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[建议] 引力论和宇宙论

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发表于 2012-11-21 12:03:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个特别引人注目的猜测是,产生牛顿引力常数的对称性自发破缺也可以解释由统一理论导出的弱、弱和电磁相互作用。我们已经知道,弱、电磁和强相互作用在某一大质量尺度下结合成统一的杨-Mills规范理论。特别诱人的方案是Georgi GlashowSU(5)规范理论。只要知道耦合常数是如何依赖质量的,知道低能时弱、电磁和强相互作用的值,就可以确定统一发生时的标量尺度。

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 楼主| 发表于 2012-11-21 12:04:09 | 显示全部楼层

暗能量真的存在吗?

1998年,天文学家发现遥远的超新星亮度暗于预期。宇宙加速膨胀可以解释这一现象,由此引出的暗能量却不可思议。暗能量真的存在吗?未必!宇宙学家找到了另一种方法,不用暗能量照样能够解释超新星观测数据——唯一让步就是,承认我们确实居住在全息宇宙中一个特殊的黑洞视界上。
宇宙看起来似乎正在加速膨胀,表明宇宙中存在一种奇怪的未知能量形式——暗能量(dark energy)。问题在于,没有人知道暗能量到底是什么。宇宙学家或许根本不需要求助于什么暗能量。在大多数宇宙学家看来,超级宇宙黑洞似乎很不靠谱,不过暗能量同样很不靠谱。未来几年的观测数据将判定这两种说法谁对谁错。

科学界最伟大的革命,往往由现实和预期之间最细微的差异所引发。今天,一场新的科学革命,已经随着1998年超新星亮度的发现而拉开序幕。超新星亮度上的细微差异,曾让天文学家提出结论:构成宇宙的所有物质成分当中,有70%是完全未知的。也就是说,空间中充斥着一种不同于其他任何物质的成分——它们始终推动着宇宙膨胀,而不像其他物质那样阻碍膨胀。这种成为被称为暗能量。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 12:07:43 | 显示全部楼层

加速膨胀是假象?

10多年过去了,一些宇宙学家依然对暗能量的存在感到不可思议,甚至开始重新思考那些最初令他们推导出暗能量的基本假设。其中一个假设正是早期科学革命的产物——哥白尼原理(Copernican principle)。这个原理认为,地球所处的位置即不是宇宙中心,也没有任何特殊之处。大多数人都非常熟悉这样一个观念:我们这颗行星不过是一粒宇宙微尘,在一个毫不起眼的星系边缘附近,围绕着一颗普普通通的恒星旋转。在我们这个宇宙当中,类似的星系至少有数百亿,分布之广甚至超过我们的宇宙视界(即我们能够观测到的最远边界)——这使我们相信,自己在宇宙中的位置没有任何独一无二之处。
具有讽刺意味的是,假设自己在宇宙中无足轻重,恰恰给宇宙学家提供了强大的解释能力。根据哥白尼原理归纳而成的宇宙学原理(cosmological principle)声称:任何时刻,从空间中的任意一点朝任意方向看去,宇宙的模型都是一样的。这个假设让我们可以把自己在宇宙一隅看到的东西外推到整个宇宙。宇宙学家已经付出了巨大的努力,以宇宙学原理为基础,构建起了代表科学最高水准的宇宙学模型。
比如说,天文学家发现,遥远星系发的光似乎比邻近星系发的光更红一些。这种被称为红移(redshift)的现象就能够用空间膨胀来巧妙解释,因为光波也会随空间的膨胀而被相应地拉长。公平地讲,能成功解释这些现象,我们自视谦卑的态度实在功不可没——假设自己在宇宙中的位置越不重要,我们就越能够“全面”地探讨宇宙。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 12:09:28 | 显示全部楼层

