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好书推介:宇宙新物理学中的时尚、信仰和幻想
热度 4 warlong 2017-5-28 10:11
Fashion, Faith, and Fantasy in the New Physics of the Universe Roger Penrose 宇宙新物理学中的时尚、信仰和幻想 彭罗斯( 2016 ) 本书名称因 2003 年彭罗斯到普林斯顿大学所作的演讲题目而名。其英文版出版于 2008 年, 2016 年再版。 作者简介 罗杰 . 彭罗斯是世界上最前卫的理论物理学家之一,曾多次获奖,包括阿尔伯特 . 爱因斯坦奖章,以表彰他对广义相对论和宇宙学的基础贡献。他(与斯蒂芬 . 霍金)是《时空本性》(普林斯顿出版)畅销书的作者。彭罗斯的其它著作包括《时间的轮回:非同寻常的宇宙新观念》、《通向实在之路:宇宙法则的完全指南》(二者皆佳作)。他是牛津大学数学系 Rouse Ball 荣誉教授,居住在英国牛津。 63 岁时,他被授勋为爵士。 罗杰·彭罗斯简历 彭罗斯生于 1931 年 8 月 8 日 ,比生于 1942 年的霍金大了 11 岁。彭罗斯和霍金合作研究过物理,包括著名的奇点定理的证明。 1957 年 被授予剑桥大学博士学位。与其父亲一起合作,设计出非凡的几何铺砌。他的铺砌设计被荷兰艺术家埃舍尔( 1898 - 1972 )(因创立光学幻影而闻名)收入石版画中。 1964 年 在美国奥斯丁的德克萨斯大学工作时,罗杰·彭罗斯开始提出一种观点,他在牛津大学工作时,继续发展了这一观点——即应用扭量理论来研究量子引力。他认为四维时空可以完美应用复几何理论,因此有其几何独特性。因此,他认为弦论引入额外维来研究物理是对这一独特性的忽视。 1965 年,他的以著名论文《引力坍塌和时空奇点》为代表的一系列论文,和著名数学物理学家斯蒂芬 . 霍金的工作一起创立了现代宇宙论的数学结构理论。 1966 年 任伦敦大学伯克贝克学院应用数学教授。 1972 年 被选为伦敦皇家学会会员。 1973 年 任牛津大学 Rouse Ball 数学教授。 1975 年 与史蒂芬·霍金一起被授予伦敦皇家天文学会艾丁顿奖。 1985 年 被授予伦敦皇家学会皇家奖。 1994 年 被伊利莎白二世封为爵士。同年,出版《心灵的阴影:探索缺失的意识科学》。 1996 年 继续在牛津大学研究扭量理论。 1998 年 出版《皇帝新脑:计算机、心智和物理学定律之间的联系》。 2003 年 彭罗斯到普林斯顿大学演讲,题目为“宇宙新物理学中的时尚、信仰、幻想”。其中时尚指弦论,信仰指宇宙由量子力学构筑,幻想指共形轮回宇宙模型。 2004 年 出版《通向实在之路:宇宙法则的完全指南》。 2008 年 出版《宇宙新物理学中的时尚、信仰、幻想》,可视为他毕生主要数学物理思想的总结,当引起物理学界反思。 2010 年 出版《时间的轮回:一种非常寻常的宇宙新观念》,详细阐述了他的共形轮回宇宙学思想。 内容简介 时尚的思想,盲目的信仰,还是纯真的幻想,面对理解宇宙的科学追求,怎么办呢?的确,理论物理学家们不受微小趋势、教条信念或幻想之翼所影响吗?实际上,受人喝彩的物理学家和畅销书作者罗杰·彭罗斯认为:物理学最前缘的研究工作恰恰受到其他人的这些力量所影响。在这本挑衅性著作中,他认为时尚、信仰和幻想有时在物理学中有创造性的,甚至是必要的,在场论最重要的三大思想(弦论、量子力学和宇宙学)中,可能领导着当代研究潮流。弦论通过假设的六个额外的隐卷维,已改道偏离了物理现实了,彭罗斯警告理论的时尚性可能隐蔽我们对其可信度的判断。在量子力学情况中,它在解释原子宇宙中的惊人成功,导致非严格信仰必然也可合理地应用于质量客体,而彭罗斯回应,建议量子理论可发生改变。转向宇宙学,他认为关于宇宙起源的当代时髦的思想,大多数不可能正确,甚至更狂热的真实可能隐藏在它们背后。最后,彭罗斯描述了时尚、信仰和幻想如何也讽刺意味地改变他自己的研究工作,从扭量理论(开始时尚的弦论的一种可能替代方案),到“共形轮回宇宙学”(一种如此玄幻的思想,可谓共形疯狂宇宙学)。结语中,根据他最杰出的图解之一,对当代物理学中的一些最明显发展提出重要批评。 本书简评 “我不会推荐《宇宙新物理学中的时尚、信仰和幻想》,它对基本物理问题中的严肃兴趣的任何人都太高深了。”——皮德·沃伊特( Peter Woit ),甚至不错博客( Not Even Wrong blog ) “(彭罗斯的)执着于寻找灵巧实验来验证新理论是唯一道路,物理学将从它的死亡时刻获得自由。 ”——康斯坦丁 ·卡卡斯 ( Konstantin Kakaes ),《华尔街》杂志 “站在吵架旁边,批评基础物理学的核心教条,彭罗斯正在扮演着爱因斯坦的角色,他迫使量子理论家们防御并磨炼他们的思想,而弗瑞德·霍伊尔( Fred Hoyle )先生执着挑战大爆炸理论家以重塑他们的思想。这是一位极其重要的角色,而彭罗斯可能长期在践行之。”——马库斯·乔恩( Marcus Chown ),《时代高等教育》 “制作精美,图文优美 … 不可能有比彭罗斯更好或更原汁原味的注解了。如果现代物理学理论对于你是有趣的,那么你必然不会忽视此书。”——马斯·夫拉里克( Math Frolic ) “阅读彭罗斯对物理学的不妥协的独立认识,总让人受启迪。”——瑞察德·戴维德( RichardDawid ),《自然》期刊 “一种极为原创、多产的富有思想的研究,破解对宇宙极小极大尺度上的当代最时尚的企图。”——马瑞欧·李维欧( Mario Livio ),《科学》期刊 “本书充满物理学的现象视觉表示,彭罗斯的提醒能以一种统一方式来理解和描述物理学 … 最终,本书最有价值的是他在如何提问中提供的优秀例子。”——禅达·普瑞斯科德 - 维因斯坦( ChandaPrescod-Weinstein ),《物理世界》 “有些事情的物理状况是堕落了 … 杰出的数学物理学家罗杰·彭罗斯辨识出物理堕落的几种可能原因 … 他不是被压倒一切的大多数所吓倒的那种人,不管如何它如何显赫和鼓噪。他委婉地摆出他的目标,面向物理正统坚持者采取为人典范的耐心 … 时代将告诉他的判断是否正确。同时,他的批判容易使人想起乔吉·贝尔纳德·肖( George Bernard Shaw ,萧伯纳)的警告:有时少数是正确的,多数总是错误的。”——格拉哈恩·法弥罗( Graham Farmelo ),《卫报》 后封面 “这本宝书是罗杰·彭罗斯的代表作:每页都是雄辩论证,深刻而原创。他对当代物理学和宇宙学的危机和未来希望的认识,对科学关键时刻的时尚思想提供了重要矫正。本书值得在专家和大众之中获得最广泛的可能聆听”——李·斯墨林( Lee Smolin ),《时间重生:从物理学的危机到宇宙的未来》的作者 读者长评 创造性、原创性和怪异性——但确实瞄准了他的同行 奈吉尔·斯尔( NigelSeel ) 罗杰·彭罗斯现在 85 岁高龄了,他的 这本书可能是他世界观的最终表达 。虽然他对“外行”作为他的谈话听众,但是潜在的读者应该想起《通向实在之路》。在亚马逊评论中,退休数学教授、物理学博士汤姆排队等候,碰到他们知识的局限的那章,也不得不放弃。本书不是如此困难吧。简而言之如下: 1 、彭罗斯不喜欢弦论,因为其额外维允许太多的函数自由度(基本上是可能场构型的数目)。这不能清楚地解释为何函数自由空间尺寸中的超爆炸是存在问题的,虽然他制造了一个联系点,他相信六个“卷曲的”维度实际上是不稳定的,应发生坍缩。也许这是显然的。 2 、量子理论被认为是部分理论或不完善的理论——特别是彭罗斯认为它的线性将在增强的理论中被违背。他相信我们不能观测“薛定谔之猫”发生空间叠加的原因在于叠加的引力效应(他认为空间去局域化( delocalisation )具有一种真实的引力效应,符合量子态的本体论真实主义)。特别是,引力本能( gravitational self-energy )由于叠加产生能量不确定性,等效于时间不确定性,因此叠加的定态( stationary state )很快就坍缩成一个位置本征态( eigenstate )。正如他解释,这背后的数理是相当高等的,需要广义相对论。 3 、彭罗斯在宇宙学上,不是一位膨胀论粉丝,他对热力学第二定律和熵的批评。他的批评有力地说明了膨胀持续是不得已退而其次( faute de mieux ,法语)。 彭罗斯自己认为提出了啥替代方案呢?他认为扭量理论(刻画涌现时空的数学框架)继续富有希望,并相信一种特殊的回弹复发宇宙,它经历反复的大爆炸,可解释 138 亿年前的非常低熵。 我认为他写了此书,这对于物理学界是有益的,但不是在广义相对论、复分析、扭量理论、量子场论和张量分析的宏大背景中,故难以评价他的论据的价值。 数学 + 时尚 ( 弦理论 ) + 信仰 ( 量子力学 ) + 幻想 ( 宇宙学 ) + 彭罗斯 ( 扭量 ) 迈克·马克阿勒尔( MacMcAleer ) 这是一本描述现代物理学的书籍。它将当代物理学思想分为三类:时尚、信仰和幻想。此书是写给“非专家”的,作为一本入门书,但不可避免数学,附录在书后。在前言中,彭罗斯说“在企图用满意的方式(但不太技术性)寻找所有这些论题的过程中,我不得不面对一个特别基本的障碍。这是任何物理理论中的数学问题及其中心角色,可严肃地声称在任何真实深度描述自然。”(第 xv 页)作者对所谓的“非专家”和“不太技术”的理解,将可能不同于你对它们的理解。 