密顿量) 4.5 Pricing kernel for options (期权的定价核) 4.6 Eigen function solution of the pricing kernel 定价核的本征方程 4.7 Hamiltonian formulation of the martingale condition 鞅条件的哈密顿形式 4.8 Potentials in option pricing 4.9 Hamiltonian and barrier options 4.10 Summary 4.11 Appendix: Two-state quantum system (qubit) 4.12 Appendix: Hamiltonian in quantum mechanics 4.13 Appendix: Down-and-out barrier options pricing kernel 4.14 Appendix: Double-knock-out barrier options pricing kernel 4.15 Appendix: Schrodinger and BlackScholes equations 参考书: BELAL E. BAAQUIE, QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians for Options and Interest Rates, Cambridge University Press, 2004
个人分类: 专题讨论班|3590 次阅读|0 个评论
专题讨论班:QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians.
GrandFT 2010-12-14 20:06
题目: QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians for Options and Interest Rates 时间:2010.12.15 上午10:00 地点: 16 楼 308 Part I Fundamental concepts of ?nance 2 Introduction to ?nance (金融知识介绍) 2.1 Ef?cient market: random evolution of securities (有效市场) 2.2 Financial markets (金融市场) 2.3 Risk and return (风险和收益) 2.4 Time value of money (货币的时间价值) 2.5 No arbitrage, martingales and risk-neutral measure (无套利,鞅和风险中性) 2.6 Hedging (对冲) 2.7 Forward interest rates: ?xed-income securities (远期利率) 2.8 Summary 3 Derivative securities (衍生证券) 3.1 Forward and futures contracts (远期和期货合同) 3.2 Options (期权) 3.3 Stochastic differential equation (随机微分方程) 3.4 Ito calculus ( Ito 积分) 3.5 BlackScholes equation: hedged portfolio ( B-S 公式) 3.6 Stock price with stochastic volatility (随机波动率下的股票价格) 3.7 MertonGarman equation ( M-G 方程) 3.8 Summary 3.9 Appendix: Solution for stochastic volatility with = 0 Part II Systems with ?nite number of degrees of freedom (有限自由度系统) 4 Hamiltonians and stock options (哈密顿量和股票价格体系) 4.1 Essentials of quantum mechanics (量子力学概要) 4.2 State space: completeness equation (状态空间) 4.3 Operators: Hamiltonian (算符) 4.4 BlackScholes and MertonGarman Hamiltonians ( B-S 和 M-G 哈密顿量) 4.5 Pricing kernel for options (期权的定价核) 4.6 Eigen function solution of the pricing kernel 定价核的本征方程 4.7 Hamiltonian formulation of the martingale condition 鞅条件的哈密顿形式 4.8 Potentials in option pricing 4.9 Hamiltonian and barrier options 4.10 Summary 4.11 Appendix: Two-state quantum system (qubit) 4.12 Appendix: Hamiltonian in quantum mechanics 4.13 Appendix: Down-and-out barrier options pricing kernel 4.14 Appendix: Double-knock-out barrier options pricing kernel 4.15 Appendix: Schrodinger and BlackScholes equations 参考书: BELAL E. BAAQUIE, QUANTUM FINANCE: Path Integrals and Hamiltonians for Options and Interest Rates, Cambridge University Press, 2004
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[PNAS] Tungsten-dependent acetylene hydratase
liaorongzhen 2010-12-14 08:53
Authors:Rong-Zhen Liao a ,b , Jian-Guo Yu b , and Fahmi Himo a,1 a Department of Organic Chemistry, Arrhenius Laboratory, Stockholm University , SE-10691 Stockholm, Sweden; and b College of Chemistry Beijing Normal University, Beijing, 100875, People’s Republic of China Proc. Natl. Acda. Sci. U.S.A. 2010 , 107, 22523-22527 . Abstract: Acetylene hydratase is a tungsten-dependent enzyme that catalyzes the nonredox hydration of acetylene to acetaldehyde. Density functional theory calculations are used to elucidate the reaction mechanism of this enzyme with a large model of the active site devised on the basis of the native X-ray crystal structure. Based on the calculations, we propose a new mechanism in which the acetylene substrate first displaces the W-coordinated water molecule, and then undergoes a nucleophilic attack by the water molecule assisted by an ionized Asp13 residue at the active site. This is followed by proton transfer from Asp13 to the newly formed vinyl anion intermediate. In the subsequent isomerization, Asp13 shuttles a proton from the hydroxyl group of the vinyl alcohol to the α-carbon. Asp13 is thus a key player in the mechanism, but also W is directly involved in the reaction by binding and activating acetylene and providing electrostatic stabilization to the transition states and intermediates. Several other mechanisms are also considered but the energetic barriers are found to be very high, ruling out these possibilities. Link: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1014060108 PS:乙炔的水合涉及到CC三键的活化,某些细菌生物体采用钨参与催化过程。目前发现只有三类酶采用钨离子催化反应,也就是乙炔水合酶、醛氧化酶、羧酸氧化酶。自从07年该酶的晶体结构发表后,我就开始寻找可行的反应机理,一直到09年下半年才有突破,期间尝试了至少10多中可能性。最终我们发现不能相信前人关于反应机理基本上所有的假说。简单来说如果有A和B两种情况,前人说A是不可能的,那么你千万不要相信,一定要自己尝试去证明它对还是不对,即使有人证明了,也得仔细看别人做的对不对,里面有哪些近似,这些近似可不可靠。新的发现往往就是你预想不到的,但是如果你真正明白了看起来就非常简单。
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How to estimate the molar concentration of quantum dots?