黑暗降临

既然如此,为什么我们不能安于现状?问题就在于,最近的天文观测有了一些非常奇怪的结果。过去十年来,天文学家发现,对于红移程度确定的遥远超新星来说,观测到的亮度总是暗于预期。超新星的红移标明了自它爆炸以来空间膨胀的幅度。超新星的观测亮度给我们提供了一种方法,能够测量它到我们的距离,从而揭示这颗超新星爆炸距今有多久。如果一颗超新星的红移程度已经确定,而它的亮度看起来又低于预期,这颗超新星的距离就一定比天文学家认为的更远。它发的光需要更长的时间才能传到我们这里,一定花了更久的时间。
我们能得出这样一个结论:宇宙中必定充斥着一种能够产生排斥力的奇异能量——暗能量。在物理学家用来描述基本粒子和作用力的标准模型中,没有任何东西与暗能量相符。这是一种尚未被直接观测到的物质,它的性质不同于我们以往看到的任何东西,能量密度也比我们能够作出的最简单设想低了120个数量级(根据量子场论推算出的真空能)。对于暗能量可能是什么,物理学家有了一些想法,但至今仍然纯属推测。简而言之,对于暗能量,我们几乎可以说是一无所知。不论暗能量可能是什么,研究人员正在着手进行一系列雄心勃勃、耗资巨大的地面和空间探测任务,用来寻找暗能量并测定它的性质。对许多人来说,这是现代宇宙学面临的最艰巨挑战。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 12:21:49 | 显示全部楼层

光明之路

面对如此不可思议、看起来不太可能存在的暗能量,一些研究人员开始重新思考“暗能量存在”的推导过程。暗能量存在的证据能不能通过其他方式来解释?在传统宇宙学描述中,“宇宙膨胀”指的是宇宙作为一个整体发生的膨胀。就如谈论一个正在充气的气球:我们说气球充到了多大,指的是整个气球的大小,而不会具有到气球每一小块膨胀了多少。
我们推导出的全息宇宙模型与马德西纳猜想类似,应该是一种现实的宇宙模型。首先,该模型服从哥白尼原理,不需要暗能量来解释超新星暗淡之谜。其次,假如我们从对物理学一无所知的一个人出发,他应该认同我们的模型,因为从直觉出发,宇宙中的一切事物应该满足一些起码的守恒律。相反,一个饱受物理教育的人反而可能得出一些没有根据的规则,例如想当然地认为引力会破坏重子数守恒定律,这没有任何的实验依据。
在全息宇宙模型中,宇宙本身作为一个只有视界没有身体的黑洞,实际上是说视界与黑洞内部其实是对偶的。这样,当光子在宇宙中传递时,就会经历引力红移,这相当于哈勃红移,至于更远的超新星看起来比预期的暗,是因为更远的超新星发出的光相对于我们来说更加发散。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 13:51:30 | 显示全部楼层

宇宙的起源?

然而任何理论都不可能完美无缺,对此也有人抱有一些疑问。
一是“奇点”作为宇宙的诞生日,“奇点”以前是什么?“奇点”以前是一个膨胀的宇宙?膨胀的宇宙是怎样衰老死亡的?我们称其为前宇宙或者膨胀的宇宙还缺乏理论根据,而宇宙大爆炸学说建立在一个虚无缥缈的理论基础之上,让人不禁产生怀疑。
二是“奇点”作为大爆炸的中心,它也应该是质量中心。然而现在天文学家认为宇宙不存在质量中心,在宇宙大爆炸之后质量都散逸消失,质量中心随之消失。但是到了宇宙的晚期,如果宇宙不能克服宇宙膨胀的速度,不能把散逸的物质拉回来,又哪来的“奇点”呢?新的宇宙又从何谈起呢?
大爆炸理论为我们描述了宇宙的诞生,但宇宙将怎样死亡?是否会死亡?这些都是人们面临的难题,而且拿不出让人信服的证明。美国国家科学院天文学调查研究委员会对大爆炸学说曾经做出这样的评价:“现在已掌握的资料尚不明确,这个理论也许是错误的”。
看来,宇宙的起源还是个未解之谜。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 14:02:28 | 显示全部楼层

