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[建议] 量子色动力学

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发表于 2012-11-27 10:43:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
近年来,在许多物理学家中间增长着一种信心,即他们找到了一种强相互作用的理论。这个理论称为量子色动力学(QCD)。他们奢望QCD将对强作用提供一个完善的描述,就像过去量子电动力学(QED)曾对光子和电子相互作用提供了非常精确的计算一样。如果这种希望实现了,就是理论物理的一个巨大的胜利。目前,我们离实现这个希望还很远。QCD是正在寻找的拉格朗日场论。
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对QCD的束缚态物理,不存在什么可以敌得上QED中的Feynman规则以及微扰近似级数那样的东西。严格地定义这种理论,还有更多的困难。根据QCD理论,所有强作用粒子都是一种称为夸克的、永远禁闭起来的组分的束缚态。迄今为止还没有人证明单个束缚态的存在,更不用说去证明相对论的,3+1维的量子场论中的禁闭性。于是局外人就会惊奇,为什么这个理论吸引了理论物理学家的注意。

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 楼主| 发表于 2012-11-27 12:56:40 | 显示全部楼层

线性量子场论

从几个方面来理解,都需要引入线性量子场论。首先是核子的自旋问题,我们知道,多细胞生物的细胞-细胞相互作用都是高度非线性的,通过动态重正化可以得到多细胞生物的自旋为1/2。核子的结构肯定比生物简单的多,用动态重正化和庞加莱复现原理来破解自旋之谜更简单。我们关心的是,生物符合庞加莱复现原理,是以宇宙环境中的熵加速增加为代价的,因此生命体肯定不是“永动机”。但是,从目前已有的各种实验数据来看,质子的寿命肯定是无限的,肯定是一种“永动机”,这也就意味着核子中的基本场肯定是线性的。

QCD是一种非线性场,因此夸克和胶子的动态组合只能构成半群,半群是没有逆的。唯一的办法是用一种幂算符将夸克和胶子整体地从时空中一点搬移到另一点,于是夸克和胶子的集合构成了一个范畴,而幂算符是自伴(self-adjuntion)的一对产生和湮没算符。

这可以解释夸克禁闭问题,只有幂算符才是量子力学的自伴(self-adjoint)算符,属于量子可观察量,单独的夸克和胶子不再是量子可观察量。这意味着夸克具有“预层”的性质,可以称为“层子”,但预层性质只是夸克禁闭的一半原因,因为原子核中的中子也有预层的性质——它们不再是自由粒子;夸克禁闭的另一半原因是电荷量子化,原子核中的质子和中子虽然也是层子,但它们有独立的电荷;核子整体的电荷是量子化的,因此夸克是禁闭的。

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 楼主| 发表于 2012-11-30 13:20:36 | 显示全部楼层

问题出在哪里?

问题在于极矢量量子场论中的螺旋性是相对于极矢量的Poyting矢量定义的,所以,他们得出一个轴矢量导致螺旋性极大破缺的结论。实际上,在电子-正电子湮灭的例子中,如果按照轴矢量的Poyting矢量来定义螺旋性,则会推导出极矢量导致螺旋性极大破缺的结论。那么,到底是极矢量还是轴矢量导致了螺旋性的极大破缺?看起来这似乎是一个“公说公有理,婆说婆有理”的纠纷。
其实,从全息原理的角度,弱相互作用中信息根本就没有丢失,只是大自然使用了中微子的螺旋性来标识原来相互作用中的电荷是正电荷还是负电荷,这是一个“一举两得”的方案,由于中微子没有质量,这个方案是可行的。因此答案就是假如我们根据极矢量与轴矢量的对偶性来定义一个宇称的话(不妨称之为极-轴宇称),那么极矢量和轴矢量都不会导致这个宇称破缺(这同负负得正的道理一样)。
我们认为,极矢量物理学界似乎对轴矢量场存在着一种“傲慢与偏见”,其结果是导致量子场论蒙羞,在极矢量量子场论中所有其它的对称性都很完美,为什么偏偏这个对称性极大地破坏呢?这就好像韩国第一大美女金喜善处处都很完美,唯独长了一个癞痢头一样。其实从极矢量与轴矢量对偶的角度来看,大自然在弱相互作用中没有破坏任何守恒定律,极矢量的宇称守恒定律是“人造的”幻觉。

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 楼主| 发表于 2012-12-1 09:55:16 | 显示全部楼层

庞加莱原理

庞加莱原理认为,两个反方向飞行的光子之间产生的引力是牛顿引力的4倍,从量子力学的相干叠加原理可以很容易推导出这个结果,这是R. Feynman关于吸收体理论梦想的一个完美的现代化版本。毋庸置疑,这个结果很完美,但大自然真是这样设计的吗?证据呢?