热度 1 hattieqin 2010-1-20 23:27
For CdTe, CdSe and CdS quantum dots, the molar concentrations can be calculated according to Peng et al. It is important to noted that there is a correction of this paper. It can be summarized as following steps: Step 1. Determine the particle size of QDs. 1.1 An optical method: 1.1.1 Measure the absorption spectrum of the QDs sample by a UV-vis spectroscopy. Write down the wavelength (nm) and the absorbance A(O.D. value) at the peak position of the first exciton absorption peak . 1.1.2 Determine the particle size D(nm) of the QDs sample by Figure 2 in Pengs paper. Or calculate the size using the fitting functions, as below, of the curves in Figure 2. CdTe: D = (9.812710 -7 ) 3 (1.714710 -3 ) 2 + 1.0064 194.84 CdSe: D = (1.612210 -9 ) 4 (2.657510 -6 ) 3 + (1.624210 -3 ) 2 0.4277 + 41.57 CdS: D = (-6.652110 -8 ) 3 + (1.955710 -4 ) 2 (9.235210 -2 ) + 13.29 1.2 Alternatively, we can measure the particle size D(nm) directly from a TEM image . Step 2. Determine the extinction coefficient of QDs. There are also two ways to calculate the extinction coefficient() in unit of L/(mol cm) or cm -1 M -1 of QDs: 2.1 Considering the transition energy ( E) CdTe: = 3450E(D) 2.4 CdSe: = 1600E(D) 3 CdS: = 5500E(D) 2.5 Here, the transition energy E is corresponding to the first absorption peak, in unit of eV. Relationship between E and : eE =h=hc/ where, e is charge of an electron, which is 1.6 10 -19 C; h is Planck constant, which is 6.626 10 -34 Js; c is light speed, which is 3 10 17 nm/s. So that E(eV) (nm)=1242(eV nm) The fitting functions above were according to the Brus and Wang et al. 2.2 Emporical function (without considering the transition energy) CdTe: = 10043(D) 2.12 CdSe: = 5857(D) 2.65 CdS: = 21536(D) 2.3 The difference between the results of these two groups of functions is small and neglectable, within the particle size rang of 4 to 7 nm for CdTe, 2.5 to 6 nm for CdSe, and 2 to 5.5 nm for CdS. Step 3. Determine the molar concentration of QDs. The relationship between the absorbance and molar concentration is called the Lambert-Beers Law , which is also known as the Beer-Lambert Law or the Beers Law . A = CL Where A is the absorbance , is extinction coefficient as mentioned above. C is the molar concentration (mol/L or M) of QDs, L is the path length(cm) of the radiation beam used for recording the absorption spectrum. PS: I thought up until now that A was proportionate to lg(L)!!! How silly I was! Till now, we got the values of the molar concentration of our QD samples. Congratulations! ******************************************************* BUT~~~~~~~ What about quantum dots other than CdTe, CdSe, CdS, e.g. PbS, or QDs with a core/shell structure, e.g. CdSe/ZnS? Actually the molar concentration of QDs samples can be figured out using standard atomic absorption (AA) measurement alone. PS: No guarantee for this method. Ive never tried it, since we don't have any AA spectrometer in our lab. Step 1. Determine the molar concentration of each metal element in the QDs sample by AA spectrometer. For example, we can determine the molar concentrations of Cd, Se, Zn and S in a CdSe/ZnS QDs solution sample by AA measurement. Let us say, = =1 mM, = =0.2 mM. Step2 . Calculate the total volume of QDs. We assume that the nano-scaled materials have the same density as the according bulk materials. We