时尚(英文版面共 120 页)、信仰(共 122 页)和幻想( 118 页)被用作第一级篇章的标题。第四章是“宇宙的新物理学?”(共 63 页)。这是作者自己关于宇宙新物理学的思想新贡献。后有数学附录(共 72 页)、参考文献和索引。 在时尚篇中,彭罗斯探讨了各种主题和弦论。时尚的科学思想很少剥夺人们对金钱和声望的时尚思想。对于年青的学者而言,难以在非时髦领域立稳一个职业。信仰篇是关于量子力学的。量子理论擅长于解释极小尺度大世界。关于它所有奇怪性“ … 量子力学的教条通常被当作绝对真理”(英文版第 125 页),科学信仰出现于其近旁。幻想篇关于宇宙的大尺度、广阔性,从时髦的万有源于虚无的大爆炸思想开始。在第 4 章中,作者探讨了作为弦论替代方案的扭量理论。 这是一本详细的著作,需要承诺、但将因其影响而赢得读者。但如果你不熟悉话题,就不宜开始阅读。这远非初学者指南。 皮特尔·沃伊特( PeterWoit ) 09/15/2016 简介:皮特尔·沃伊特是哥伦比亚大学数学系的高级讲师,自 2004 年以来,在 http://www.math.columbia.edu/~woit/blog 上,发表了大量关于物理数学主题的博文。他是 2006 年科普著作《甚至不错》( NotEven Wrong )的作者,关于量子力学、表示论的教材即将由 Springer 出版。 罗杰·彭罗斯具有漫长的学术生涯,足以作为数学物理领域中最原创性的思想家之一。他的早期研究包括对广义相对论的破天荒的结果,以及爱因斯坦方程解的奇点定理。他后来创立了“扭量理论”,这是关于时空几何的激进的特异途径,根据 C4C4 中的复双面的经典格拉斯曼簇几何,描述了闵可夫斯基空间和旋量场。他在 2005 年出版的《通向实在之路》,是一本巨作(超过 1000 页),关于物理学基础的几何观点的娴熟的通常技术总结,装扮成一本准科普书籍。 彭罗斯有时被描述为一位“标新立异者”,但他关于物理学和数学的观点在许多方面是相当保守的。在他这本新书《宇宙新物理学中的时尚、信仰、幻想》中,他将怀疑的眼光投降关于理论物理学的一些流行的推测性思想。本书经历了长期酝酿,开始作为计划写完的讲义, 2003 年在普林斯顿大学引起反响。在发表的那些讲义中,彭罗斯正在步入狮子洞穴( lion’s den ),把对弦论的有力批判,带到霸权观念盘踞的学术机构。 除数学附录之外,本书分为四部分: 时尚 此篇对付弦论(作为推测性的物理学统一理论)。彭罗斯的中心目标是作为该理论的关键部分的额外空间维。当试图把弦论当作统一理论时,要假设弦在十维空间内传播。该观念在于把其中的四维当作很大的时空维,而其余维很小,并成功地去耦了大小维度。彭罗斯主张没有理由相信可一致地这样做,这些自由度之间应存在不可忽略的耦合作用,导致理论不稳固,而不是具有大维度的稳定基态。 因为这是对弦论的另类批判,在识别理论的主要问题中,这与其他人是一致的,它由额外空间维而引入了很新的不可观测的自由度。即使没有,如彭罗斯怀疑,破坏了渴望模式的自洽性,证据就是它们允许建模任何可设想的物理学,摧毁了关于预测性的传统顺序。 信仰 在本篇中,彭罗斯探寻了量子力学的测量问题,正确地指出我们关于量子力学的标准“故事”,引入了一个“本体论变迁”( ontological shift ),暗示更多事情将要进行,超越良好理解的一致性框架。他喜欢这种思想,引力进入通常框架也许可解决这个问题,因此回来采用维度分析论据:有关效应可来自于引力,然而太小,迄今不可观测。 这里彭罗斯做了一件卓越工作,解释了通常的物理学事情,以及为何存在问题,但不清楚的是该问题需要新的物理定律、非线性,还是考虑引力效应。“本体论变迁”可能由于标准“故事”不是关于真实测量过程中发生什么的全部理论,但用需要获得可示踪的描述的近似,代替关于什么发生的唯象论近似。当人们构建并研究更复杂的、更大全的量子系统时,关于“测量”的标准“故事”的不足之处,大概会变得更加清楚。关于经典行为如何涌现自量子定律,我们相当可能会获得良好理解,而没必要改变那些定律。 幻想 这里彭罗斯详细描述了宇宙学理论中的某些基础问题,以及它们据称如何被膨胀理论所解决。他解释道,用“幻想”来刻画这个问题,不意味着纯粹批判:关于大爆炸时刻的“幻想”是理论家们在缺乏强大证据的情况下之所为。而他恰恰也有他值得花时间思考的其它幻想。 关于他在本篇中的论据的深邃性和复杂性,这位评论家在此不能作评判。该主题牵涉关于广义相对论行为的微妙问题,彭罗斯在该领域是当代最深邃的思想家和最伟大的物理学家之一。当致谢膨胀理论的一些成就时,他的批判部分关乎泡尔 ▪ 斯坦哈德( PaulSteinhardt )及其他人,指出理论并未完全抵达摆出来的目标,采用指数式膨胀,根据绝对的初始条件,不能提供一种观测各向同性的方法。同时,还有更多东西,试图理解描述大爆炸的各种幻想的任何读者,应当阅读本篇。 宇宙新物理学? 在最后一篇中,彭罗斯描述了他探寻前面章节指出的问题的一些更正面的思想。这开始于一种关于扭量理论的精彩总结,而这位评论家强烈怀疑他是否正确:思考时空几何的这种很特异的方式,将最终成为我们理解量子化和几何学的成功整合的一部分。这种几何学很不同于四维时空,还提供了怀疑具有更多空间维的理论幻想的另一种理由。 较少的说服力是他关于量子态还原的猜测,以及他引用自己的“共形疯狂宇宙学”,虽然强调共形不变量可能很好,这是正确的。 本书非常精彩的特征是许多绘图出自彭罗斯之手,它们广泛地展示了物理学和数学的思想。普林斯顿大学出版社为教学目的,将这些绘图放到他们的网站上。 本书的技术水平逐篇存在变化,在某些地方按照大量读者能欣赏的方式,而其它地方要求有些明显数学物理背景,其中大量值得有关主题的专家所关注。我推荐此书,它对于物理学基础问题有严肃兴趣的任何数学家而言,不会显得太高深。 中文目录 致谢 ix 序言 xi 是关乎基础科学的时尚、信仰还是幻想吗 ? xi 1 时尚 1 1.1 数学优雅作为一种驱动力 1 1.2 过去的一些时尚物理学 10 1.3 弦论的粒子物理学背景 17 1.4 QFT 中的叠加原理 20 1.5 费曼图解的力量 25 1.6 弦论的原始核心思想 32 1.7 爱因斯坦广义相对论中的时间 42 1.8 魏尔电磁规范场论 52 1.9 卡鲁扎 - 克莱因和弦模型中的函数自由度 59 1.10 函数自由度的量子阻碍 ? 69 1.11 高维弦论的经典不稳定性 77 1.12 弦论的时尚状况 82 1.13 M 理论 90 1.14 超对称 95 1.15 AdS/CFT 104 1.16 膜世界与景观 117 2 信仰 121 2.1 量子关联 121 2.2 马克斯·普朗克的 E = hv 126 2.3 波粒佯谬 133 2.4 量子层级和经典层级: C 、 U 和 R 138 2.5 点状粒子的波函数 145 2.6 光子的波函数 153 2.7 量子线性 158 2.8 量子测量 164 2.9 量子自旋几何学 174 2.10 量子纠缠与 EPR 效应 182 2.11 量子函数自由度 188 2.12 量子实在 198 2.13 客观量子态还原:量子信仰的一个极限 ? 204 3 幻想 216 3.1 大爆炸与 FLRW 宇宙学 216 3.2 黑洞与局域不规则性 230 3.3 热力学第二定律 241 3.4 大爆炸佯谬 250 3.5 视界、共动体积和共形图解 258 3.6 大爆炸中的现象精确度 270 3.7 宇宙熵 ? 275 3.8 真空能 285 3.9 膨胀宇宙学 294 3.10 人存原理 310 3.11 幻想宇宙学 323 4 宇宙新物理学 ? 334 4.1 扭量理论:弦的替代方案 ? 334 4.2 量子基础何处去 ? 353 4.3 疯狂的共形宇宙学 ? 371 4.4 个人结论 391 数学附录 397 A.1 迭代指数 397 A.2 场的函数自由度 401 A.3 矢量空间 407 A.4 矢基、坐标和对偶 413 A.5 流形数学 417 A.6 物理学中的流形 425 A.7 丛 431 A.8 用丛来研究函数自由度 439 A.9 复数 445 A.10 复几何 448 A.11 调和分析 458 参考文献 469 索引 491 英文目录 Acknowledgements ix Preface xi Are fashion, faith, or fantasy relevant tofundamental science? xi 1 Fashion 1 1.1 Mathematical elegance as a drivingforce 1 1.2 Some fashionable physics of the past10 1.3 Particle-physics background to stringtheory 17 1.4 The superposition principle in QFT 20 1.5 The power of Feynman diagrams 25 1.6 The original key ideas of string theory32 1.7 Time in Einstein's general relativity42 1.8 Weyl's gauge theory of electromagnetism52 1.9 Functional freedom in Kaluza-Klein andstring models 59 1.10 Quantum obstructions to functionalfreedom? 