宇宙的年龄

近来,多国科学家利用美国哈勃望远镜拍摄到一个距地球260亿光年的天体,比此前已知最远的天体还要远将近一倍。目前天文学界还没有能够确定这一天体的性质,专家指出,这一发现对现有解释宇宙的理论提出了挑战。此前,天文学界观测到的最高的红移值为6.68,距地球大约是140亿光年。而这次哈勃望远镜拍摄到这一天体的红移值高达12.5,如此推算,可知这一天体与地球距离为260亿光年,这说明这一天体发出的光是经过260亿年的旅行才到达地球的,从而使宇宙年龄比原先认为的大得多。
相对论大师爱因斯坦在1917年提出:“宇宙是一个在空间尺寸方面的有限闭合的连续区域”。他在数学上建立了一个前所未有的“无界而有限”、“有限而闭合”的“四维连续体”,即一个封闭的宇宙。爱因斯坦还曾预言,在宇宙任何一点的发出的光线都会沿着时空曲面返回到它的出发点。
我们现在知道,爱因斯坦提出的模型其实是一个超级宇宙黑洞的四维视界,光子在宇宙中传递时,会由于哈勃红移将其“宇宙电”转换成“宇宙磁”,至于“宇宙磁”何时转换成“宇宙电”似乎遵循一种延迟爆发机制,宇宙中有一个时期的类星体特别多,可能就是“宇宙磁”转化“宇宙电”时的一种效应。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 14:12:24 | 显示全部楼层

白洞

人们常说,有黑就有白。在我们的身边,正与负、阴与阳、天与地,万事万物皆是如此。那么在宇宙当中呢?当黑洞吞噬着一切物质的时候,是否有一种天体将物质迸射出来?当人们谈论、计算、研究黑洞的时候,有人尖锐地提出了“白洞”这个概念。

黑洞像一个魔鬼,贪得无厌地吞噬着宇宙中的一切物质,包括光在内。只要你靠近它就休想再出来。然而,黑洞吞噬的物质到哪里去了?要知道物质是不灭的,“白洞”之说应运而生。

爱因斯坦的广义相对论曾预言了两种天体,一个是人们早已熟知的黑洞,另一个则是人们比较陌生的白洞。黑洞是“吸入”,白洞则是“吐出”。白洞是一种与黑洞相反的特殊天体。和黑洞类似,它也有一个封闭的边界,聚集在白洞内部的物质,只可能经边界向外运动,而不能反向运动,就是说白洞只向外部区域输出物质和能量,而不能吸收外部区域的任何物质和辐射。白洞把光线和一切物质用强大排斥力喷射出去,使其改变原有的运动方向,朝着其对面方向运行。所以我们可以认为白洞是一种发光的物体,并且是一种发光力极强的物体。也正因为这些特征,我们很自然地把白洞同X射线、γ射线爆发、超新星的爆发、类星体等天文现象联系起来。
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 楼主| 发表于 2012-11-21 14:25:23 | 显示全部楼层

白洞

白洞能够源源不断地把物质向外喷射,那么是谁为它提供“后勤供应”呢?这不得不让我们想起黑洞。科学家们推测,黑洞在这一端吸收物质,而在另一端则喷射物质,就像一个巨大的时空隧道。当黑洞把物质吸入后并不是把它完全消化掉,而是以“蒸发”的形式稳定地向外发射粒子。于是,一个令人兴奋的结论产生了:“白洞”很可能就是“黑洞”本身!

也有科学家推测,白洞是一个强引力源,其外部性质与黑洞相同,可以把它周围的物质吸积到边界上形成物质层。那么,白洞存在于哪里呢?有人认为,类星体的核心就可能是一个白洞。当白洞内聚集的超密态物质向外喷射时,就会同它周围的物质发生猛烈碰撞,从而释放出巨大能量。因此,有些剧烈的射电射线现象可能与白洞的这种效应有关。

根据我们的理论,很容易推算出黑洞就是白洞,它们之间的对偶性相当于牛顿-庞加莱统计与Maxwell-Boltzman统计之间的对偶性,牛顿-庞加莱统计是对称统计,提供吸引力;在这里,要将经典的Maxwell-Boltzman统计看成是一种量子统计(在极矢量物理里这个事实不容易看出来,但是在轴矢量世界里,牛顿-庞加莱统计与Maxwell-Boltzman统计之间是超对称的),属于反对称统计,提供排斥力,这个排斥力的作用一是阻止黑洞产生奇点,二是将黑洞转换成白洞。
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 楼主| 发表于 2012-11-24 09:17:13 | 显示全部楼层