can find the densities and molar masses of the bulk materials. For example, Density of CdSe: 5.816 g/cm 3 ; Density of ZnS: 4.090 g/cm 3 ; Molar mass of CdSe: 191.37 g/mol; Molar mass of ZnS: 97.474 g/mol. So that 1 mM CdSe refers to CdSe per liter solution. Likewise, 0.2 mM ZnS refers to ZnS per liter solution. Therefore, the total volumn of QDs per liter is 0.033+0.0048 = 0.038 cm 3 . Step3 . Calculate the molar concentration of QDs. According to TEM or DSL(dynamic light scattering) measure, we can obtain the size of a single QD. Divide the total volume per liter of QDs, which obtained in Step 2, by the volume of a single QD, we get the molar concentration of QDs. Lets say the a single QD has a diameter of 4 nm. The volumn will be 0.03351 nm 3 , according to the formula for sphere volume 4/3R 3 . The Number of particles in one liter solution is Hence, the molar concentration of QDs solution is 1.8 M. ******************************************************* Remarks: 1. The results are acceptable, though there are some errors due to the estimations and assumptions we made during the calculations above. 2. The UV-vis method is simple and convenience. But it requires the extinction coefficients of the nano-materials, which are not known generally. So far, this method is limited to CdSe, CdTe and CdS QDs. 3. The AA method can be used for all kinds of nanoparticles in principle. However, AA spectrometer is not such common-used equipment as UV-vis spectrometer. References 1. Yu, W.W., et al., Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals. Chemistry of Materials, 2003. 15 (14): p. 2854-2860. 2. Yu, W.W., et al., Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe and CdS nanocrystals (vol 15, pg 2854, 2003). Chemistry of Materials, 2004. 16 (3): p. 560-560. 3. Brus, L., Electronic Wave-Functions in Semiconductor Clusters - Experiment and Theory. Journal of Physical Chemistry, 1986. 90 (12): p. 2555-2560. 4. Wang, Y. and N. Herron, Nanometer-Sized Semiconductor Clusters - Materials Synthesis, Quantum Size Effects, and Photophysical Properties. Journal of Physical Chemistry, 1991. 95 (2): p. 525-532.
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[名家]Lov K. Grover - Grover算法的始作者
fswdong 2009-8-27 18:56
Bell实验室上的个人主页 http://www.bell-labs.com/user/lkgrover/
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【三】单刀直入【1】
mbird 2009-8-12 00:29
终于有点儿时间写一些Blog了。主要是害怕朋友们忘了是否已经把我给忘了,呵呵。前一段时间挖坑说准备直接进入主题写圈量子引力,然后一些周边的话题包括江湖系列也会并行的写,(科博的朋友们请看 http://www.douban.com/note/40733003/ )然而为生计所迫,终日劳作,写一些混饭用的论文(呵呵,一篇科技论文的科技含量恐怕并不是公式数量和影响因子高低的函数。佛说一句话:万物是一。这句话的科技含量可是不老少哇。爱因斯坦及其追随者们的相互作用即几何也有这种味道),今天终于可以灌水了。不过直奔主题以前还是先罗嗦两句,首先我实在是自娱自乐,也是自己闷头闷脑学了六年的嚎叫,呵呵,朋友们捧场,真的感激不尽啊(不过要回帖哦)。第二我尽量做到好读,但恐怕还会有一些自以为闭月羞花的数学公式冒出来和大家见面,当然我会尽力做好介绍工作,使得有经验的朋友们把它们当作乱码也不会影响文章的连贯性。第三引用C.Rovelli在Loop's09刚刚说的一段评论圈量子引力没有引入新奇的物理结构,也没有给我们带来全新的数学,并且它使用的数学也很庞杂,但是最后当你发现引力的一切都被编码到角动量的耦合(可以等价的用圈图的打结与拆解描述)这样简单的数学里的时候,这一切不是美妙的和令人激动的吗,希望我能和朋友们一起看到这美妙的图景。 好了,事到如今,我这只被自己赶上架子的鸭子开始呱呱呱啦。既然是量子引力,顾名思义,就是引力相互作用或者时空本身的量子描述。那我们不可避免先要聊聊LQG是怎么理解经典的广义相对论的。这里有两个名词:叫做联络动力学和几何动力学,分别代表了两种对经典广义相对论的理解,LQG的观点是前者,而后者自然是传统的观点。这两者是否完全等价(起码不考虑费米子的情况下)还没有统一的意见(国内黄超光老师就持怀疑态度)。咱们本回就尽量把这件事比划清楚。 爱因斯坦教导我们说: 时空就是引力场(或者说我们平时体验的一片时空区域就是忽略了其演化的引力场的一片区域),而它们都是几何 。可是这几何又到底是什么呢?呵呵,鉴于广义相对论的普通读物出奇得多(大众十分热情,但以广义相对论为研究方向的专业人士倒不多),而且路线多是从勾股定理写起,外加几张曲面图以及曲面上绷得最紧的曲线的图,然后推广到高维,水到渠成的进入弯曲时空,效果如何很可能主要取决于读者们的悟性,所以我这里还是走一条更为贴近工人阶级的思路。