69 1.11 Classical instability ofhigher-dimensional string theory 77 1.12 The fashionable status of stringtheory 82 1.13 M-theory 90 1.14 Supersymmetry 95 1.15 AdS/CFT 104 1.16 Brane-worlds and the landscape 117 2 Faith 121 2.1 The quantum revelation 121 2.2 Max Planck's E = hnu 126 2.3 The wave-particle paradox 133 2.4 Quantum and classical levels: C, U, andR 138 2.5 Wave function of a point-like particle145 2.6 Wave function of a photon 153 2.7 Quantum linearity 158 2.8 Quantum measurement 164 2.9 The geometry of quantum spin 174 2.10 Quantum entanglement and EPR effects182 2.11 Quantum functional freedom 188 2.12 Quantum reality 198 2.13 Objective quantum state reduction: alimit to the quantum faith? 204 3 Fantasy 216 3.1 The Big Bang and FLRW cosmologies 216 3.2 Black holes and local irregularities230 3.3 The second law of thermodynamics 241 3.4 The Big Bang paradox 250 3.5 Horizons, comoving volumes, andconformal diagrams 258 3.6 The phenomenal precision in the BigBang 270 3.7 Cosmological entropy? 275 3.8 Vacuum energy 285 3.9 Inflationary cosmology 294 3.10 The anthropic principle 310 3.11 Some more fantastical cosmologies 323 4 A New Physics for the Universe? 334 4.1 Twistor theory: an alternative tostrings? 334 4.2 Whither quantum foundations? 353 4.3 Conformal crazy cosmology? 371 4.4 A personal coda 391 Appendix A Mathematical Appendix 397 A.1 Iterated exponents 397 A.2 Functional freedom of fields 401 A.3 Vector spaces 407 A.4 Vector bases, coordinates, and duals413 A.5 Mathematics of manifolds 417 A.6 Manifolds in physics 425 A.7 Bundles 431 A.8 Functional freedom via bundles 439 A.9 Complex numbers 445 A.10 Complex geometry 448 A.11 Harmonic analysis 458 References 469 Index 491 前言(略)摘引 时尚代表着弦论;幻想代表着各种宇宙图景,主要指的是暴胀宇宙(它假设在大爆炸之后很短的时间内宇宙经历了一次指数式的膨胀)。这些东西在现代理论物理中都占有极重要的地位,攻击它们几乎都成了大不敬的事情了。而另一个则更加夸张的则是量子力学,它在各个方面都不容侵犯,它已经成了信仰。 不知何故,人们认为它是不能受到质疑的。 几年前你说是引力分离了经典世界和量子世界。有没有人对量子力学做过这类检验? 虽然这个想法听起来挺令人振奋的,似乎应该有很多人会着手研究它,但是事实上没有。 它被认为是一个不切实际的想法,是人们在老了退休后可以考虑的另类的想法。 好吧,我现在老了,退休了!但是这个想法没能成为物理学的主流,占据中心地位,我感到挺遗憾的。 截图预览(请自己翻墙搜索下载此书电子版) 博主推介 彭罗斯是 世界杰出的数学物理学家,坦诚地说,论数学物理贡献,他比霍金更大,思想更深刻,彭罗斯在物理学领域可谓特立独行,因为他在坚守物理科学不被物理幻想任意侵占,并使驻守者保持头脑清醒。他的著作一向思想新颖而深邃,图解形象而优美,推测此书难度当与他的名著《皇帝新脑》、《时间的轮回》近似。他的大众科学书中的思想含金量相当高,既可作为普通大众、中学生、大学生的科普读物,也可值得研究生、专家、学者收藏细品。严重推荐! 我喜欢这种有深度的书籍,它本质上不上科普书,属于物理思想论著,最初将这本书推荐给科学出版社,但他们正如许多国企一样,我推介了好几本书,都没啥结果,感觉办事缺乏效率和魄力,其科普部门业绩平淡。 本文是博主编译而成,禁止复制转载!
个人分类: 道法自然|7534 次阅读|7 个评论
标准宇宙模型的背后
热度 14 tianrong1945 2016-5-18 08:47
1. 大爆炸的命名者 有意思的是,“大爆炸”这个名字是一个反对大爆炸理论的天文物理学家(霍伊尔)给取的。据说本来含有挖苦嘲讽之意,却不料不胫而走,广为流传,最后成为了这个理论的正式名称。尽管宇宙学家们反对这个名字,认为它造成了公众的误解,把宇宙的起源理解为像“炸弹一样的爆炸”。这也难怪,其实无论起个什么名字,大多数人都不易理解,就像我们中国人常说的:“打死我也不相信!要不是……”。难识宇宙真面目,只缘身在宇宙中!“大爆炸”一词还算抓住了要点,给了大众一个颇为直观的图像。 弗雷德·霍伊尔爵士( Sir Fred Hoyle , 1915 年- 2001 年) 是一个很有影响力的英国天文物理学家。当年霍金从牛津大学毕业后去剑桥攻读宇宙学博士,就是冲着霍伊尔的大名声去的,不过后来学校给他指派了另一位物理学家夏玛。霍伊尔思维独特,颇具反叛精神,从年轻时代开始就藐视各种规章制度。据说他在读小学的时候就曾经因为太叛逆而挨了女教师一个耳光,把左耳都给打聋了。在大学毕业并获得硕士学位后,霍伊尔当时完全有资格获得博士学位再申请大学教职,走上大多数科学家一样的学术之路,但他却与众不同地放弃了这个机会。不过,在第二次世界大战之后,他仍然以他过人的聪明才智被聘为剑桥大学的数学讲师,后来成为教授,又创建了剑桥大学的理论天文研究所,担任首届所长,但他却始终无法与校方搞好关系。直率固执得过分的霍伊尔,最后于 1973 年辞去剑桥大学的一切职务,成为一名独立科学家。 霍伊尔曾经做出过诺贝尔奖级别的工作。 1983 年,美国物理学家威利·福勒与印度科学家钱德拉塞卡( Chandrasekhar , 1910 年- 1995 年)分享了当年的诺贝尔物理奖,引起学界一片争议。钱德拉塞卡是因为 20 岁时对恒星引力塌缩(极限质量)的研究于 72 岁时得到诺奖,这是与此博文无关的另一个故事,在此不表。而对于福勒的获奖,大多数人包括福勒本人,都感到迷惑和遗憾,认为有失公允。因为实际上,福勒的得奖工作:揭示元素恒星起源方面的贡献,是和霍伊尔一起合作完成的。并且霍伊尔的贡献无疑地甚于福勒。福勒提供了基本数据,而霍伊尔贡献的却是更为关键的原创性思想。 尽管诺贝尔委员会并未给出详细的解释,但人们认为这显然与霍伊尔的一贯自恃才高及他的倔强性格有关。一个典型的例子是他对关于发现脉冲星之事的责难。 1974 年的诺贝尔物理学奖只授予了天文学家 安东尼·休伊什而未提及休伊什的学生贝尔, 霍伊尔公开指责 休伊什因 剽窃学生的观测成果而获奖,并言辞激烈地抨击诺奖委员会。因此有人猜测这在某种程度上使得霍伊尔成了他自己直言不讳性格的牺牲品。 如今我们都知道太阳的能量是来自于氢到氦的核聚变。这个思想是爱丁顿于 1920 年首先提出来的,但是当年的研究工作尚不能解释恒星中比氦更重的元素的起源。正是霍伊尔与福勒在 1957 年研究了恒星内部重元素的核合成过程,才回答了各种化学元素的起源问题,为生命形成、人类演化等研究奠定了基础。这个重要的结果被称为 B 2 FH 理论,以他们和另外两位物理学家 4 人署名的文章发表在《现代物理评论》期刊上 【 1 】 。但最后因此成果而获得诺贝尔奖的却只有福勒一个人,没有霍伊尔。 霍伊尔的研究领域非常广泛,天体物理学、宇宙学、核能利用等等,他除了发表学术论文、著有许多学术著作之外,还写科普、科幻、电视剧。但是,因为霍伊尔的许多研究成果不符合正统主流的学术观点,本人的性格又傲慢固执、刚愎自负,以至于人们都几乎忘记了他的正确之处和科研成就,只记得他的反叛和不合潮流。 霍伊尔在宇宙学中最常被人提起的“事迹”就是与大爆炸学说的对决。