宇宙的大小

本帖最后由 henryharry2 于 2012-11-24 09:27 编辑

那么,宇宙究竟有多大呢?面对如此难以回答的问题,20世纪的许多科学家给出了丰富的答案。许多人认定宇宙是在大爆炸中诞生的,由此推断,它的体积一定是有限的。因为光速虽然很快,但即使它从大爆炸那一刻开始向四周传播,迄今也只能达到一个有限的距离。既然光是向四周传播的,那么,宇宙很可能是球形的。如果真是这样的话,“有限无边”就是宇宙的形状。至于这个球体有多大,现在还不好说。另一种说法是宇宙的直径至少600亿光年,它比我们想象的要大得多。

最近,天文学家们通过仔细观测微波射线的图谱,计算出宇宙的直径不小于780亿光年。这排除了过去的推断,称宇宙是一个直径仅仅为600亿光年的球形。蒙大拿国立大学物理学家耐尔•科尼什称:“现在留给小宇宙假说的空间已经不多了”。围绕宇宙的争论从未停止过。2003年底,美国的太空网报道,经过艰苦的计算工作,天文学家发现宇宙超乎寻常地大,其长度至少为1560亿光年。

究竟哪个答案是正确的,谁也拿不出让人信服的直接证据。自1990年4月以来,进入太空的哈勃天文望远镜和伽马射线探测器以及其他一些观测仪器对宇宙的结构和演化进行了观测,取得了大量成果。
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 楼主| 发表于 2012-11-24 09:43:23 | 显示全部楼层

宇宙的大小

如果宇宙的长度是1560亿光年,就直接和大爆炸宇宙论冲突。假设宇宙的年龄是137亿年,那么这就意味着宇宙膨胀的速度超过了光速的5倍。对此,大爆炸宇宙论有一个“神来之笔”的解释,宇宙像一个气球那样膨胀,因此允许产生超光速运动。我们认为这个“神来之笔”太想当然了,不可取。按照庞加莱原理,两个反方向运动的光子之间的引力是牛顿引力的4倍,乍一看,这也“超光速”了,但庞加莱原理实际上是对狭义相对论的强化,不是违背。

我们可以从几何的角度重新论证爱因斯坦引入宇宙学常数的初衷。万有引力是吸引力,因此是用一个椭圆几何描述的。光子等玻色子服从双曲方程,可以很自然地用双曲几何来描述。按照我们新发现的几何,宇宙遵从的是一种平直、双曲和椭圆几何同时存在的“走钢丝”几何。很自然,作为椭圆几何描述的引力和作为双曲几何描述的光子——它们都是四维时空的几何——共用了一个四维的时空来传播。于是,这就推导出了我们那个奇怪的宇宙学模型,宇宙本身是一个奇怪的黑洞,引力位于黑洞的视界上,而光子的世界线位于黑洞内部。

还可以从引力场的量子化角度推导出相似的结论。牛顿引力与距离的反平方成正比,但是按照光子的量子化方案,光子的能量ħω是和其动量ħk成正比的;我们知道,按照量子电动力学,库仑力是光子场取平均的结果,因此我们必须取量子化描述,牛顿引力是引力子场取宏观平均的结果。由于光子传播服从的是双曲几何,立刻可以得出哈勃红移其实是一种引力红移,但是这种引力红移是引力场量子化的结果,与广义相对论的引力红移有些区别。
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 楼主| 发表于 2012-11-27 12:28:29 | 显示全部楼层

宇宙是可逆的吗?

如果宇宙不是可逆的,那么我们只能求助于神学的创世说来解释宇宙的起源,可何况人世间有那么多“真神”:例如上帝、玉皇大帝、真主安拉,到底是哪一个“真神”创造的宇宙呢?