我们不管那些抽象的概念,我们所谈的几何是一个很纯的物理对象,也就是说我们可以通过真实的操作和测量来感知它。几何的感知来自于对距离的测量(即长度的比较),当然朋友们还得习惯于把时间间隔测量也看作是长度的测量。 同时也正是几何告诉你周围的客体距离你有多远(时间上的或者空间上的),或者说包括你在内的一些列客体之间处于一个什么样的时空关系 (有点循环,因为时空就是几何)。这个关系并不是虚无缥缈的概念,它会影响到你们之间的相互作用,比如说电磁力,记得吗,跟距离平方反比。但是这个几何并不是某位大仙放进这个物理世界的,因为大仙们未必懂得广义相对论,呵呵。几何作为物理的客体是会被其他物理现象影响的。那么究竟有哪些物理现象会对测量距离这样纯洁的操作产生影响呢?爱因斯坦说: 作为万有引力的几何,影响它的也应该是万物共有的属性,那就是质量(或者能量,记得E=mc^2)的多少 ! 嘿嘿,就是说你手拿尺子测量一段距离,旁边有没有站一个大胖子,结果会不一样。说到这里我们已经迈出了最关键的一步,就是把几何这个抽象于长度测量的范畴交还给物理学,看起来GR剩下的事情就是回答两个问题:那么物质的多少是如何影响几何的呢?然后就算几何不同又会怎么样呢?这两个问题自然是GR的全部技术细节,以这个blog的能力当然不敢斗胆挑战教科书的饭碗,不过细心的朋友恐怕已经感觉到GR基本的架构仍然隐藏在我们糊里糊涂迈出的第一步里。不如我们这里引用一句J. Wheeler的禅语来暂时安慰大家一下,然后仔细的打探一下这一步究竟把我们带到了个什么样的地方。Wheeler是这样说地: 物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动 。 好了,咱们再来看看
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圈量子引力的故事【二】江湖【1】
热度 2 mbird 2009-6-27 04:22
大观以及阵营 首先向朋友们(尤其是豆油们)表示 两下 我虚伪的歉意。第一下是因为我这套帖子有 太监 的嫌疑。这实在是因为最近断粮在即,忙于要饭和卖身。这第二下当然就是因为朋友们在读的这篇 江湖 了。一般来说,所谓点评江湖,不外乎两种。这第一种当然来自通晓各派把式的武学宗师。天下武学,五花八门,各有所专,各有所不能,互为借鉴,又互相克制,奇淫巧技,难以穷尽。但是在宗师们的心里,却是万流同宗,当然基本上是同到自己这一宗。但是不管怎样,能有这样的见识,都得参透各家内功心法,然后以俯仰天地的姿态顿悟出宇宙自然的本质。能听到这样的点评,当然是一种缘分,必须经常参与各界武林大会,追随宗师于花前月下。呵呵,最好带上小本儿,随时记录,不但能使武义精进,留着以后还能拍马屁,哈。这第二种点评就不那么体面了,地点也有些为名门正宗所不然,不过是街头巷尾,酒肆茶楼,甚至豆瓣博客之类。点评者更是小门小派旁门左道第一百代以外弟子中的大师兄之流。两碗黄汤下肚,口沫飞溅,宏伟激昂的指点并创造一些掌门与掌门夫人们及女弟子们之间的侠骨柔情,或者流传一些少侠名捕们自己也不知道的(但却默许的)江湖传闻。呵呵,这就是江湖。我之所以要抱歉,是因为这篇点评绝对没有可能属于第一种。但是朋友也不必过于失望,且先随我江湖一游再做评判。 不过等等,恐怕有的少侠手里拿着抛砖引玉的砖有话要说:物理学不过是科学汪洋当中的一个学科而已,而量子引力更是理论物理这一物理学分支众多领域中的一个。不过八卦一下量子引力,何以谈江湖?嗯呜呼呼哇哈哈哈哈(武林败类虚张声势状),少侠们先不忙替天行道,要饭的既然吃百家饭,自然有些见闻。数学和物理学这两门学科十分的特殊,数学家们更多的是为了数学而数学,不太关心江湖事务,而物理学家们却想把所有学科都变成物理学,从万千自然现象从宇宙演化到基本粒子的对称性,从恒星的朝生暮死到星系的波澜一生,从地质运动到气候变迁,从社会经济行为到人脑神经网络与自我意识,从高分子化学到生命现象,从信息论到复杂性,甚至黎曼猜想,等等等等当中提炼大统一的物理学原理一直是物理学家不灭的梦想。结果是这两门学科都对全部科学产生了基础性的贡献。这两门学科本身也相互促进相互依存,密不可分。非常粗略的说,数学(而不是哲学)实际上是一门关于如何思想以及如何讲话的科学,她告诉你如何使用她交给你的概念和公理当然还有一些包含大量定理及其使用说明的手册作为收费产品(就是数学书)进行思考,推理,讲话而不会产生前后矛盾的错误,从而使你的结论高度可信。而物理学则不断地追问不同现象不同学科的 共通本质 (大量学科在这种追问下割地请和,从而产生了像天体物理,地球物理,大气物理,经济物理,生物物理,物理化学等等等等这类学科) , 从最少的原理推知最多(甚至全部的)的自然现象是物理学最终的目的。关于大自然的各个部分和各种功能的使用说明书越堆越多(这里还有个瞎搞的玩笑,人类知识膨胀的速度越来越快,已经超光速啦,呵呵,但是超光速是不能传递信息的,所以后来人类的知识里面已经没有什么信息了),物理学家们梦想着通读这些说明书,最后把所有的一切写在一张餐巾纸上。 呵呵,简言之,数学追求精纯内功的至上奥义(现在恐怕不少数学家坚信这奥义就藏在黎曼猜想当中)从而其内功心法流传于世,而物理学则计划一统江湖从而其武学思想亦流传于世。由此说来,谈江湖不能不谈物理。然而对于物理学家,想要追求所谓本质从我佛 A. Einstein 到一代教主 E. Witten ,从江湖名流 S. Weinberg , S. Hawking 到隐世仙长 R. Penrose ,从所有人的老师 J. Wheeler 到 Emperor of math (这个外号来自于最近丘老的几篇工作)丘成桐,从菲尔兹桂冠的 A. Connes 到诺贝尔光环的 R. Laughlin ,从广大 String 教徒到凝聚态的激进派,甚至包括本文作者这样的虾米皮莫不想问鼎量子引力,炼成传说中的神功。呵呵哈哈哈,所以品谈量子引力,又怎能不是品谈江湖。 没想到说了这么多废话,呵呵,转入正题! 话说量子引力门派繁多,加上人们创造力勃发,所以罗列殆尽实在是难以实现,我们只聊一聊那些受到一定关注,并且有固定的小组坚持做下去的流派。它们就是 String Theory (教主 E. Witten ), Loop Quantum Gravity (三巨头 A. Ashtekar, C. Rovelli, T. Thiemann ) , Euclidean Path Integral ( by S. Hawking ) , Regge Calculus ( by T. Regge ,当代掌门 R. Williams ) , Spin Foam Models and Group Field Theory ( by C. Rovelli ) , Causal Dynamical Triangulations ( by J. Ambjrn ) , Causal Set Program ( by R. Sorkin ), Twistor Theory ( by R. Penrose ) , Non-commutative Geometry ( by A. Connes ) , Topos Theory ( by C. Isham ) , Asymptotic Safety ( by S. Weinberg ) , Super Gravity, Stochastic Gravity ( by B.L. Hu )。当然还有这些流派互相交叉产生的子流派(比如 Causal Spin foam )和一些独行侠们创立的小门小户(比如 Deterministic Quantum Gravity, History Bracket Formulation 等等等等),以及最近逐渐引起人们注意的来自凝聚态阵营的 Emergent Gravity 。罗列堆砌到此为止。 