现在看起来,伽莫夫提出大爆炸模型,计算元素丰度并预言微波背景辐射,在科学界应该是显得挺风光的,但当年完全不是这么回事,相信这个理论的人极少,被当作是伪科学或笑话。 1948 年,几乎与伽莫夫提出大爆炸理论的同时,霍伊尔与汤米·戈尔德和赫尔曼·邦迪一起创立了稳恒态宇宙模型。大爆炸理论认为宇宙在时间上有起点,稳恒理论则认为宇宙无始无终.一直都在膨胀,并且新的物质不断地从无到有地产生。 1949 年霍伊尔在 BBC 的一次广播节目中首先使用“大爆炸”一词来嘲笑大爆炸模型,也借此比喻来强调两种宇宙模型的区别。 1960 年左右,霍伊尔又改进了他的稳恒态模型,加入了局部的快速膨胀区域,得出万有引力常数随时间减小、地球在膨胀的结论。一直到了 1965 年,大爆炸学说所预言的微波背景辐射被证实,才使得大多数物理学家都接受了大爆炸理论。霍金曾经比喻说,微波背景辐射的发现是给稳恒宇宙理论棺材上钉上了最后一根钉子。当初建立宇宙稳恒理论三员大将之一的邦迪也承认了稳恒理论已被推翻的事实。霍伊尔的另一位“伙伴”戈尔德则一直坚持到 1998 年,但后来也开始提出对稳恒理论的质疑,因为已经有越来越多的证据表明稳态理论存在严重的不可克服的问题,而大爆炸学说更符合天文观测的事实。三人中唯有霍伊尔,直至其 2001 年去世,始终都固执己见。 不过,霍伊尔的理论虽然有错误,但霍伊尔的坚持仍然增进了人们对宇宙演化过程的理解。科学总是在和反对派的争论中才不断进步的。实际上,当初的霍伊尔也正是基于对大爆炸理论的质疑,才激发灵感,因而和福勒一起研究恒星的核合成问题。 之前介绍过的大爆炸三大实验支柱之一的太初核合成理论,是伽莫夫等在 abg 文章中提出的,但霍伊尔认为这个理论很可笑,怎么可能“在远小于煮熟一只鸭子或烤好一份土豆的时间里”,宇宙就发生了从基本粒子到一系列元素的合成演化呢?这个疑问启发他和福勒一起在 60 年代研究恒星核合成而得到了以上所说的名垂青史的重要结果。现代认定的观点是:太初核合成中生成了氢、氦、氘等轻元素,恒星核合成则完成了从轻元素到各种重元素的转化。所以,霍伊尔虽然反对大爆炸,但对大爆炸宇宙学(后期 - 结构形成)的贡献实际上也是不可忽略的。 晚年的霍伊尔沉湎于某些奇异念头中不能自拔。比如他固执地认为地球是因为遭到外太空微生物的袭击而导致流感和其他疾病的爆发。他口无遮拦,在事实不足的情况下指责大英博物馆等机构造假。霍伊尔过分傲慢和顽固不化的处世态度固然不可取,但他这种在科学界少见的直率较真、标新立异,不遵从社会门户之见的治学风格,也可算是留给我们科研工作者的一份难得的宝贵遗产。 2. 彭罗斯的“宇宙循环” 当年在剑桥,仰慕大名鼎鼎的霍伊尔的,绝不止霍金一个,罗杰·彭罗斯( Sir Roger Penrose , 1931 年 8 月 8 日-)也是其中之一。彭罗斯从本科到博士,修的都是纯数学,但对于广义相对论和宇宙学十分感兴趣。他在 1965 年与霍金一起证明了广义相对论的奇点定理,预言巨星体的引力坍缩可能形成黑洞类型的天体。此外,彭罗斯对几何拼图、量子力学、意识产生等领域都有杰出贡献,不乏独特而新颖的见解,是当代颇为知名的数学物理学家。 上世纪 50 年代,当彭罗斯在剑桥时,这位数学家从他的哲学和美学趣味出发,十分欣赏霍伊尔等三人提出的“稳恒态宇宙模型”理论。因为“稳恒”,回避了时间和空间的起源问题:宇宙历来如此,永远如此!不需要考虑那些令人头疼的,“之前是什么?”或“之后又如何?”等讨厌的问题。 不过后来,当越来越多不利于稳恒宇宙模型的观测结果被发现后,彭罗斯接受了大爆炸理论,特别是 1964 年微波背景辐射的发现,将稳恒态宇宙模型置于死地。再则,比较对稳恒宇宙模型而言,彭罗斯更喜欢广义相对论,十分陶醉于爱因斯坦将时空几何与物理定律统一起来的美妙思想,因此,他积极地转向与大爆炸有关的研究,且成果不凡。 彭罗斯接受标准大爆炸模型,但不相信暴胀理论,并且,年轻时欣赏稳恒宇宙的那种“情结”始终暗藏于心,总希望找到一种方式将大爆炸和“稳恒图景”结合在一起。这个愿望引导他建立了他的共形循环宇宙模型( Conformal cyclic cosmology ),简称 CCC ,于 2011 年发表在他的《 Cycles of Time 》一书中 【 2 】 。 CCC 理论在认可广义相对论和大爆炸的基础上,补充了大爆炸之前和无限膨胀之后的“那一瞬间”的宇宙图景。彭罗斯认为在时间的长河中,宇宙会接连不断地、以完全类似的形式循环重复“大爆炸 - 膨胀 - 大爆炸 - 膨胀”的模式,我们将在下一篇博文中详细介绍。 (待续) 参考文献: 【 1 】 E.M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler, and F. Hoyle. Synthesis of theElements in Stars . Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547. 1957, 【 2 】 RogerPenrose , Cyclesof Time: An Extraordinary New View of the Universe , Knopf , USA , 2011 上一篇博文中,有网友问到如何计算可观测宇宙半径,在此附上: 可观测宇宙的大小.pdf
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引力导致量子波函数坍缩吗?关于费曼猜想和彭罗斯论证的最新分析
gaoshan1900 2013-4-19 14:48
标准量子力学假设,当一个量子系统的波函 数被测量时,它不再遵循线性的 薛定谔方程,而是瞬时坍缩为对应于测量结果的新的波函数。然而,这一波函数坍缩假设无法令人满意,因为它没有解释在测量过程中为什么以及如何发生波函数坍塌。 20 世纪 60 年代,美国物理学家 费曼 猜测,如果波函数坍缩真的发生的话,它很可能与引力现象有关。这一猜想后来被一些研究者进一步发展。其中最有影响的是英国物理学家 彭罗斯 于 1996 年提出的引力导致波函数坍缩的论证。这一论证以量子力学的叠加原理与广义相对论的广义协变原理之间的根本冲突为基础。在最近 一篇文章 中 ,我对彭罗斯的论证进行了分析。文章摘要如下: According to Penrose, the fundamental conflict between the superposition principle of quantum mechanics and the principle of general covariance of general relativity entails the existence of wavefunction collapse, e.g. a quantum superposition of two different space–time geometries will collapse to one of them due to the ill-definedness of the time-translation operator for the superposition. In this paper, we argue that Penrose's conjecture on gravity's role in wavefunction collapse is debatable. First of all, it is still a controversial issue what the exact nature of the conflict is and how to resolve it. Secondly, Penrose's argument by analogy is too weak to establish a necessary connection between wavefunction collapse and the conflict as understood by him. Thirdly, the conflict does not necessarily lead to wavefunction collapse. The reason is that the conflict or the problem of ill-definedness for a superposition of different space–time geometries also needs to be solved before the collapse of the superposition finishes, and once the conflict has been resolved, the wavefunction collapse will lose its physical basis relating to the conflict. In addition, we argue that Penrose's suggestions for the collapse time formula and the preferred basis are also problematic. 详细内容请参见我的 学术网页 上的 文章 原文 。 Comments are welcome!