那么,宇宙是否是可逆的呢?从目前的情况来看,假如我们的发现正确,哈勃红移的原因是由于宇宙有自旋,那么情况就很乐观。可以注意到,哈勃红移恰好相当于能量从低温向高温处传递,这正好是能量从高温向低温处传递的热力学过程的逆。

另一方面,我们的宇宙模型符合全息原理,因此信息在宇宙中永远不会丢失。只有一个“例外”,人们认为弱相互作用会破坏宇称守恒;实际上按照我们的分析,弱相互作用并不破坏全息原理,假如中微子没有质量,那么可以由中微子的螺旋性来记忆电荷的极性。实际上,中微子应该是没有质量的,假如中微子有质量,我们知道有质量的粒子的螺旋性是不固定的,可是中微子要么总是左旋的,反中微子总是右旋的,这是无质量粒子的典型特征。
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 楼主| 发表于 2012-11-27 13:40:25 | 显示全部楼层

宇宙是可逆的吗?

哈勃红移在大尺度上悄悄地逆转着宇宙的进程;我们认为,黑洞和暗物质粒子在中级尺度上悄悄地逆转着宇宙的进程。主要看黑洞吃的是什么,如果黑洞吃的是重子物质,那么喷发的几率不高。但如果黑洞吃进的是光子,按照我们的“走钢丝”几何,由于黑洞内部重子数守恒,吃进的光子会让黑洞内部的重子激发到更高的能量上,这样会大大增加黑洞喷发的几率。正如我们原先估计的那样,黑洞似乎扮演着宇宙的“垃圾收集器”和“重启”的重任。

有一天黑洞重新喷发后,意味着星系尺度上进入了另一个“轮回”。这意味着宇宙在小尺度上可能经历沧桑巨变,但在大尺度上,可能宇宙永远看起来都是差不多的模样。

在另一个“轮回”中,宇宙可以满足一个庞加莱复现原理的改进版本。由于人类的捕杀和对栖息地的破坏,假设某一种生命在地球上灭绝了,但大自然可能在宇宙的另外一个地方产生一种差不多类似的生命。事实上,越是复杂的生命越是难以实现“轮回”,细菌的生命力很强,例如阿波罗登月飞船带上月球的细菌,在月球无水无空气的环境中几年后竟然还活着;假如人类灭绝了,大自然在宇宙另一个地方造出人类,恐怕与地球上的人类也大相径庭。
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 楼主| 发表于 2012-12-2 10:00:50 | 显示全部楼层

核子是一个小黑洞吗?

核子是一个小黑洞!这可能是量子引力最令人惊诧的结论。最有说服力的一点,假如核子是一个小黑洞,那么很容易解释夸克禁闭现象,因为小黑洞的确不允许夸克逃出核子。其次,根据我们前面的分析,假如核子是一个小黑洞,那么由庞加莱原理可以推导出同位旋对称性。

我们知道,根据Weyl方程,由于中微子以光速运动,除非你以比光速快的速度运动,否则一个左手的中微子永远都是左手的;但有一种情况例外,那就是当中微子穿越黑洞视界后。由于黑洞视界是一个单向膜,“仿佛”我们跑得比光速快了,于是看起来一个左手的中微子就有可能变成一个右手的反中微子,此即所谓的翻转变换。黑洞视界显然不可能将一个极矢量的正电荷变成负电荷,但从轴矢量的角度看,可以将轴矢量粒子变成其对偶粒子。

这可以解释为什么光子无法跑出黑洞,牛顿引力子却可以,按照我们的量子引力论,牛顿引力子可以由左手中微子和右手中微子配对形成,翻转变换对其不起作用。原子核物理再一次为我们提供了证据,中子变成质子要放出一个反中微子,假如能量足够,质子也可以变成中子并放出一个中微子。可见,质子和中子之间的同位旋对称性相当于在黑洞视界两边建立的镜像对称性。这可以消除人们对于黑洞会破坏重子数守恒定律的普遍误解,讽刺的是,现在所有的教科书都在重复着这个谎言,其实黑洞不会破坏重子数守恒定律。
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 楼主| 发表于 2012-12-4 09:26:29 | 显示全部楼层