一些朋友跟我说,一次不要写得太长,否则最后三分之一写的是些什么可能就没有人知道了。呵呵,作为本次话题的第一回,我还得先说明一下我准备怎么处理上面这一大坨人类创造力的产物。以后(包括本回的后三分之一点儿五强,求朋友们耐心看一看 ^_^ )咱们先聊聊两大阵营,同时涉及一些 String 和 Loop 之间的恩恩怨怨。然后再逐一品谈上面这些流派的武学秘笈。 量子引力走到今天,可以说硕果累累,也可以说毫无结果,场面倒是百家争鸣,不过倒也是百无一用。呵呵,不管怎么说量子引力的这些学说,在彼此争鸣的同时,也充分发挥阶级斗争的思想,逐渐分化为两大阵营,那就是微扰阵营与非微扰阵营。当然目前才露尖尖角的另类 Emergent Gravity 有些搅局,不过当前这两大阵营还是十分强健的。 【微扰方案】这方面的顶峰当然是 String Theory ,还有已经没入 String Theory 被当作 M Theory 的一个侧面的 Super Gravity 。这一阵营的肇始可以一直追溯到上个世纪三十年代。那些曾经流行,仍然流行以及正在流行的物理学名词,比如引力子( graviton ),额外维( extra dimensions ),超对称( SUSY ),膜世界( brane world ),弦, Landscape 等等,都可追溯到这个历史悠久阵营当中。这一阵营的第一批有生力量来自于早期量子理论的优秀学者们,其后前仆后继的中流砥柱大都来自于量子场论和高能物理的中坚力量,一直到近代甚至当代,当场论出身的年轻人觉得手中的 particles 实在是有些过时了,依然会顺理成章的把它们升级为 strings ,并且同时把费曼的那些叉叉和圈圈换成一些像裤子一样的东东,呵呵。 这一阵营的最初的思想是十分自然和清晰的。不过咱们得从 1948 年说起。 1948 年对量子场论( QFT )而言可以说是一个分水岭,这一年之后 QFT 真正进入了伟大的时代。这一年 R. Feynman 和 J. Schwinger 在 Pocono 会议上分别作了具有里程碑意义的讲座。讲述的核心内容都是 QFT 的微扰技术。 Schwinger 不知疲倦的写下繁冗但却清晰的推导,而 Feynman 自得其乐的介绍他的(被波尔庭斥为不懂量子力学)路径积分和那些稀奇古怪的充满叉叉圈圈的图(当时他管这个方法叫 spacetime method )并且还要赠送大家一些他自己发明的规则(就是后来的 Feynman rule )。这里还有个小故事,很少记笔记的费米这次记下了一大摞关于 Schwinger 讲演的笔记。回到芝加哥之后,费米组织组内的两位也去参加了会议的教授 E. Teller 和 G. Wentzel 以及四位研究生(包括杨振宁)一起啃这摞笔记,六个星期过去了,这帮人筋疲力尽。结果有人问不是说 Feynman 也讲了一些东西吗,讲了些啥呀?结果这三位牛人一个也想不起来到底 Feynman 讲的是什么。呵呵,直到一年后 F. Dyson 才从 Schwinger 的方法中推导出 Feynman 的规则。 有了这些了不起的技术,伟大的计算就此开始了, Feynman 也实现了要让物理学期刊上画满叉叉与圈圈的抱负。很难预想,后来如此丰富的物理(见简单与优雅【 2 】)都是由这些叉叉圈圈告诉人们的。而所用到的基本物理构造(或者模型)又是如此的简单只不过是闵氏时空中的标量场(自旋 0 ),矢量场(自旋 1 )和旋量场(自旋 1/2 )。而其数学核心说到底更让人难以置信的淳朴仅仅是个 Gauss 积分。整套策略更是简明清晰,我们需要两件东西,一个是作为背景的闵氏时空(就是说我们需要狭义相对论,或者说需要庞加莱群,后来发现这个东西实在是很要命!),一个是时空上要被量子化的场,然后算出这个场的 Feynman 规则,然后,就完了。 人们制作所有的这些数学结构,物理模型,思维模式,推理技巧等等,就是为了以后碰到情况能够不动脑子。 我想当时大部分想要量子化引力场的学者,脑子里面最自然的计划就是使用这套现成的并且成就不凡的技术处理引力场。引力场是时空流形上的度规场 g ,是一个二阶张量场(自旋 2 ),这倒不要紧,小推广而已。但是我们需要一个闵氏背景也就是一个闵氏度规,和这个背景上的张量场。这个也好解决,不如我们把总度规 g 看作两部分,一部分是闵氏度规 ,另一部分是相对闵氏度规的偏离 h (另一个意义下的微扰)。这样一来闵氏时空有了,时空上的要被量子化的场也有了,就是 h 。然后就去计算 h 的 Feynman 规则, h 也是一个二阶张量场,这也是为什么说所谓引力子自旋为 2 。 这看起来确实挺好,实际上在上个世纪六十年代末,人们热情似火的已经把引力子的 Feynman 规则都算出来了。看来大功告成指日可待,而且量子引力这个时候看起来也不像什么深刻的东西,不过是一个体力活儿罢了。但是,也是在六十年代,另外一个伟大的思想正在慢慢成形那就是重整化群,物理学家们将面临新一轮的洗脑。重整化理论将给微扰阵营来上要命的一下。从而逼迫微扰理论走上了一条大胆的而无尽的探索之路。 不过本回又有些长了,感谢朋友们能读到这里,咱们下回分解
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圈量子引力的故事【一】简单与优雅【3】
mbird 2009-6-12 21:28
接上回,我还在絮絮叨叨WHY QAUNTUM GRAVITY这个话题。我好像写的太慢了,说了这么多,距离正题还差得很远,呵呵,估计观音姐姐早就想把我也捏死了*_* 所以这一次我准备快速结束这第三个大尺度的理由,然后就可以进入下一个话题:现在到底有多少个量子引力门派,LQG这一门派又有什么独门绝学,这几年能够在江湖之中名声鹊起。 【3】这个大尺度的理由来自于宇宙学。现代宇宙学肇始于广义相对论的建立。这是因为宇宙学把存在的所有的东西当作一个客体,并且以演化的观点看待它。要想做到这一点,就必须能够以演化的观点(或者动力学的观点)看待一个最大的也是最难以把握的范畴那就是时间与空间。这当然要等到爱因斯坦顿悟之后,才成为可能。我们的故事就从这里开始吧。随着一个又一个的爱因斯坦场方程的宇宙学解被发现,我佛爱因斯坦显得越来越郁闷,为什么呢,咱们还得从这些解说起。这些解是一些对称性很高的,只剩下有限自由度的解。这些解之所以在宇宙学中显得重要,是因为我佛爱因斯坦提出了一个现在叫做宇宙学原理的假设,虽然是我佛所说,但这还是假设。这个原理说我们的宇宙在大尺度上是均匀各向同性的。换成咱们的俗话,就是说在任何位置朝任何方向看,我们的宇宙看起来都是差不多一样的。这个原理有其哲学上的简约和美感,铲除了人类作为上帝之子在宇宙中的特殊地位,很符合爱因斯坦的风格。但是这毕竟还是一个假设,从傅立叶modes的角度看,宇宙学原理实际上说的是在宇宙的动力学中长波modes比短波modes的权重要重要得多,并且短波与长波之间的相互作用也退耦掉了。这件事情对于爱因斯坦场方程这样一个超级复杂的非线性方程组而言并不那么简单(学者们早已对早期宇宙的非均匀性给予了重视,但是对于宇宙大尺度的毫无结构的均匀各向同性这件怪事,除去暴涨理论这种无可奈何的解释之外,一些学者感觉大尺度宇宙可能处于某种临界状态,当然这也只是感觉而已。退耦掉短波modes这件事似乎可以用重整化群尝试一下,要是有朋友对这件事情有兴趣,不如一起聊聊,呵呵^_*职业病)。 好,咱们返回来再说为何我佛爱因斯坦要郁闷。因为,我佛爱因斯坦一开始还想说,我们的宇宙在任何时刻看起来也应该是一样的,也就是说,我们人类不但在空间上没有处于什么特殊的位置,在宇宙演化的历史上也不应该处于什么特殊的时段,而且也不应该有什么特殊的时段。但是自己写的方程却不一定听自己的话,爱因斯坦发现这些解所代表的宇宙无一例外,都是动态的。这些宇宙在不同时刻看起来是不同的。而且更加头疼的是这些解都暗示在有限的过去,我们的宇宙是从一个开头启动起来的,呵呵,这件事莫说爱因斯坦,恐怕当时大部分主流学者们都如鲠在喉(实际上著名的Hoyle爵士的稳恒态宇宙模型直到上世纪六十年代之前仍然是主流门派)。