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彭罗斯新著《时间的轮回:一种非同寻常的新宇宙观》
热度 1 warlong 2011-11-8 12:35
彭罗斯新著《时间的轮回:一种非同寻常的新宇宙观》
《时间的轮回:一种非同寻常的新宇宙观》 著:罗杰 * 彭罗斯( Roger Penrose ) 《皇帝新脑》、《通向实在之路》的作者 PK 《时间之箭》的物理哲学著作 评论 “关于宇宙起源的真诚的新思想…看来在理论上整合一起…必定严谨” --- 斯科特曼 “风格特异,内容深奥,正如他以前的著作…但许多快乐由此而来” --- 星期日泰晤士报,克里斯托弗 * 坡特尔 “发人深省,受益匪浅” --- 夜空杂志 “严重推荐《时间的轮回》,它可作为一位宇宙学家现在如何思考难以置信的…的典范” --- 文学评论 原文的一张插图请见: http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c50100v5g3.html 浪漫的多重宇宙:新世代从黑洞奇点中涌出 简介 自从他第一本书《通向实在之路》销售之后,我们这位最卓越的科学家之一,提出了一种关于宇宙起源和终结的全新理论。 《时间的轮回:一种非同寻常的新宇宙观》是一本科学书籍,由数学物理学家罗杰 * 彭罗斯( Roger Penrose )所著,由伯德利 * 赫德( Bodley Head )出版社于 2010 年出版。本书思想深奥,文笔清晰,有 94 张插图,形象而美观。本书概括了彭罗斯的共形轮回宇宙学( Conformal Cyclic Cosmology , CCC )模型,它是广义相对论的延伸,但反对多维弦论所广泛赞同的观念以及大爆炸之后的宇宙学膨胀理论。 大多数评论家发现完全理解本书是一种挑战,几位评论家如科库斯( Kirkus )和苏格兰的多哥 * 约翰斯顿( Doug Johnstone ),欣赏彭罗斯发表的独特思想。支持者曼吉特 * 库马( Manjit Kumar )评论赞赏 CCC 概念的俄罗斯“套娃”几何观念,构架了一种 M. C. 埃舍尔“赞成”的思想。纽约期刊的格雷厄姆 * 斯托尔斯( Graham Storrs )承认这是不能不让人沉迷其中的著作。 原书简介 罗杰 * 彭罗斯的突破性地畅销了《通向实在之路》( The Road to Reality , 2005 ),为综合理解当前认为统治宇宙的定律提供了一种通俗易懂的向导。在《时间的轮回》一书中,他远远地超出了这个目的,而建立了一种关于宇宙的全新观念,而且为常问的问题“大爆炸之前发生了什么?”提供了一种相当以外的回答。 在这个新奇的见解之后隐藏着两个关键思想,对热力学第二定律的细致分析 --- 源于我们世界的随机性持续增加 --- ,并彻底检验时空的光锥几何。彭罗斯能将这两个中心问题进行了综合,表明我们加速膨胀宇宙的未来终极命运实际上可重新解释为新宇宙的“大爆炸”。 一方面,本书还有许多其它基本组成部分,并详细讨论了它们的地位,但没有任何复杂的数学公式(这些全部放到附录中)。本书也介绍了各种标准的和非标准的宇宙学模型,因为宇宙微波背景起到了一种普遍而基本的作用,对于讨论银河系中心的巨型黑洞及其因霍金蒸发这种神秘过程而最终消失,宇宙微波背景辐射也是重要的。 概要 彭罗斯检查了热力学第二定律的含义,而必然导致宇宙向极大熵态演进。根据信息状态相空间来阐释熵(采用一维空间的每个自由度),粒子因为随机运动,随时间从较小的相空间粒度,最终移动经过甚至更大的相空间粒度。他不同意斯蒂芬 * 霍金的回溯( back-track )思想,当物质进入黑洞时,信息是否被破坏。这种信息丢失非平凡( non-trivially )地降低了宇宙总熵,无论黑洞因霍金辐射到哪里,导致信息丢失于相空间自由度中。 彭罗斯进而声称,极长时间(超过 10 100 年)距离不再是有意义的,因为全部质量衰变成极限红移光能,在那里对时间没有任何影响,而宇宙继续无事件地膨胀。这种大爆炸的无限膨胀时期表现为一个世代( aeon )。先前世代被光滑“无毛”地无限遗忘,演变为下一轮回世代的低熵大爆炸状态。共形几何学保持角度不变,而前一世代的距离发生变化,并允许新世代的宇宙看起来最初相当小,因为它开始于一种新的相空间。 彭罗斯引用 WMAP 宇宙微波背景观测中发现的同心环作为他模型的初步证据,并预测因为前一世代的黑洞碰撞而产生的引力波纹可留下这种结构。 格雷厄姆 * 斯托尔斯的评论 彭罗斯教授是世界主要的数学家之一,也是一位对理论物理学作出了显著贡献的人。他与斯蒂芬 * 霍金对黑洞的研究工作,几乎与他在镶嵌领域的纯数学贡献一样著名,然而他对科学的贡献完全不止这些。所以,当他写这本副标题为“一种非同寻常的宇宙新视野”的书时,对于世界上任何感兴趣的人来说,关于他如何写作、如何理解,在此谈谈。 然而,他确实提出了一种相当异端的假说。他认为宇宙是反复轮回的,从一次大爆炸到另一次大爆炸;从单调枯燥的极低熵的特殊状态,爆发出存在,其膨胀遵循热力学第二定律(即平均熵递增 --- 大部分变成黑洞产物),而这种加速膨胀直至无限,经历一个至少 10 100 年的周期,而黑洞蒸发散逸,甚至电子和正电子的静止质量逐渐消失为零。然后,通过一种简便的几何技巧,古宇宙终结于单调的低熵“类空面”( spacelike surface ),变成新宇宙大爆炸单调的低熵“类空面”。 为了理解从大爆炸到大爆炸,彭罗斯教授领我们进入如下旅程:从令人奇怪的熵增必然性以及第二定律开始,经过大爆炸的特殊状态,而结束于他所谓的“共形轮回宇宙学”(共形是因为他猜想在未来某段时间,所有粒子实际上是无质量的,因此粒子的“世界线”限制于闵可夫斯基四维空间内的“零锥”外表面)。但如果你对此迷惑不解,那么《时间的轮回》可能不适合于你的口味。 为外行写的科普书籍,通常向我们介绍已建立的科学,或总结科学的新领域,它们尽可能避免复杂的数学,循循善诱地介绍较艰深的思想,重复常内容,方式略不同,帮助外行沿着论述寻找自己的理解。 而《时间的轮回》不是那种书籍。它描述了作者自己在宇宙学中令人争论的开创性探索。本书力避重复,将较难阅读和把握的深奥复杂的内容,放入首次介绍或讨论的材料作为参考。即使读者数学功底薄弱(无论如何,那些集中于附录中),大多数外行也足以理解它,但所提到的物理观念不适合于谨守陈规者。 本书值得阅读思考。彭罗斯博士是一位思想清澈、文笔清晰的作家,甚至他的学术论文是一种清晰得令人惊叹。如果这些思想看似艰深,大概是因为他甚至是世界上最好的科学作家之一,表达得不能再简单了。《时间的轮回》中多处提及彭罗斯教授以前篇幅达 1000 页的研究成果《通向实在之路》,而基本上可公正地说明这本前作是简易的,所以当将《时间的轮回》作为它的姊妹篇来阅读。当然,读者的数学物理知识也是有益的。 为何本书是值得思考的了?好,对熵、热力学第二定律的本质,及其与大爆炸乃至黑洞的关系,本书有大量深刻的见解。即使彭罗斯博士作了一些假设,甚至对外行看起来也觉得怀疑(如,电子和正电子的质量将经历足够的时间而消失,黑洞中的信息丢失与自由度的丢失有关,因为奇点毁灭了粒子),但他预测其中至少有一个假说(宇宙微波背景 CMB 中的同心各向异性是由于前爆炸黑洞相互作用产生的引力波)已被检验,并在观测数据中发现它。 许多物理学家认为 CMB 中的这些圆环只是统计性痕迹,或者它们是类型很不同的多重宇宙相互碰撞的产物。然而,有事实支持彭罗斯博士这个“非同寻常的观点”。最后,只有观测数据才是科学中真正重要的。 最好先深呼一口气,浏览了一下这本吸引人的科普书籍,然后猛然钻入其中。 这篇评论的作者格雷厄姆*斯托尔斯, 以前是一位研究科学家 和软件设计师,他现在写作科幻小说。他是《时间之露,一个临近未来的科幻故事 》( Time Splash , a near-future sci-fi thriller )(里瑞克出版社)的作者。 目录 《时间的轮回:一种非同寻常的新宇宙观》 ... 4 中文目录 ... 7 英文目录 ... 8 前言 ... 9 鸣谢 ... 9 序言 ... 10 第一篇 第二定律的神秘性 ... 14 1.1 随机性的残酷进行 ... 14 1.2 熵,作为状态的计数 ... 15 1.3 相空间与波尔兹曼的熵定义 ... 20 1.4 熵概念的稳健性 ... 26 1.5 不可阻挡的 熵增 1.6 为何过去不同? ... 35 第二篇 大爆炸的奇异性 ... 38 2.1 我们的膨胀宇宙 ... 38 2.2 无处不在的微波背景 ... 44 2.3 时空,零锥,度规,共形几何 ... 50 2.4 黑洞与时空奇点 ... 61 2.5 共形图解与共形边界 ... 67 2.6 理解大爆炸如何特殊 ... 81 第三篇 共形轮回宇宙学 ... 90 3.1 连接无限 ... 90 3.2 CCC 的结构 ... 90 3.3 早期的前爆炸提议 ... 90 3.4 公平的第二定律 ... 90 3.5 CCC 与量子引力 ... 90 3.6 观测的意义 ... 90 后记 ... 90 附录 ... 90 注记 ... 90 索引 90 前 言 我们宇宙最深奥的谜题之一就是“宇宙来自何处之谜”。 在 1950 年代初,当我作为一名数学系研究生进入剑桥大学,一个迷人的宇宙学理论占据了主流,以稳态模型著名。根据这种图景,宇宙没有开始,而总体上在全部时期或多或少保持相同。尽管宇宙膨胀,稳态宇宙模型能实现这个方案,因为物质的持续亏损起因于宇宙的膨胀,这被视为以一种极其弥散的氢气形式,为新物质的持续创生所补偿。我在剑桥大学的朋友和顾问,宇宙学家丹尼斯 * 赛亚马( Dennis Sciama ),从他那里,我了解到如此多的新物理学的兴奋,在那时就有强烈拥护稳态宇宙学,而他给我留下了非同寻常的事物图景的优美和力量。 然而,这种理论还未经受时间的考验。在我首次进入剑桥大约 10 年前之后,也逐渐了解阿诺 * 彭兹亚斯( Arno Penzias )和罗伯特 * 威尔逊( Robert Wilson )发现的理论,它对于他们自身也感到惊讶,一种完全普遍的电磁辐射,从所有方向入射,现在指示为宇宙微波背景或 CMB 。这很快为罗伯特 * 迪克( Robert Dicke )辨别出来,作为宇宙大爆炸成因‘闪耀’的预示迹象,现在推测已发生在 140 亿年前 --- 乔治 * 雷蒙特( Georges Lemaître )阁下于 1927 年严格地做了首次研究,他的研究工作暗示了爱因斯坦 1915 年的广义相对论和宇宙膨胀的早期观测迹象。丹尼斯 * 赛亚马 以巨大的勇气和科学诚实(当 CMB 数据变得更加证实时), 公开发表了他的早期观点,并从那时起,强烈支持宇宙大爆炸起源思想。 自从那以后,宇宙学从一门探索性科学成长为一门精密科学, CMB 的强度分析 --- 完全来自详细的数据,产生于许多卓越的实验 --- 构成了这种革命的主要部分。然而,存在许多谜题,大量探索继续为之奋斗。本书中,我不仅描述了经典相对论宇宙学主要模型,而且也描述了满足其各种发展及自那以后产生的迷惑问题的描述。最特别的是,热力学第二定律和大爆炸本质之后隐藏着一种奥妙。与此有关,我进而提出我自己的探索主体,它将我们已知宇宙的许多不同特征整合在一起。 我自己的非传统方法开始于 2005 年夏,虽然许多细节是最近作出的。这种解释认真地进入了某些几何领域,但我避免把方程或其它技术方法中严格的东西包含在本文主体中,将所有这些放于附录。只有专家才参考书的那些部分。我在此赞成的方案实际上是非传统的,仍然基于几何物理思想,它听起来很可靠。虽然有些完全不同,这种建议对古老的稳态模型产生强烈共鸣! 我惊叹丹尼斯 * 赛亚马已经理解了它。 鸣谢 我非常感谢许多朋友与同事他们的重要帮助,也感谢他们与我分享宇宙学定理有关的思想,我正要进一步提到它。