证据就在原子核物理中,在数学上,两个反方向飞行的光子可以用SU(2)群描述,可以将两个反方向飞行的光子的对称性变换成正、负电荷之间的对称性。但我们知道,实际的正、负电荷(即正、反粒子)很快就会相互湮灭。同样,两个反方向飞行的光子也会很快远离而去。那么有什么办法让这两个光子保持住它们的位置不互相远离呢?或者等价地说让两个正、反电子互相湮灭成两个光子后又由于真空极化产生出正、反电子对呢?

一种办法是让两个光子或正、负电子对在一个小黑洞中存在,这样它们就不会相互远离。大自然采用了一种更加巧妙的办法。让两个光子的其中之一与正电荷或者负电荷相结合,不难看出来这正是π介子的情形,这可以解释反常问题。对于正、负π介子而言,一个方向的光子与电荷相结合时会导致对称性稍微破缺,因此带电π介子只能通过弱相互作用衰变,对于中性π介子而言,极矢量的SU(2)群和轴矢量的SU(2)群恰好重合,于是可以湮灭成两个光子。这个结果可以解释量子反常,另外,同位旋对称性可以通过庞加莱原理推导出来。
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 楼主| 发表于 2012-12-6 10:39:20 | 显示全部楼层

从涨落到有序

格点QCD理论依靠“蛮力”可以计算出核子的质量,结论是核子质量90%以上是相互作用给出的。但是,格点QCD理论继承了量子场论的缺点,需要一个充满了量子涨落的真空态。我们知道,用辩证唯物论的方法计算和用半唯心的极矢量二次量子化方法计算核子质量是等价的,那么,怎样用唯物论的方法代替半唯心的极矢量二次量子化方法呢?
大自然还向我们展示了另外一种使用“蛮力”解决问题的方法——即生命本身,我们知道,热涨落是杂乱无章的,以布朗运动为代表,朝向各个方向的分子热运动都有。按照Prigogine的理想,涨落导致有序,这种涨落应该是大家朝向一个方向看,也即一种宏观量子涨落,生命本身是这种宏观涨落的一个典型例子,正如Prigogine《从混沌到有序》中描述的黏菌的例子和白蚁筑巢的例子一样。
实际上,大家朝向一个方向努力,比各自为政更加节省能量,以黏菌为例,食物充足时,黏菌喜欢各自为政,只有当食物匮乏时,黏菌才会变成一个类似于准多细胞的集合体。一个多细胞生物的所有细胞消耗的能量一般来说,比相同数量的细菌消耗的能量要少。更重要的是,当这些细胞构成一个集合体时,我们可以将生命的所有特征——例如其质量、自旋等——都当成描述宏观量子涨落的量子数。
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 楼主| 发表于 2012-12-6 12:34:36 | 显示全部楼层

小鬼和大鬼

通过动态重正化,显然,核子的自旋、质量等都是其“宏观”量子数,这就需要一个新的虚幻鬼量子。我们将Faddeev-Popov的鬼称为“小鬼”,而将这个鬼暂且称为“大鬼”,“暂且”的意思是指我们发现宇宙中几乎所有的天体都是自旋,包括宇宙本身,由于引力是三维的,都需要线性化,因此这些天体产生的鬼显然要比核子中的“大鬼”大得多。为什么动态重正化意味着一个“大鬼”呢?
这个“大鬼”的正式学术名称应该是“幂鬼(Exponential Ghost)”或者“预层鬼(Presheaf Ghost)”,它们是幂算符产生的鬼,幂算符又是预层算符。波函数(|薛定谔鸡>+|薛定谔蛋>)/√2实际上包含两个流,由|薛定谔鸡>→|薛定谔蛋>的流和一个由|薛定谔蛋>→|薛定谔鸡>的流,类似于单粒子(QCD中的夸克-胶子)中的圈图,所以也会产生一个“大鬼”粒子的贡献。正如我们前面所分析的,有个“大鬼”之后,我们可以很自然地得到核子的自旋和夸克禁闭的结果,QCD传播子变成了胶子-鬼的完全传播子。
重要的是,我们知道,Faddeev-Popov的“小鬼”服从反对称统计,极矢量量子场论中从未考虑过鬼粒子的贡献,通常这个统计是被忽略了的。由于“小鬼”们要经过牛顿-庞加莱统计凝聚成“大鬼”才能够构成核子,从“小鬼”身上我们立刻发现“小鬼”既服从牛顿-庞加莱统计也服从Maxwell-Boltzmann统计(即轴矢量的超对称性),这来源于牛顿-庞加莱统计与Maxwell-Boltzmann统计之间的对偶性,于是我们知道,人们一直以为是经典统计的Maxwell-Boltzmann统计其实是一种量子统计。
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 楼主| 发表于 2012-12-9 12:10:57 | 显示全部楼层