而且对于爱因斯坦而言,这种结果可能给了那位全能的但却无处安身的上帝师傅一处躲避其犀利思想的角落。于是乎,我佛爱因斯坦对这个背叛了自己的忤逆不孝的场方程非常恼火,决定管教管教它。又于是乎,我们这回的主角,科学史上大名鼎鼎的最大的错误终于出场了!那就是宇宙学常数。 这个被爱因斯坦亲手放入他美妙的场方程之中的宇宙学常数,可谓折磨了物理学家们将近一个世纪,而且还没有结束。宇宙学常数,从物质的角度可以理解为时空中的一种均匀的能量密度,从几何的角度也可以理解为时空本身的一种张性,就像肥皂膜有张性一样(表面张力)。爱因斯坦引入这个东东是为了构造静态宇宙的解。然而哈勃那粗糙的但令人震惊的定律横空出世,我佛在斯宾诺莎的上帝面前也有些追悔莫及。 俗话说的好:请神容易送神难。爱因斯坦的检讨并没有阻止年轻物理学家们的质疑。加入这个宇宙学常数没有破坏爱因斯坦场方程的完美,实际上要保持这份完美的同时,对场方程能做的全部手脚,就只有加入宇宙学常数项这么一件事情!呵呵,那么爱因斯坦场方程看起来就是一个更一般的方程在宇宙学常数等于零时的特殊情况。于是乎,问题们都杀了过来。对于我们的真实世界,宇宙学常数到底是多少?是不是零?是零的话,为什么恰好就是零?不是零的话,等于某个数,那又为什么是那个数?看起来事情变得十分混乱。实际上好戏才刚刚开始,在1998年之前(我们要记住这一年,这一年是堕落的开始,这一年是启蒙的开始,这一年宇宙学进入了黑暗的时代,这一年物理学进入了寻找新光明的时代),主流的宇宙学家和物理学家都相信宇宙学常数即使不是零,也应该是一个非常非常小的数。一向以发现大自然简单的本质自居的理论物理学家们马上断言,斯宾诺莎的上帝不会这么无聊,宇宙学常数从美学和简约的角度来看一定是零(这也是当年的广义相对论教科书基本不讨论De-Sitter解的原因,好像只有Hawking的《大尺度》与众不同的详谈了De-Sitter解)。当年的宗师级人物(高能物理的居多,不点名^_^怕挨砖)纷纷加入讨论,各种模型和理论跳梁而出(我还读过几篇名家用超对称论证宇宙学常数恰好为零的文章)。随之而来的当然是很多诸如大自然的设计的美学基础啊,丑陋的理论是没有存在理由啊之类的大言。 呵呵,我这种事后臭皮匠的臭态度恐怕要挨板儿砖了。其实我只是想说那些一时沸沸扬扬的真理,那些主流思想与权威观点,也不过是古今多少事,都在笑谈中而已。斯宾诺莎的上帝的思绪我们往往无法揣测,我们的审美在他老人家看来恐怕也是狭隘与偏见的纠缠物。真理究竟长什么样子,那需要有志于此的任何人搜肠刮肚的消得人憔悴上一段时间,才能模糊找到那传说中的灯火阑珊处。呵呵,用我认识的那位长老的话说,得有点哲学家味道。1998年发表的超新星观测结果,使那些几度风流的Phys. Rev.文章处于些许尴尬的位置。人们发现宇宙膨胀的方式与宇宙学常数为零的理论预言大相径庭。在满足宇宙学原理,并且以美学和简约的观点令宇宙学常数为零,再并且满足一定能量条件的情况下,宇宙无论如何都会乖乖的以某种减速的方式膨胀,也就是说膨胀得越来越慢(最后也有可能会收缩)。可是宇宙在加速膨胀!爱因斯坦的宇宙学常数就像马克思的幽灵一样,并没有被消灭,而是漂浮在物理学的上空,等待着新的革命。 十年已经过去了,当然宇宙仍然在加速膨胀,同时解释这件事的理论也在加速膨胀。不愿意向爱因斯坦的错误低头的志士仁人们,从此走进了黑暗之中暗能量(dark energy)的世界。第五元素(quintessence),鬼魅与幽灵(phantom)等等这些恐怕曾经和针尖上的天使数目一起被研究过的课题,再次被写进了方程之中。我相信写到这里,我头上漂浮的砖头恐怕已经不少了,而且恐怕还有很多来自专家学者。不过我相信科学还是能够容忍批评的,物理学的研究目前如火如荼,一片大好,取得了惊人的进展这一类非常CCTV的言论对科学本身也并不健康。再说那些不太迷信的学者们他们相信宇宙加速膨胀仅仅是因为宇宙学常数不为零的结果,或者说相信暗能量的来源是宇宙学常数,这些人的日子也并不好过。从目前的观测来看,宇宙学常数均匀分布的能量密度虽然不是零,但实在是一个小的令人绝望的数。咋个回事捏?这是因为既然宇宙学常数能看作能量密度,那这个能量从哪里来的就得有个说法吧。既然不是来自人为加进去的那些不太有希望在实验室看到的鬼场,那最有可能来自真空能。真空能类似于谐振子的基态能 (1/2)hv,不过这里是无穷多个谐振子系统的基态能(自由场可以看作无穷多个退耦的谐振子系统)。不过这样说来真空能不就是无穷大了吗(其实场论并不那么害怕无穷大,我们可以通过一个叫做重整化的炫技把无穷大隐藏起来,这里还有一个笑话说场论学家的地毯下面一定藏了很多见不得人的无穷大。呵呵,粗略的说重整化其实就是把一个无穷大固定为标准点,然后把其他无穷大与这个标准相差的有限值看做物理可测的量,有些类似于中学学的固定重力势能的零点。不过这里的情况很危险,因为无穷大之间的加减是非常离谱的事情,也怨不得数学家说物理学家太粗暴。这件事的关节可以看作是发散级数的可以收敛到任意数的性质,这里的级数是费曼图的无穷求和。一些做代数场论的数学家相信只要我们严格化所使用的数学语言,场论中的无穷大就不会出现,我们也不需要重整化这种东西。呵呵,我本人完全不同意这种观点,呵呵,这个括号很长,抱歉^_^)。没关系,我们相信量子场论总会在一个能标失效,也就是说对于这个系统里那些频率高到一定程度的谐振子,我们就不算它们的数了,因为它们的能标已经使得我们推理失效了(这是一个场论里的小技术,叫做截断,物理学家很善于给自己的暴行发明名词)。 也就是说,截断了之后,真空能就成了有限值。有多大呢?那得看从哪个频率的谐振子做的截断。最自然的选择当然是普朗克能标,结果是号称物理学史上最大的理论与实验偏差就被荣誉出品了。呵呵,理论计算的真空能量密度与宇宙学常数的观测值相差了120个量级!!当然,到了这种地步,谁也不会对上面讲的这套推导过于认真了。但是量子物理与引力物理之间的微妙的矛盾这里被放大到了极致。量子场论告诉我们说,真空作为基态其本身的能量是超级巨大的,但是我们却看不到这巨大能量的效应。只能看到其变化引起的效应(Casimir效应)和真空态之上的激发态的物理。这是因为包括我们在内的所有东西都是激发态,我们只能看到激发态和真空态之间的差异。因此即使真空态本身的能量算出来几乎是无穷大,我们也不必在意,我们把它定为能量零点就行了。但是轮到广义相对论说话时,事情就变了。我们不能随便规定能量的零点了,能量有多少就是多少。因为能量的多少直接决定时空的弯曲程度,这是一个毫不含糊的东西。这下就出了一件让人费解的事情,如果真空的能量真是如量子场论计算的那么巨大(超级超级巨大),那么这部分能量所引起的时空几何的弯曲,早就使得整个时空坍缩掉了,根本等不到进化出我们来思考为什么没有坍缩。但是我就在键盘上敲击这个为什么,读者们也在思考这个为什么。这个为什么看来有点严重了:为什么时空是稳定的而没有坍缩?或者说为什么这么巨大的能量没有对时空造成什么影响(即使硬说有影响,也仅仅是宇宙学常数那么一丁丁点影响)?好问题对于物理学而言如同珍宝一般。问对一个好问题,就如同在黑暗之中点亮一根蜡烛。当然照亮了什么东西还得仔细去看才知道。这里提到的这个问题让我想起了差不多一百年前的另一个问题:为什么原子是稳定的?或者说为什么电子绕着原子核旋转不会辐射掉全部的能量最后一头撞到原子核上?解答这个问题需要原子系统的量子理论。解答我们的问题以及以上所有的疑问或许仍然需要我们千呼万唤量子引力。 未完待续下回点评江湖(^O^)
个人分类: 圈量子引力的故事|4890 次阅读|0 个评论
圈量子引力的故事【一】简单与优雅【2】
mbird 2009-6-12 21:26