弱相互作用的可逆性

本帖最后由 henryharry2 于 2012-12-4 09:26 编辑

庞加莱原理可以用一个SU(2)群表示,再加上电磁场的U(1)群,我们就可以得到一个SU(2)×U(1)群,到这里为止,只是Weinberg-Salam理论的另一种描述。但是,庞加莱原理中由于两个光子背道而驰,属于“假超光速”现象——这不意味着真的超了光速,只不过意味着光速中还可以携带额外的信息。无独有偶,黑洞的视界也提供了一种“假超光速”的工具。

通常一个左旋的中微子永远不可能变成右旋的反中微子,因为中微子以光速运动,按照狭义相对论,你永远无法假上一个中微子。除非有“假超光速”的帮忙,恰好庞加莱原理和黑洞的视界都可以提供这样的工具,这样你就可以“假超”中微子,这时一个左旋的中微子看起来就像一个右旋的反中微子。还记得QCD中的杨-Mills的自对偶解——瞬子——也可以实现这个功能,将一个左旋的夸克转换成一个右旋的夸克,于是我们得到一个奇妙的结论:
黑洞视界=瞬子。

其实这是我们在很早以前就得到的一个结论,现在重新导出了这个结果。还记得我们那听起来难以置信的全息宇宙模型吗?我们的宇宙其实全部位于一个大黑洞的视界上。现在QCD理论间接地证明了我们的正确性,并且看起来大自然做的“更过分”,我们不仅生活在视界上,而且这个视界还是劈裂的——质子和中子分属视界的两边,通过镜像对称联系。
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 楼主| 发表于 2012-12-4 10:40:07 | 显示全部楼层

弱相互作用的可逆性

由于黑洞视界=瞬子=庞加莱原理,可以得到的一个结论是,其实我们并不需要真的黑洞视界,将这三种现象用统一的数学变换来处理。正应验了施瓦辛格的那句名言:“I’ll be back”——看起来这也是黑洞和宇宙奏出的最强音。当我们真正地将这种统一的数学应用到黑洞和宇宙时,我们发现,哈勃红移表示宇宙有自旋——宇宙会回来的,黑洞会将弱相互作用逆转过来。

黑洞的优点在于从不挑食,什么都吃,什么费米子、光子、反中微子,甚至包括腐烂的食物,一概来者不拒。但是当恒星或太阳在弱相互作用中产生的反中微子被黑洞吃进后,会出现奇异的现象,黑洞视界会将反中微子变成中微子,在我们的量子引力论中,黑洞仍然遵守重子数守恒定律,这就意味着恒星和太阳的弱相互作用会逆转过来,中子+中微子→ 电子+质子。这其实是恒星和太阳中弱相互作用公式:中子→质子+电子+反中微子的逆公式。

在我们的量子引力论中,黑洞视界只是提供一个势垒,由于量子隧穿效应,产生的电子和质子迟早会重新跑出黑洞,这意味着黑洞其实会产生很强的辐射,比霍金辐射强得多,我们将理论的检验留给天文学家们去做。因此与被广义相对论“越描越黑”的黑洞不同,黑洞不是宇宙中有去无回的“地狱”,而是宇宙的“救世主”——如果你正在寻找“救世主”的话。你看到了,其实弱相互作用中极矢量的宇称不能守恒,否则黑洞就不会将弱相互作用逆转过来。现在宇称守恒又恢复了,为了“回敬”极矢量物理学对轴矢量的“傲慢与偏见”,我们建议将这一守恒定律称为“极矢量宇称的部分守恒(PCPC)”。Kidding! ^_^
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 楼主| 发表于 2012-12-6 10:40:38 | 显示全部楼层

《黑洞战争》

虽然信息在黑洞中是否丢失,这一争论起初确实是个看法问题,但现在科学界的看法已经在一种新范式上大体得到了统一。纵使原先的战争结束了,我对我们是否已吸取了其中所有重要教训还存有怀疑。弦论最恼人的未了之处,是如何将它运用到现实的宇宙中去。全息原理非常精彩地被马德西纳的反de Sitter空间理论所证实,但是现实宇宙的几何学却不是反de Sitter空间的。
大爆炸理论认为,我们生活在一个膨胀的宇宙之中,它带着宇宙视界和冒泡的小宇宙或许更像是一个de Sitter空间。眼下弦理论界无人知道如何将弦论、全息原理或者其他有关黑洞视界的知识,运用到宇宙视界上去,但是两者很可能有着深刻的关联。Susskind的猜想是,这些关联会涉及许多宇宙学难题的根基。Susskind希望有一天能再写一本书,解释最终这一切是如何结束的。