小鬼和大鬼

极矢量量子场论允许无限制使用产生和湮灭算符,要不是极矢量量子场论的顶级专家们知道自己“脑筋不正常”,这种逻辑和“人类”的逻辑差不多:“人类”认为地球的资源是无限的,喜欢无限制地复制那些消耗地球“内存”的东西:例如汽车、飞机等;另外“人类”还认为钱也能生钱,制造出次级信贷,终于引发了金融危机。由于规范多算问题,必须对规范场位形加以限制,为了恢复幺正性,Faddeev-Popov的方法是只允许轨道相交一次。

恰好辩证唯物主义的线性逻辑很自然地提供了限制条件,线性逻辑尊重资源有限的事实,产生和湮灭算符总是成对产生的,类似于Wick定理的情况,极矢量的Fock空间与轴矢量的Girard空间是可以相互映射的,当从Fock空间映射到Girard空间时,线性逻辑中的产生和湮灭算符是幂算符,这样轨道只相交一次的条件就变成了与幂轨道只相交一次:大鬼。

其实宇宙中还有很多大型天体携带的鬼,它们都比这个大鬼大得多,最大的鬼是宇宙本身,哈勃得出宇宙膨胀的结论是因为他认为光子属于自由传播子,其实光子在飞行过程中不是自由的,很明显的理由是光子肯定被禁闭在宇宙之中。因此需要考虑光子的完全传播子,光子与宇宙大鬼的耦合是完全传播子,这样可以得到哈勃红移是因为宇宙有自旋的结论。
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 楼主| 发表于 2012-12-11 09:45:13 | 显示全部楼层

为什么存在三种颜色

为什么存在三种颜色,而不是两种或四种抑或是其他种数呢?这与颜色的视觉效果依赖于三原色无关。如我们前面提到的,颜色标签是任选的,而且与你我所看到的颜色无关。事实上,没有人确切知道为什么是三种;这些神秘的未知的东西告诉我们,离全面了解基本粒子还差得很远。但是从它们结合形成核子和介子的方式,我们可以知道夸克有三种且仅有三种颜色。
从轴矢量物理来看,夸克有三种颜色的理由很明显,轴矢量场本质上是三维的,相当于SU(3)对称性,但是光子和胶子服从狭义相对论,在狭义相对论中胶子没有静止坐标系,使用我们的“走钢丝”几何,可以使得胶子看起来像弦,由于胶子坚持它的相对坐标,这样弦只能是一维的。这样,轴矢量的三维只能由三种颜色表示。另一方面,从组分夸克和流代数模型来看,由于夸克的电荷为1/3的倍数,分母上出现了因子3,根据爱因斯坦-薛定谔对偶性,我们知道,分子上也应该出现3,对应于三种颜色;这个结果是流代数最先得到的,事实上正是流代数最早要求有三种颜色,我们从另一方面得到了同样的结果。
随着粒子物理的日渐流行,夸克也开始被公众所熟知。但是如果一定要我猜哪种粒子能提供关于隐藏机制的最好的线索,我会将宝押在胶子上面。那黏糊糊的一对正负极会告诉我们什么呢?
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 楼主| 发表于 2012-12-15 09:53:03 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