WHY QUANTUM GRAVITY这个话题,上回书刚罗嗦完第一个理由,即来自于经典广义相对论本身的不自洽性(inherent classical inconsistency),不如把这个理由看作是个中等尺度的理由。咱们前仆后继的接着讲一个小尺度的和一个大尺度的理由来结束这一话题^_^ 【2】 如果你能暂时忘掉万有引力,忘掉星海中时空的涟漪,忘掉宇宙曾经的波澜。作为一个物理真理的粉丝,你会发现你恍惚看到了极乐世界(注意是恍惚,把真理变得恍惚的就是所谓emergence,日后会专门聊这门武功)。这时候物质世界的规律,小到10^-15米(基本粒子),大至10^10米(行星际),从基本粒子的相互作用宏观系统的统计性质,从大分子的重要功能到凝聚态物质的奇妙性质,从相变与临界现象到人类的社会经济行为,都能够使用一个精妙而又奇特的理论加以描述,那就是大名鼎鼎天下无双的Feynman Path Integral!这个理论有两个基本的看似无关的版本,一个是量子版本:每条路径(paths)或者位形(configurations)贡献一个概率振幅,这个版本可以用来处理量子力学,量子场论(QFT)等量子过程。另一个版本可以称为经典版本(叫统计版本更合适):每条路径或者位形贡献一个概率,这个版本可以用来处理统计物理,表面生长,经济行为等随机过程。 这两个版本都无比强大所向披靡,如此丰富的物理可以通过这么纯净的一个构造编织出来,而且又是数学上目前仍然无法完好定义的构造(主要原因是无法定义Path空间上的测度,这一点自从Feynman的文章发表以来一直受到数学家们的批评,现在的情况已经发生了很大的变化,因为物理上几乎所有领域都被Path Integral染指,所以数学家们早就积极的在相应的数学结构上为我们义务劳动了,就我所知近几年来著名的DeWitt的更著名的夫人就在做这方面的工作),让人们对Feynman Path Integral的力量油然而生神秘之感。然而还有一个更加神秘的武林秘笈叫做Wick转动(把时间延拓到复平面,然后把时间方向从实数轴逆时针90度转到虚数轴)把虚时间和温度对应起来,从而打通任督二脉一般将这两个版本完全的对应起来。说这是秘笈,是因为到现在这个技巧背后的道理大家还是一头雾水,并且这条秘笈还包含了温度与时间的一个更加令人费解的关系。关于这件事情英雄好汉们又分为两派(呵呵,阶级斗争是无处不在地),对这个问题思考了很长时间的前辈大侠们更多的愿意相信此事纯属巧合。这派的盟主当属杨振宁先生了(杨先生内功之深厚,我等后学实难窥度)。2000年7月29日在香港中文大学,黄克孙先生采访杨先生时,曾询问杨先生对这件事的看法。杨先生原话如下:我想这是一个巧合。虽然你这样说,但我没有看到任何很深的物理起源。当然这是一个很深的问题。我没有看到任何数学的和物理的意义,或更深层的含义。另一派自然是反方,认为这条秘笈看似超级简单,却包含了物理学至上的武功,所谓无招胜有招,只是没人看得懂而已。我也没有什么根据,但我觉得好像这一派少侠居多,呵呵,年轻人爱空想吧。我自己也是空想者之一,主要原因是在使用这种技巧计算黑洞的温度和熵的时候,实在是将简单与优雅体现到了极致,在物理学中,往往思想深刻,计算就会极为简单。徐一鸿(A. Zee)在他的场论书中(第265页)只用了三分之二页纸共两次推导(一次初等函数的泰勒展开和一次初等积分)就算出了Schwarzschild黑洞辐射的温度。数学家P. Erdos曾经搜集数学定理的最为简单精致的证明,他称之为上帝的证明(proofs from THE BOOK)。呵呵,假如真有那么一天,我有资格去评论物理学中重要结果的计算的话(而且我还活着),这个计算一定属于 derivations from THE BOOK。呃我又跑题了,好像我写任何东西都会跑题,只能希望朋友们忍受了-_- 呵呵呵。我要说的这个小尺度的理由来自于量子场论,量子场论与广义相对论并称目前在最高精度上被实验检验的物理理论,如果你和一位沉浸在极乐世界中场论学家聊天的话,他会告诉一切都是量子场,这也是为什么场论出身的学者更倾向于投身String门下的原因。但是我们开头说过,这个极乐世界的存在是有前提的,那就是你得暂时忘却引力场,忘却广义相对论。可是一旦想起来,物理学家的日子就又不好过了。其中的困扰无穷无尽,我在这里只能说上两个比较直接的。第一,当时空的弯曲无法再忽略的时候比如超大质量天体附近,黑洞,宇宙早期等等物质场的量子过程会变成什么样呢?有一个领域为此而产生,叫做弯曲时空量子场论(QFT in curved spacetime)。目前能够严格的讨论所谓渐进平直时空中的自由物质场的物理。呵呵,稍作解释,所谓渐进平直是指时空越靠近无穷远,引力场越接近于零(这里引力场指联络而非度规),就像一个点电荷产生的电场,越靠近无穷远越趋接近于零一样,而自由场当然是指没有相互作用。这样的结果当然不能够让人完全满意,但是已经能够给出像Hawking辐射,宇宙早期物质生成等深刻的结果。但这并不是我们关注的重点(呵呵,我又跑题了),这件事情给我们的启发是这样的:我们是在经典的背景下(因为作为时空背景的引力场没有被量子化)讨论物质场的量子物理,这就很像我们曾经在经典的电磁场背景下讨论带电粒子的量子力学一样(量子力学教材差不多都会写写这个话题)。虽然我们可以用这个所谓电磁场中的薛定谔方程或者Dirac方程讨论诸如Zeeman效应,电子磁矩等问题,但是随着实验精度的提高,理论自洽性的要求,我们需要一个将背景电磁场也量子化的更为基本的理论量子电动力学(QED)。同样的要求,在不能忽略引力场的情况下,我们呼唤量子引力,实际上我们必须嚎叫,因为这里的不自洽性更为严重:当我们写下爱因斯坦场方程,方程的左边是爱因斯坦张量,描述时空曲率的经典几何量(粗略的看描述时空弯曲的多么严重),右边是经典物质场的能动张量(粗略的看描述物质场有多少)。但是物质场是量子的,那么我们必须加上能动张量的量子修正,然后再放到爱因斯坦场方程的右边,这就会对方程左边原来的时空曲率产生修正,修正了左边之后又会对方程右边的能动张量产生修正子子孙孙无穷尽也,但是绝对没有愚公运气好,因为这样的过程很难是收敛的。也就是说我们把经典时空当作背景,在上面演化量子场,这种武功注定是要走火入魔的。这第二,和前一段时间LHC的绯闻还有点关系。不知大家还记不记得,前一段时间手握无数核武器,生化武器,血管中沸腾着战神血液的伟大人类一直在担心LHC会不会制造出小黑洞,从而导致自己的命运就此不体面的湮灭在茫茫的宇宙之中,而不是光荣的被自己的武器炸死。当然还有物理学家为此专门去做计算来安慰广大不安的群众。这件事倒还真和我们有关系:假如我们让两束粒子对撞,经过复杂的相互作用,会有新的粒子散射出来。我们可以说发生了一个由入射粒子变为出射粒子的反应。各种可能的反应发生的概率可以通过量子场论计算出来,并且这些反应除了满足能量,动量,角动量守恒定律之外,还要满足一些类似于化学反应定律的重子数,轻子数,奇异数守恒定律(看起来类似一个化学反应的氧原子数,氢原子数,碳原子数要守恒一样)。就像化学一样,这些守恒定律似乎揭示了基本粒子还有内部构造那就是所谓的夸克。但是这些夸克你却看不到它们独立存在,因为他们被禁闭了。这又是怎么一回事呢?打一个比方,考虑理想情况下,假如你有一个大水箱,里面加满了粘度很大的液体,而且水箱内表面和这个液体是浸润的,那也就是说水箱不动的话,液体的边界也是不动的。这时候如果你制造并维持(维持很重要)一个顺时针的漩涡,那么水箱里的某处一定还有一个逆时针的漩涡,这是为了抵消液体边界处的旋转,因为我们知道液体的边界是不动的。假如现在你把这个大水箱看作一个介子,而这两个漩涡看作构成它的两个夸克。现在你试图把这两个漩涡(夸克)分开然后研究一个漩涡(夸克),比如说你在水箱之间插一个相同材质的板子把水箱一分为二,两个漩涡一边一个。可是你马上发现,两边都会有两个相反的漩涡,还是因为液体的边界是不动的。你并没有把这个介子劈开成两个夸克,而是把它变成了两个一样的介子。这就是夸克禁闭的山寨版模型,呵呵。以上说的这些都可用量子场论清楚的解释。看来目前为止量子场论成功的卫冕了其世界基础的地位。但是等等,眼睛雪亮的群众发出了质疑,假如入射粒子能量太高,以至于那个被我们忘却的引力场半路杀了回来,把所有这些能量变成了黑洞,这该怎么办呢?按照现在的理解,这个小黑洞肯定会向外辐射粒子(即Hawking辐射),黑洞越小温度就越高,辐射就越快,直至最后如同爆炸一般将能量辐射殆尽(Hawking曾想用这个机制解释宇宙中未知的伽马爆)。这看起来也能接受,因为这也可以看作一个复杂的粒子散射过程,只不过中间引力场插了一脚,散射完毕引力场又会退出舞台。但是引力场这个家伙看来记性非常不好,黑洞一旦形成,它就会忘记原来形成黑洞的物质是些什么东东。量子场将重子数,轻子数这些信息交给了引力场,结果马上被忘的一干二净。引力场只好让黑洞向外随机的辐射各种粒子。结果量子场论中的这些守恒定律全部都被引力场无视了。物理学家们马上意识到这个问题严重挑战了量子场论作为世界基础理论的地位。在深思了群众们对LHC的担忧以及关闭LHC的建议之后,物理学家们再一次深刻的意识到,发展量子引力才是硬道理-_- 未完待续待续