最重要的是,与保罗 * 托德( Paul Tod )的详细讨论,对有关外尔曲率猜想的共形 - 扩展( conformal-extension )版有重要影响,而其分析的许多特征被证明对于共形轮回宇宙学方程的具体建立是极为重要的,我将在此提到它们。在其它事情结束之后,赫尔姆特 * 弗瑞德里希( Helmut Friedrich )对共形无穷性( conformal infinity )的有力分析,特别是他对于具有正宇宙学常数情况的研究,为该定理的数学存在性提供了一种有力的支持。另外一位多年来作出了重要贡献的是沃尔夫冈 * 润德乐( Wolfgang Rindler ),尤其是他对宇宙学视界( cosmological horizon )的关键理解,而且与我长期合作研究 2 旋量形式体系,也对膨胀宇宙学作了探讨。 显然的帮助来自弗洛伦斯 * 周 (春生, Sheung Tsun ) 和张宏模( Hong-Mo Chan ),他们与我分享了粒子物理学中的质量本性思想,而詹姆斯 * 布约肯( James Bjorken )也提供了一种与此有关的重要认识。在曾对我产生重要影响许多其他人之中是戴维德 * 斯坡尔格( David Spergel )、阿米尔 * 哈吉安( Amir Hajian )、詹姆斯 * 皮波里斯( James Peebles )、迈克 * 伊斯特伍德( Mike Eastwood )、厄德 * 斯佩格尔( Ed Speigel )、阿贝 * 阿希提卡( Abhay Ashtekar )、内尔 * 图罗克( Neil Turok )、皮德罗 * 费雷拉( Pedro Ferreira )、法和 * 古扎德彦( Vahe Gurzadyan )、李 * 斯默林( Lee Smolin )、保罗 * 斯坦哈德( Paul Steinhardt )、安德鲁 * 霍奇思( Andrew Hodges )、莱昂尔 * 梅森( Lionel Mason )、皮德罗 * 费雷拉( Pedro Ferreira )和特德 * 纽曼( Ted Newman )。瑞查得 * 劳伦斯英雄式的支持是无法估量的,极重要的帮助来自托马斯 * 劳伦斯( Thomas Lawrence ),尤其他对第一篇提供了许多丢失的信息。感谢保罗 * 纳什( Paul Nash )作了索引。 我妻子法尼萨( Vanessa )在经常困难的情况下,对我的强烈支持、爱和理解,我表示深深感激,感谢她在仓促的情况立即提供了某些所需要的图件,但尤其对于引导我克服现代电子技术的一些连续挫折,否则在插图上就会完全击败我。最后,我们的十岁的儿子马科斯,感谢他连续打气,也感谢他自己把玩中而有助于我认识这种眼花缭乱的技术。 我感谢 M.C. 埃舍尔公司的霍兰德( Holland ),允许复印图 2.3 中的图像。感谢海德尔堡大学理论物理研究所提供图 2.6 。我还感谢 NSF 的 PHY00-90091 项目支持。 注:我曾翻译此书前几章,后来了解到有出版社联系了别人在翻译,故停止。
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[转载]物理学从弦论到量子力学都错了?!
热度 1 warlong 2011-2-24 19:43
彭罗斯说:物理学从弦论到量子力学都错了 物理学界最伟大的思想家中的一位说,人类的大脑以及宇宙本身一定是以某种我们仍未发现的理论运作的。 by Susan Kruglinski; photography by Oliver Chanarin(Davon译自discover杂志,刊于《世界科学》2009.12) 罗杰·彭罗斯语出惊人,但是他确实有这个资格。作为一个理论学家,彭罗斯的名字可以与霍金、爱因斯坦等巨人相提并论。他为物理学、数学和几何学中做了许多极为重要的贡献。他用他自己的广义相对论语言证明了恒星可以形成黑洞。他发明了扭量理论,一种全新的时空观,使我们对引力本质有了更深层次的理解。他还发现了一类名为彭罗斯点阵的著名的几何形式。除此之外,他还是一个脑科学的研究者,提出了一个引人深思的理论:他认为意识产生于量子过程,并写了一系列的易读的科普畅销书。 已经78岁高龄的彭罗斯是牛津大学数学研究所的荣誉教授,但他仍然过着低调而朴素的生活,就像他刚刚踏进学术圈的时候那样。他与另外6名教授挤在一个小办公室里面,每天下班的时候他都会匆匆地离开去接他9岁的儿子。但是由于内在的好奇心,使得他仍然想要证明他自己, 他思考着各种最基本的问题:宇宙是怎么诞生的?时空有没有更高的维度?理论物理中的前沿理论—弦论—究竟有没有道理? 因为他一辈子都在与复杂的计算打交道,所以彭罗斯比那些刚刚开始学术生涯的科学家们要更具洞察力和判断力。他坚持认为,物理学家们必须将自己的注意力放在那些最大的谜团上面:支配基本粒子的规律与支配那些由粒子组成的宏观物体的规律间的关系,比如我们自身。在他与DISCOVER的特约编辑Susan Kruglinksi的谈话中,彭罗斯质疑现代物理中的占中心位置的理论,包括弦论和量子力学。彭罗斯认为物理学家永远不会了解宇宙的终极理论,除非他们能透过今天那些不成熟理论的表象看到我们所生活的客观世界的最深层的实在。 你的家族中出了许多有成就的人,是不是? 我的哥哥是一个著名的理论物理学家,是皇家学会的会员。我的弟弟曾经获过10次英国象棋比赛的冠军,这也创下了一个记录。我的父亲出生于一个贵格会的家庭 。他的父亲是一个职业肖像画画家,常画一些宗教题材,非常传统。我的家庭家风很严。我们甚至不能看小说,当然更不能在星期天的时候看。我父亲那辈兄弟4个人,都是很优秀的艺术家。其中一个在艺术界很出名,罗兰爵士。他也是伦敦的当代艺术研究所的建造者之一。我父亲是一个人类遗传学家,他因证明了分娩时年龄较大的母亲其孩子更容易得唐氏综合症 ,而受到了广泛的认可。但是他对许多其他门类的科学也很有着浓厚的兴趣。 你父亲对你的思维方式有什么影响? 我父亲告诉我的一件很重要的事情就是工作和兴趣并不是分开的,这对我影响很大。他常会给自己的孩子和孙子出谜题和做玩具。他以前还有一个小木工棚,在那里他用他的小锯子锯木头做木工。我记得有一次,他做了12块不同的木楔,然后给出了组合的规则。这些木楔形状各异,因此我们可以以各种复杂的方式组合将它们组合起来。在他的后半生中,他花了大量的时间来制造这些可以不断复制自己的模型,即,现在所谓的人工生命。这些简单的模块很特别,当它们组合起来后,若想拼贴一些新的模块上去就必须采用同样的组合模式。他在他的木工棚中做了大量的这类模块。 所以可以说是你父亲启发了你发现了彭罗斯点阵,这种以五角对称性的形式不断重复几何形状来覆满整个表面的几何结构? 这件事情说来有点傻。我记得大约在我9岁的时候,我问他,你能不能用通常的6边形组合成一个像球面一样的闭合面?他说,“不,这是不可能的,但是你可以用五边形来做。”他告诉了我如何构造多面体,所以从我是从那个时候开始的。 彭罗斯点阵有什么实际作用,还是仅仅是一些美学价值? 我对这种点阵的兴趣来自于我的一些信仰,我认为宇宙一定是由一些非常简单的力所支配的,即便我们看到的世界,处处那么复杂。这种点阵遵循着一种固定的方式,不断“衍生”,最终形成一些非常复杂的模式。这只是一种尝试,透过它我们希望能了解一些极其简单的原理来是如何来构造我们所看到的这个复杂的世界。 画家M.C.埃舍尔(M.C.Escher)曾受到你独创的几何图形(几何学?)的影响。这是怎么一回事呢 ? 我在剑桥读研究生的第二年,参加了在阿姆斯特丹召开的国际数学家大会。记得在那里见到了一个我很熟悉的演讲者,他手里就有这本目录册。册子的封面就是埃舍尔的画《昼夜》,画里的鸟儿在向着相反的方向飞行。景色的一边是黑夜,另一边是白昼。我记得被它迷住了,于是就问他是从哪里搞到的。他说,“噢,有个叫埃舍尔的画家在举办一个展览,也许你会感兴趣。”我去了那里,于是就被这些不同于任何我所见过事物的诡异而奇妙的画面深深地吸引了。我决定自己尝试着画一些不可能有的景致,结果就想出了这个被称作为三杆的东西。这是一个看上去像是三维物体的三角形,但事实上它不可能是三维的。我将它拿给父亲看,他也画出了一些不可能存在的建筑物和其他东西。后来我们就这东西在《英国心理学杂志》上发表了一篇文章,还对埃舍尔表示了感谢。 埃舍尔是否看过那篇文章,是否从中汲取了灵感? 他用了文章里的两样东西。一样就是那个三杆,用在了他那幅名为《瀑布》的版画里。另一样是那只世上不可能有的楼梯,是我父亲设计并画出来的。埃舍尔将它用在了《上与下》那幅画中,画里僧侣们绕着楼梯一圈一圈地转。我与埃舍尔见过一面,我给了他一些可以拼成一个重复图案的拼块,不过非要12块拼在一起才能成功。他去拼了,后来给我来信问是怎么个拼法——基于什么原理?于是我给他看了已拼成重复图案的一种鸟的图形。他将它融入了我相信是他的最后一件作品——名为《幽灵》的一幅画。 你在小时候数学不太好,这是真的吗? 我的反应很慢,慢到让人无法想象。我小时候在加拿大呆过大概6年时间,那时正是战争时期。当时我8岁,在课上,我们必须很快地完成一些心算,对我来说那速度太快了。因此老师不太喜欢我,他把我换到了一个稍差一些的班级中。那个班级的老师发现我考试成绩如此糟糕后,决定不限定考试的时间。你喜欢做多久都可以。我们考的考卷都是一样的。我被允许在考试结束后的活动时间中继续答题。每个人都走出教室开心地玩耍着,而我仍在继续答题。所以我至少比其他人要慢两倍。最终,我都完成得不错。你看吧,如果我可以慢慢来,我就能得高分。 你曾说从现实世界去了解量子物理是没有意义的。你所反对的是什么呢? 量子力学是一个令人难以置信的理论,它可以用来解释各种以前不能解释的东西。但是当你认为这种怪异的量子力学在宏观世界也适用的时候,你必须要放弃我们从爱因斯坦那里学到的时空观。最奇怪的地方就是它会失效 。如果你遵循这些定律,你所得到的想法将是错误的。 在量子力学中一个客体可以同时存在着许多状态,这个听起来有点疯狂。这个世界的量子描述似乎与我们所经历的经验世界完全相反。 它确实没什么道理,原因很简单 。众所周知,量子力学的数学分为两个部分。一个是量子系统的演化,其可以用过薛定谔方程精确描述。那个方程可以告诉你:如果你知道一个系统现在的状态,你可以计算得出这个系统接下来10分钟内将发生的事情。然而,量子力学的数学还有另一个部分,即,你在做测量时候发生的事情。你用方程得出的是某种特定结果的几率,而不是某一个单一结果。这种方式所得到的结果并没有说明“世界当时是怎样的”。相反,他们仅仅描述了这个系统干其中任何一件事情的几率。方程应该以一种完全确定的方式描述这个世界,但是它没有。 埃尔温·薛定谔发明了那个方程,他被认为是一个天才。当然他也意识到了那种冲突。 薛定谔根跟其他任何人一样,也意识到了这一点。他在谈论他那只假想的猫的时候说道,“好的,如果你相信我的方程,你必定相信那只猫在某一时刻既是死的又是活的。”他说,“这显然是荒谬的,因为事实不可能如此。因此我的方程在猫身上肯定不适用。所以一定有一些其他的因素我们没有考虑到。” 所以薛定谔他自己也不相信这个猫的类比能反映现实世界的本质? 是的,我想他自己已经说明了这点。3位量子力学中的大人物,薛定谔、爱因斯坦和保罗·狄拉克,从某种程度上来说,他们都是量子论的怀疑者。狄拉克看起来最不可能,因为量子力学的整个基础和框架都是他建立的。人们认为他是量子力学的坚定的支持者,但是他所持的态度却很谨慎。当他被问到,“如何解决测量问题?”的时候,他回答说,“量子力学只是一个暂时性的理论。我为什么要在量子力学中寻求答案呢?”他不相信那是正确的。但是他不会对外界过多地谈论这个。 至今,薛定谔的猫类比仍被认为是一种奇怪的实在,我们不得不去接受。这个概念是不是诱发了许多今天理论物理中的想法呢? 是的。人们不想去改变薛定谔方程,这就导致了量子力学的“多世界”诠释。 那种诠释认为所有的概率分布在各个平行的宇宙中? 从某种程度上来说,那只猫是既死又活的。观测那只猫,你必定是一个两种状态的叠加态(同时存在着两种状态),一种状态是你看到了一只活的猫,一种是你看到了一只死的猫。