随着我们对统一场论理解的深入,事情变得似乎越来越“奇怪”,无独有偶,还有一大堆看起来也很奇怪的结论,例如弦理论、圈量子引力等。我们的一个“奇怪”发现似乎是完成统一场论整合的登天途径:黑洞的视界会恢复破缺的弱CP对称性。这样一来好了,假如光子位于黑洞的外部,代表的是电磁力;假如光子位于黑洞视界上,代表弱相互作用;假如光子位于黑洞的内部,代表的是强相互作用。直观地理解,这似乎也是理所应当的;假如光子位于黑洞的内部,必然会被黑洞所禁闭,看起来像是胶子。

所以这个“奇怪”的发现应当是统一理论的试金石,弦理论到底是“美女”还是“野兽”?全世界无数弦理论家经过了数十年的努力完成的理论中,哪些属于“数字”、哪些属于“物理”?都将在整合中一览无遗,这对于弦理论来说是前所未有的机遇和挑战。

如果黑洞的视界会恢复破缺的弱CP对称性,就意味着黑洞的视界可能就是传说中的TeV膜,这正是电弱统一的能标。那么大统一的能标在哪里呢?肯定在黑洞的内部,直观上这一点也容易理解,黑洞的内部肯定比黑洞的视界能量要高,那么大统一能标到底在黑洞的何处?
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 楼主| 发表于 2012-12-15 10:19:56 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

实验证据和理论思路都是有的。动态重正化看起来是普适的,动态重正化产生的能隙相当于弱Peierls相变,沿着地球或太阳的径向方向动态重正化会生成一条指向矢,当弱Peierls相变和指向矢合二为一时类似于强Peierls相变。因此,包括地球和太阳在内的所有天体似乎都处于奇异金属态,这有助于解释地球大气层的“能量困难”和“传递困难”,也有助于解释太阳大气层的加热机制等老大难问题,奇异金属态肯定有利于热的传导和输运。

数学上,这意味着我们必须在几何的框架下完成整合,这肯定是爱因斯坦喜欢看到的结果。电弱统一理论是可以改造成一种几何的理论的,重正化常数可以被认为是一种射影几何(对于动态场而言)或反演几何(对于准静态场而言)中的距离。另外,Weinberg-Salam理论认为,中子到质子的衰变中只有一个夸克变化了,另外两个夸克只是无所事事的旁观者;按照几何理论,中子中的三个夸克其实都参与了中子的衰变,Weinberg-Salam理论是低能标的近似。

所以,看起来理解电弱统一能标(TeV)下的物理不会有太大的困难。真正麻烦的还是大统一能标,这时,我们又得到了一大堆“奇怪”的结论,例如核子本身可能就是一个小黑洞。
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 楼主| 发表于 2012-12-16 13:27:52 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

为了看清黑洞视界与TeV膜之间的联系,最好将Weinberg-Salam理论用新语言重新表述一下。在Weinberg-Salam理论中,V-A翻译成“矢量-轴矢量”,我们则翻译成“极矢量-轴矢量”,这样做的好处是,我们可以定义一个“极-轴宇称”,相对于极矢量的Poynting矢量定义的宇称在弱相互作用中极大地破缺,而“极-轴宇称”在弱相互作用中并不破缺。

当然,上面的改变只有字面上的意义,本质的意义出现在黑洞视界上。在黑洞视界上,极矢量场(以光子场代表)与轴矢量场(即引力场)恰好相等(在非对易几何中,它们相等,但在原始的Weinberg-Salam理论中,它们并不严格相等,不过这些只是细节问题),这类似于地球上的“第一宇宙速度”,恰好可以恢复成Weinberg-Salam模型,因此黑洞视界与TeV膜等价。你看,引力与弱相互作用就这样奇妙地统一了,问题是大自然真的是这么设计的吗?

当然,这只是理论的结果,按照我们前面的分析,所有天体都处于奇异金属态,黑洞视界只有在一些细丝上才等价于TeV膜,这会大大降低实际黑洞的势垒,黑洞吃进反中微子后由中子变成的电子和质子更容易穿透黑洞视界的势垒发射出来。我们将对于理论的验证工作留给天文学家去完成,将如此完美的统一结果枪毙是一件十分残忍的事情,谁能下得了手?
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 楼主| 发表于 2012-12-17 10:43:32 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