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圈量子引力的故事【一】简单与优雅【1】
热度 2 mbird 2009-6-12 21:25
小学生写作文,起头是最难的。往往都是从风和日丽,万里无云之类的模板开始,然后渐渐说到老师布置的内容上去。好的作文就如同一个快速衰减的光滑函数一样,前后连贯,天衣无缝,中间有高潮,但是开头结尾却又衰减的无影无踪。为达到这个效果,就要加入大量的废话,才能使文章中的那点可怜的信息不会显得那么突兀,就像光滑函数所包含的信息是很少的一样(一点的泰勒系数就决定了光滑函数的全部信息)。 我本来想使用单刀直入这种模板,但是发现已经写了这么多废话了,而我又希望这篇作文能及格,所以只好从开头继续泰勒展开下去了*_*。我准备写一系列关于 Loop Quantum Gravity (LQG)的介绍。主要动机是自己做了4~5年的LQG,到头来没有什么结果能够安慰自己,只好写点八卦告别演出,供朋友们喷饭,也为今年八月即将在北京召开的国际LOOP2009年度大会大吼。吼吼吼。其实大家都知道告别演出未必真的就告别。呵呵,就是真的告别,还可以复出嘛-_-! LQG这一年轻的领域,作为所谓非微扰阵营的代表,又淫浸在量子引力这一强壮的社区之内,包含了巨量的知识,以及恐怕比量子引力本身还要繁冗的文献。因此,想开这个头还真是不容易。但是LQG本身又是一个很简单很纯净的理论,可以很容易的定义。而这个定义也是LQG最开始的定位。我们不如就从这里开门见山:Loop Qauntum Gravity(还有很多别名,Canonical Quantum General relativity,Quantum Geometry等等)是使用Dirac量子化方案构建作为全约束系统的引力场的量子理论的研究方向。这句干巴巴的定义看似平凡,而且也看不出和所谓圈有什么关系。当然这些故事都是要讲地,当然也是要下回分解地^_^ 这回要先说两件事情作为铺垫,然后说一说为什么LQG会被定位成这个样子:-) 这第一件是一个被英雄好汉们问过很多遍的问题:WHY QUANUTM GRAVITY? 要回答这个问题,可以从上世纪三十年代的第一篇量子引力工作的动机谈起。这些和历史纠缠在一起的老生常谈我们还是在这个枯燥的故事里当作八卦穿插进来比较有味道。而现在我只谈目前被大家所接受的一些理由: 【1】广义相对论是一个独一无二的理论,它会告诉你一些其他理论绝不会说的结论。那就是:singularity。这件这件事情看似也是平平,实际上能够包容甚至允许奇性存在的理论很多。举个小例子,经典电动力学就能够很好的和点电荷,面电荷,线电流等等这些奇性构造和平共处(在数学上可以通过积分方程和distributions把这个问题绕过去)。但是物理上讲,在这些点,线,面上,Maxwell方程由于物理量发散而失效了。当然这些集合测度为零,无伤大雅。但是如果你就是很较真儿,那你可以说经典电动力学没有办法告诉你在这些集合上的电磁物理是什么。但即使如此,完蛋的也仅仅是电磁学,自然界的其他相互作用和其他物理过程与这些奇性构造没有关系。但是广义相对论告诉物理学家们以前他们的运气实在太好了。在广义相对论中遇到singular的区域(singularity被翻译成奇点实在是容易让人误解),完蛋的是整个物理学(因为时空breakdown了,时空里面的所有演化都得跟着breakdown)。如果运气不好,存在裸露的singularity,呵呵,那我们将生活在一个地地道道的魔法世界里,什么都可能发生,确定性的物理定律只能存在于这个世界的魔幻作家的脑袋里(如果这时候的作家还有脑袋的话)。如果运气好的话,singularities都包在event horizon里面,那么不管horizon里面发生什么魔法大战,呆在外面的我们什么也看不见,确定性的物理定律在外面也不会受影响。于是乎,宇宙监督假设(R.Penrose)应运而生,物理学家们猜想,我们的运气还是很好的,singularities都会被horizon这件皇帝的新衣包起来。但是从广义相对论证明这个猜想是很困难的,虽然有很多结果支持这一猜想(比如包含裸奇性的解虽然存在,但是不稳定,经不起扰动),但是近年来质疑的声音也常常能听到(比方说P.Joshi)。当然我是铁杆支持者。说一个我自己的理由(我很喜欢这个理由),如果宇宙监督正确,那么广义相对论就告诉你这样三件事:(1)物理定律是确定性的,你不能像上帝一样无中生有的变出东西来。(2)哦,等等,你可以无中生有,但是只能在裸奇点那里行得通。(3)但是很可惜,裸奇点在物理上是无法实现的。呵呵,看起来无聊,但是等一等,我们来看一看热力学三定律的一种很另类的表述(出自P.T.Lanzberg的《thermodynamics and statistical mechanics》第10页):(1)第一定律说:你不能无中生有。(2)第二定律说:等一等,你可以无中生有,但是只能在绝对零度行得通。(3)第三定律说:很可惜,绝对零度物理上是无法实现的。呵呵,看出这美妙的对应了吧,如果这么美妙的对应都是错的,那我就到中关村修电脑去了。呃,跑题了-_-。 这样的结果,物理学家消化起来很是难受。更何况Horizon也仅仅是皇帝的新衣,真实的观者可以钻过这层透明的衣服,进入黑洞内部,即便撞上的singularity是类空的(一种性质好的singularity),自然演化也会在有限的时间内(有限是关键,如果倒霉事都在无穷远,还能继续安枕无忧)走到终结!哦,老天,什么是终结?或者说时空的端头,这是什么东东啊?就像问宇宙的开端是什么东东一样?(你会说BigBang,呵呵,曾经有这样一个玩笑:如果一开始宇宙学家是学化学出身,那宇宙的起源可能就是瓦斯爆炸^_^)物理学家们觉得这样的结果和这样的问题都非常非常的超出他们的职责范围。拿着物理学家的薪水思考这样的问题实在是给哲学家们义务劳动(可惜很多哲学家们不愿意好好学习物理学)。这也是为什么祖师级学者们不愿意接受黑洞这个东西。实际上爱因斯坦本人终生都相信一定会存在某种未知的机制阻止最后的引力坍缩。但是随着时间的推移,间接证据积累的越来越多,Hawking也愿赌服输,主流学者们也都接受并承认了黑洞的存在。那这些让人难受的问题怎么办?好吧,只好自力更生,把这些问题变成物理问题然后扔给年轻人吧。其实我们又绕了回来,现在大家更愿意相信(起码做量子引力的人愿意相信),时空不会breakdown,物理过程也不会breakdown,实际上breakdown的是广义相对论本身。广义相对论自己坦白它会在奇性区域失效。这些奇性区域并非真实的时空的端头,而是广义相对论能力的尽头,大自然的演化还会继续下去,物理定律也不会失效。但是等等,那这里会是什么样的物理定律主宰大自然的演化呢?终于说到正题了,这里我们需要量子引力。 呵呵,写了这么多才写了一个理由,未完待续吧 对了,要捧场啊啊啊啊啊啊啊啊啊
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