当然,我们似乎没有经历过这些,所以物理学家们不得不说,好吧,不知什么原因,你感觉不到你的意识是选择了哪条路 。你被导向了一个完全疯狂的观点。你被导向了“多世界”这类东西,而它与我们真正感知的东西没任何关系。 平行宇宙—多世界—是一个以人为中心的想法,就像所有东西我们都可以用我们的五种感官所体会到的观点去理解。 问题在于,对此你能做什么?什么都不行。你需要一个物理理论来描述这个我们周围的世界。物理学一直以来都是:解释我们所看到的是怎样的世界,为什么会这样,它是如何运作的。多世界量子力学并不是这样的一个理论。要么你接受这种观点并试着了解它,就像很多人做的那样,或者像我一样,对此持否定态度——它已经超过了量子力学能告诉我们的极限了。那是一种极为非常规的假设。我个人认为,量子力学并不是完全正确的,而且一定有很多证据可以证明这一点。只不过在我们现在的实验能力下我们无法给出直接的证据。 总的来说,理论物理中的想法听起来是越来越玄乎了。弦论就是个例子。所有那些关于11维时空或者我们宇宙嵌在一个巨型膜上的讨论听起来都非常荒诞。 你说的完全正确。从某种意义上来说,我认为量子力学是“罪魁祸首”,因为人们说,“量子力学在直觉上是完全不可理解的,但是如果你相信它是对的,你便能接受任何‘不可理喻’的事情。”但是,量子力学有大量的实验可以做验证,所以你必须能符合这些实验。而弦论没有任何的实验支持。 我知道你在你的新书中阐述了对量子力学的评价。 这本书的名字是《新物理学中的时尚、信仰和幻想》。其中每一个词都代表了一种主要的理论物理学观点。时尚代表着弦论;幻想代表着各种宇宙图景,主要指的是暴胀宇宙(它假设在大爆炸之后很短的时间内宇宙经历了一次指数式的膨胀)。这些东西在现代理论物理中都占有极重要的地位,攻击它们几乎都成了大不敬的事情了。而另一个则更加夸张的则是量子力学,它在各个方面都不容侵犯,它已经成了信仰。不知何故,人们认为它是不能受到质疑的。 几年前你说是引力分离了经典世界和量子世界。有没有人对量子力学做过这类检验? 虽然这个想法听起来挺令人振奋的,似乎应该有很多人会着手研究它,但是事实上没有。它被认为是一个不切实际的想法,是人们在老了退休后可以考虑的另类的想法。好吧,我现在老了,退休了!但是这个想法没能成为物理学的主流,占据中心地位,我感到挺遗憾的。 在牛顿和爱因斯坦之后,人们思考宇宙的方式发生了改变。当人们解决量子力学谜团之时,会不会带来一场新的思维上的革命? 这个很难说。恩斯特·卢瑟福当时还说他的原子模型不会有什么作用(但是,它后来导致了核物理和原子弹)。但是,我很肯定,解决量子力学谜题将会对许多科学产生巨大的影响,诸如量子力学是如何应用在生物学中这些问题。最终,它很可能以各种我们想象不到方式,导致一个完全不同的理论。 在你写的《皇帝的新脑》中,你认为意识是大脑细胞内部的量子行为。20年过去了,你现在还是那么认为吗? 我认为有意识的大脑活动并不遵循经典物理。它甚至不依照传统的量子力学活动。描述它活动方式的理论我们现在仍不知道。这话听起来口气有点大,但是我觉得这与威廉·哈维发现血液循环系统时的情况有点相像 。他通过计算发现血液必须循环的,但是静脉和动脉在其末端越变越细,渐渐消失,那么血液是如何从动脉流向静脉的呢。哈维说,“好的,一定有一些极小的血管。我们无法发现它们,但它们一定存在。”那时并没有人相信。所以我仍然希望能发现一些结构自洽的东西,因为我相信它应该存在。 当最终物理学家了解量子物理核心的时候,你认为这个理论看起来应该是什么样子的? 我想这个理论应该很美。 译者注:贵格会是基督教新教的一个派别,诞生于17世纪的英国。 唐氏综合症包含了一系列的遗传病,其中最具代表性的第21对染色体的三体现象,会导致包括学习障碍、智能障碍和残疾等高度畸形。 译者注:埃舍尔(M.C.Escher),荷兰画家,图形艺术家,创作了一些列以彭罗斯点阵(Penrose Tile)为模式的主题作品。 译者注:这里作者的意思是在宏观的经验世界中量子力学并不适用。 译者注:这里的“它”指的是量子力学。 译者注:这里说的选择就是选择进入哪种状态,或者说进入哪种世界。一种世界中你看到的猫是活的,另一种则是死的。 译者注:威廉·哈维(公元1578~公元1657),医生、生理学家、胚胎学家,发现了人体的血液循环。
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为什么量子必须“屈服”于引力?[量子引力推荐文章]
gaoshan1900 2010-8-18 20:12
在彭罗斯看来,我们周围确定的宏观世界的存在正是量子(不确定性)屈服于引力的结果。But why? 这篇文章通俗地介绍了 彭罗斯的引力导致量子坍缩论证 。同时,它对量子理论与广义相对论的不相容性进行了精彩的解释,对量子引力研究非常具有启发意义。 文章的作者 Joy Christian 是著名量子物理学家、科学哲学家西蒙尼(Abner Shimony)的学生。目前在Perimeter Institute for Theoretical Physics做长期访问学者。 Why the Quantum Must Yield to Gravity Quantum mechanics one of our most fundamental and successful theories is infested with a range of deep philosophical difficulties collectively known as the measurement problem (Schrodinger 1935, Shimony 1963, Wheeler and Zurek 1983, Bell 1990). In a nutshell the problem may be stated as follows: If the orthodox formulation of quantum theory which in general allows attributions of only objectively indefinite properties or potentialities (Heisenberg 1958) to physical objects is interpreted in compliance with what is usually referred to as scientific realism, then one is faced with an irreconcilable incompatibility between the nonnegotiable linearity of quantum dynamics which governs evolution of the network of potentialities and the apparent definite or actual properties of the physical objects of our macroscopic world. Moreover, to date no epistemic explanation of these potentialities (e.g., in terms of hidden variables) has been completely successful (Shimony 1989). Thus, on the one hand there is overwhelming experimental evidence in favour of the quantum mechanical potentialities, supporting the view that they comprise a novel (i.e., classically uncharted) metaphysical modality of Nature situated between logical possibility and actuality (Shimony 1978, 1993b, 140-162 and 310-322), and on the other hand there is phenomenologically compelling proliferation of actualities in our everyday world, including even in the microbiological domain. The problem then is that a universally agreeable mechanism for transition between these two ontologically very different modalities i.e., transition from the multiplicity of potentialities to various specific actualities is completely missing. As delineated, this is clearly a very serious physical problem. What is more, as exemplified by Shimony (1993a, 56), the lack of a clear understanding of this apparent transition in the world is also quite a dark cloud for any reasonable program of scientific realism. Not surprisingly, there exists a vast number of proposed solutions to the measurement problem in the literature (Christian 1996), some of which the Copenhagen interpretation (Bohr 1935) for example being almost congenital to quantum mechanics. Among these proposed solutions there exists a somewhat dissident yet respectable tradition of ideas going all the way back to Feynmans pioneering thoughts on the subject as early as in mid-fifties (Feynman 1957) on a possible gravitational resolution of the problem. The basic tenet of these proposals can hardly be better motivated than in Feynmans own words. In his Lectures on Gravitation (Feynman 1995, 12-13) he devotes a whole section to the issue, entitled On the philosophical problems in quantizing macroscopic objects, and contemplates on a possible breakdown of quantum mechanics: ...I would like to suggest that it is possible that quantum mechanics fails at large distances