学习量子力学的人都知道,千万不要被量子力学中那些奇怪的结论所吓倒,因为后面可能还有更奇怪的。作为统一场论也是如此,统一发生在了所有物理学家都没有预料到的地方,我们打开了一道通往一个奇幻世界的大门,出现一些所有人都没有见过的奇妙风景也是理所应当。问题是这些是风景还是幻觉?其实辨别是风景还是人造的方法根本不用通过大脑,每天地球上无数真正的风景被破坏,而那些人造的风景却可以买上千万美元,但假的终究是假的。

话说量子规范理论与广义相对论的结合变成了20世纪所有物理学家的梦想。通俗地讲,量子规范场论认为大自然是“理想主义者”,统一发生在一个内禀空间中;广义相对论则认为大自然是“现实主义者”,统一发生在一个几何空间中。所以统一场论的目标就是寻找“理想”与“现实”是如何结合起来的。大自然肯定有她的办法,大自然肯定不会患上“精神分裂”;但是所有的物理学家中没有人知道大自然采取了何种办法将两者结合起来,所以为了寻找这个问题的答案却几乎使几代世界上顶级的物理学家们患上精神分裂。

弦理论并非终极理论,只是有一些合理因素。
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 楼主| 发表于 2012-12-17 11:09:03 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

在内禀空间中庞加莱原理可以表述成SU(2)群,但庞加莱原理毕竟是替代了广义相对论的绝对时空观的产物,也可以发生在几何空间中,与电磁规范U(1)群结合就变成了SU(2)╳U(1)群,这正是电弱统一理论的规范群。于是在黑洞视界上引力与弱力的统一也就理所当然。

这下子我们那些看似奇怪的结论也就有了理论根据。一是全息宇宙模型,在全息宇宙模型中,我们的宇宙其实生活在一个虚拟的五维黑洞的四维视界上。二是WIMPs粒子,按照我们的推理,WIMPs应该是无电荷、无色无味的夸克,WIMPs的质量应该在几MeV;另一方面,按照冷暗物质宇宙模型,WIMPs的质量比10MeV稍微大一些,计算星系与宇宙演化的结果可以与观测的结果相符,这小小的差异,可能是我们的粗糙估计忽略了某些因素引起的。

从弱相互作用也可以推导WIMPs的某些性质。弱相互作用中包括V-A两项,简单地丢掉V项,剩下A项,就是WIMPs粒子。但是仅仅简单地丢掉V项,可能也会将孩子和洗澡水一起丢掉,太阳物理观测表明,太阳上的中微子实际上与太阳的磁场有小小的相互作用。从弱相互作用出发推导出的WIMPs类似于一种“视界粒子”,是一个自旋为1/2的粒子和一个自旋为0(类似于Higgs)的粒子的复合粒子,自己就是自己的Higgs(汤川耦合常数为1)。
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 楼主| 发表于 2012-12-18 10:14:09 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

20世纪初,物理学家卢瑟福有句充满物理学自豪感的名言:“科学分为两种:物理学和集邮”。讽刺的是,卢瑟福明明做出的对物理学的贡献,却获得了诺贝尔化学奖,但从他的豪言壮语中可以看出,他从未将自己当成化学家。广义相对论认为时空是平滑的,但是量子场论专家们却喜欢通过显微镜看世界,在显微镜下,时空一点儿也不平滑,充满了量子涨落的泡沫。

这样的冲突是所有物理学家都无法容忍的,但自从20世纪到21世纪,物理学家们只找到了一些类似于集邮的方法来对付这个问题。在20世纪末的时候,Gell-Mann感叹说,物理学正变得越来越像集邮。能否找到精确地方法描述量子规范场与引力场的统一呢?

马德西纳找到了一种精确地统一规范场和引力场的方法。在一个空想的黑洞的视界上,引力场与规范场精确对偶。由于是空想的Utopia,人们并不知道,在物理现实中,这种对偶性意味着什么,因为马德西纳的黑洞是一种五维的黑洞,反de Sitter时空看起来也不像是现实中的时空。我们找到了一个现实的规范场与引力场对偶的理论,即在黑洞视界上,引力场与弱相互作用规范场精确对偶,此时的引力场和弱相互作用规范场都是物理世界中的实物。
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 楼主| 发表于 2012-12-18 10:39:25 | 显示全部楼层

奇怪的还是奇妙的统一?