实际上,我们的量子引力论已经提供了最终的答案。准稳恒态宇宙模型本身就符合全息原理,描述宇宙的几何是“走钢丝”几何,也即椭圆几何、双曲几何和平直几何对偶的几何,宇宙中引力所在的四维椭圆几何就是一个大黑洞的视界,而大黑洞的身体则是双曲几何描述的——很像反de Sitter空间。
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 楼主| 发表于 2012-12-8 15:43:58 | 显示全部楼层

动态重正化与奇异金属态

通过动态重正化可以发现,其实宇宙中到处都有弦。动态重正化引起一维的涨落,当这种一维的涨落是物理的情形时,则相当于Peierls相变,有些时候由于能量最低原理,动态重正化会凝聚成一维的弦,看起来就像是Peierls相变。但动态重正化毕竟是一种三维的涨落,所谓“本性不改”,三维中套着一些一维的导带,所以生成的金属态有不均匀性的特点。

不过这恰好可以说明奇异金属态,费米液体的准粒子一般来说有效质量都不大,Peierls相变产生的等离激元的特点是质量趋于无穷,动态重正化生成的奇异金属态中准粒子的质量介于费米液体和Luttinger液体之间,因此,我们认为重费米子金属可能就是动态重正化的一种效应,属于动态重正化生成的轴矢量液体。正如程开甲在《超导机理》一书对超导元素所做的分析那样,这种情况应该是普适的,所有费米液体金属中其实都隐含了轴矢量液体。

只是,在BCS情况下,轴矢量的效应比较小,一直被大家忽视了;其实在传统超导体中已经有违反费米液体行为的情况发生了,例如氯化钠型和A15超导体,现在看来,A15型超导体的准粒子有效质量为一般金属中的上百倍,应该也属于轴矢量液体。
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 楼主| 发表于 2012-12-8 16:00:50 | 显示全部楼层

动态重正化与奇异金属态

其实,de Gennes和Leggett等人早就提醒过人们液晶、铁磁性、重电子金属和高温超导之间的相似性。现在看来,它们之间相似性的起因应该是动态重正化。证据可以在铁磁性中找到,轴矢量液体是一种偏局域态的液体,表象更加偏向于实空间表象,因此守谷享所说的自旋涨落重正化的统一理论实际上指的就是极矢量与轴矢量的对偶性,再加上动态重正化技术。

动态重正化相当于一种自旋-轨道杂化效应。在我们的统一理论中,狭义相对论和量子理论是直接融合在一起的,只不过对于低能情况,绝对速度不是光速,而是一种比光速慢得多的类似于声速的速度。这样有一个好处是,用Dirac方程无法推导出为什么铁磁性金属中的自旋-轨道耦合会那么强,而我们的理论中包含了广义(轴矢量)效应,由爱因斯坦-薛定谔对偶性,直接从量子力学可以推导出在轴矢量场比较强的情况下自旋-轨道耦合也应该很强。

实际上,我们认为,白矮星也应该属于奇异金属态。白矮星中对抗引力的因素是电子简并压力,也就是电子气体,但电子气体也是热的良导体,按照费米液体理论,白矮星应该很快就失去其热量,实际的白矮星保存热量可达100亿年之久,有些理论认为白矮星表面有一层隔热层阻止了热量流失。但我们认为这种理论解释白矮星的状态仍不自然,例如,天狼星B的表面温度达26000度。最合理的解释是白矮星处于奇异金属态,这样载流子的密度很小,热量流失就没那么快,还能够保持表面温度,白矮星上的引力场很强,由于动态重正化的因素,会在其内部产生很多轴矢量的导带弦,但弦分布并不均匀,生成奇异金属态也属当然。
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 楼主| 发表于 2012-12-9 12:31:11 | 显示全部楼层

强光辐射导致恒星黑洞消失

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怪事一桩:这颗磁星的前身为什么没能形成黑洞呢?

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