and for large objects. Now, mind you, I do not say that I think that quantum mechanics does fail at large distances, I only say that it is not inconsistent with what we do know. If this failure of quantum mechanics is connected with gravity, we might speculatively expect this to happen for masses such that GM2/hc = 1, of M near 10-5 grams Indeed, if quantum mechanics does fail near the Planck mass, as that is the mass scale Feynman is referring to here, then at last we can put the annoying problem of measurement to its final rest (see Figure 1 for the meanings of the constants G, h, and c). The judiciously employed tool in practice, the infamous postulate often referred to as the reduction of quantum state which in orthodox formulations of the theory is taken as one of the unexplained basic postulates to resolve the tension between the linearity of quantum dynamics and the plethora of physical objects with apparent definite properties may then be understood as an objective physical phenomenon; i.e., one affording an ontological as opposed to epistemological understanding. From the physical viewpoint such a resolution of the measurement problem would be quite satisfactory, since it would render the proliferation of diverse philosophical opinions on the matter to nothing more than a curious episode in the history of physics. For those who are not lured by pseudo-solutions such as the decohering histories approaches (Kent 1997) and/or many worlds approaches (Kent 1990), a resolution of the issue by objective reduction (OR, to use Penroses ingenious pun) comes across as a very attractive option, provided of course that that is indeed the path Nature has chosen to follow. Figure 1: The great dimensional monolith of physics indicating the fundamental role played by the three universal constants G (the Newtons gravitational constant), h (the Plancks constant),1/c (the causality constant, where c is the absolute upper bound on the speed of causal influences) in various basic theories. These theories, appearing at the eight vertices of the cube, are: CTM = Classical Theory of Mechanics, STR = Special Theory of Relativity, GTR = General Theory of Relativity, NCT = Newton-Cartan Theory, NQG = Newton-Cartan Quantum Gravity, GQM = Galilean-relativistic Quantum Mechanics, QTF = Quantum Theory of (relativistic) Fields, and FQG = the elusive Full-blown Quantum Gravity. Note that FQG must reduce to QTF, GTR, and NQG in the respective limits G=0, h=0, and 1/c= 0.
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评彭罗斯的引力导致量子坍缩猜想
gaoshan1900 2010-8-10 19:12
最近我的研究又转向波函数坍缩(wavefunction collapse)问题,尤其是波函数坍缩的物理起源问题。这几天在读 彭罗斯 (R.Penrose)1996年的经典论文 On Gravity's Role in Quantum State Reduction 。在这篇文章中,彭罗斯提出了那个引力导致波函数坍缩的著名论证。 1999年当我刚开始研究波函数坍缩问题时就认真看过这篇论文,但每一遍都会有新的理解。前段时间我刚刚写了一篇对彭罗斯论证的批评性文章,发表在《国际理论物理杂志》上。这几天的思考让我进一步相信,他的引力导致波函数坍缩的论证很可能不成立。如果真的是这样的话,我必须去其他地方寻找波函数坍缩的物理起源。时空分立性可能提供了一个极限限制,而非连续运动本身的特性(聚集性)或许是导致波函数坍缩的更普遍的物理原因。我在《量子》(2003)一书逻辑之旅的第三章3.7节中已经提出了这些想法。现在看来它们仍有意义,这几天我将对此进行更深入的研究。 最后,强烈建议对量子引力和量子力学基础研究感兴趣的朋友读一读彭罗斯的文章。从中我们或许可以找到弦论作为万物之理为何没有未来的原因:量子力学还不完备,并且量子与引力的结合还将涉及波函数坍缩。这也是我目前的看法。 It is not sufficient to take a completely formal attitude to such matters, as is common in discussions of quantum gravity. According to the sorts of procedure that are often adopted in quantum gravity, the superposition of different space-times is indeed treated in a very formal way, in terms of complex functions on the space of 3-geometries (or 4-geometries), for example, where there is no pretence at a pointwise identification of the different geometries under superposition. A difficulty with such formal procedures arises, however, if we attempt to discuss the physics that takes place within such a formal superposition of spaces. ---R. Penrose, On Gravity's Role in Quantum State Reduction, p.589 附1:My IJTP paper: On Disi-Penrose Criterion of Gravity-Induced Quantum Collapse PDF下载 Abstract It is shown that the Disi-Penrose criterion of gravity-induced quantum collapse may be inconsistent with the discreteness of spacetime, which is generally considered as an indispensable element in a complete theory of quantum gravity. Moreover, the analysis also suggests that the discreteness of spacetime may result in rapider collapse of the superposition of energy eigenstates than required by the Disi-Penrose criterion. 附2:引力导致量子坍缩猜想简介 如果有什么根本原因导致波函数坍缩的话,那么这个原因很可能是引力。理由在于,在所有物理相互作用中引力是唯一普遍存在的力,而且引力随物体尺度的增加而增强,而量子叠加恰好对于宏观大尺度物体失效。引力导致波函数坍缩的猜想可以追溯至美国物理学家费曼。他在20世纪60年代初写的《引力学讲义》中,考察了量子化宏观物体的问题,并认为量子理论对宏观物体失效是有可能的。他说,我想建议量子力学在大尺度上以及对于大物体失效是可能的... 这并不与我们目前所知道的事实相矛盾。如果量子力学的失效与引力有关,我们或许可以期望这对于10-5克大小的质量会发生。几年后,也许是受到费曼思想的启发,匈牙利物理学家卡洛里哈基(F. Krolyhzy)更具体地探讨了引力导致薛定谔方程失效的可能性,并提出了模糊时空的概念。 20世纪90年代,英国物理学家彭罗斯进一步加强了引力导致波函数坍缩的论证。他认为,由于广义相对论的广义协变原理与量子力学的叠加原理之间存在根本的不相容性,不同时空的量子叠加在物理上是不适当的,而它的演化也无法一致地定义。这要求对应于宏观上不同能量分布的两个时空几何的叠加应当在很短的时间内坍缩。彭罗斯进一步认为,能量分布差异越大,坍缩得越快,其坍缩时间公式类似于海森伯的不确定性关系。彭罗斯相信,人们看待量子力学的方式不得不经历一次主要的革命。目前,牛津大学量子光学组的研究人员正在设计一个叠加镜实验来检验这个有趣的想法,也许在不久的将来就会有实验结果。
个人分类: 量子物理|4669 次阅读|4 个评论

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