从某种意义上说,我们的理论八成是对的。这里要讲一个与弱相互作用有关的趣事,当诺贝尔奖委员会决定将诺贝尔奖授予Weinberg和Salam时,Weinberg-Salam理论预言的带电流W和中性流Z还没有找到,显然诺贝尔奖委员会将诺贝尔奖授予Weinberg和Salam是一次极大的冒险。后来费米实验室和CERN的大型加速器终于在1984年找到了矢量玻色子W和Z后,诺贝尔奖委员会才长舒了一口气。

从某种意义上来说,诺贝尔奖委员会这样做其实并不算冒险,因为Weinberg-Salam很完美,假如与事实不符似乎是“天理难容”。从这个意义上来说,现在我们也找到了一个弱相互作用与引力精确对偶的理论,这个理论也非常完美,假如与事实不符似乎也是“天理难容”。

一些细节是有趣的。Goldstone本人对弱相互作用理论颇有微词,认为Higgs粒子不能满足Goldstone玻色子的性质,在引力和弱力的对偶理论中,由于转动对称性破缺生成的牛顿引力子却非常像Goldstone玻色子,因为牛顿引力子的质量也是0。另一方面,你却可以将整个黑洞看成是一个自旋为0的Higgs粒子,显然这个超级Higgs粒子比起电弱统一能标要求的Higgs重得多,足以解释规范等级问题。
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 楼主| 发表于 2012-12-20 15:42:15 | 显示全部楼层

引力辐射与放射性衰变

乍一看,你可以会认为引力辐射与放射性衰变一点儿也沾不上边。但是,按照庞加莱原理,这两种现象之间满足部分等价关系。我们知道,引力不会产生偶极辐射(这也是我们认为牛顿引力子是左-右手配对的微观依据),只会产生四极辐射,即获得诺贝尔物理奖的PSR1913+ 16中子星的轨道周期变化证实的广义相对论的预言。

考虑两个反方向飞行的光子通过引力相互作用,按照量子引力论,它们只能通过自旋为2的爱因斯坦引力子相互作用,牛顿引力子的贡献为0;光子的自旋为1,两个光子的相对速度两倍于光速,假如爱因斯坦引力子也以光速运动,那么永远也追不上两个光子飞离的速度,爱因斯坦引力子不可能完成Mission Impossible,答案是这个爱因斯坦引力子是由两个光子合成出来的。此即庞加莱原理的基本假设,当然这并不意味着有超光速运动这回事。

氦4原子核(即α粒子)由两个质子和两个中子组成,实测的α粒子轨道角动量包括96%的s波贡献和4%的d波贡献。考虑这4%的d波是怎样产生的,质子和中子之间配对的最稳定状态是质子与中子的自旋平行构成一个自旋为1的态,这样其中一对质子和中子配对成自旋为1的态,另一对质子和中子也配对成自旋为1的态。
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 楼主| 发表于 2012-12-20 16:01:05 | 显示全部楼层

引力辐射与放射性衰变

由于α粒子的自旋为0,因此一个质子-中子对的自旋肯定与另一个质子-中子对的自旋抵消,实验测量到的α粒子像一个扁椭球体。按照极矢量的自旋相加法则,自旋抵消会便什么也没有了,但是按照庞加莱原理,极矢量的自旋抵消后恰好剩余出一个d波来。于是,我们便得到α放射性衰变其实是引力四极辐射的一个微观版本这样一个奇妙的结论(部分等价)。

再看与β衰变相联系的所谓乌卡过程(乌卡是巴西里约热内卢的一家赌场,以赌客的钱会被莫名奇妙地转走而闻名),人们认为新生中子星的内核能量会在1天内被这个乌卡过程偷运走,导致内核温度迅速下降。乌卡过程是指质子变成中子,中子再变回质子,其间释放出中微子及反中微子;由于新生中子星的内核温度很高,这个过程较容易发生。

不过我们认为,一种类似于乌卡过程的中微子过程在太阳上也会发生,那就是中微子-反中微子有可能会湮灭成一个实牛顿引力子。轴矢量与极矢量遵从不同的自旋叠加法则,这个过程与方向有关,一对同向的中微子-反中微子会湮灭成实牛顿引力子,而反向的中微子-反中微子则与Z玻色子等价,实验证实Z玻色子总是衰变成一对反方向飞行的中微子-反中微子。
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 楼主| 发表于 2012-12-23 11:15:53 | 显示全部楼层

虚粒子

在大爆炸理论“证据确凿”、获得一场场“伟大胜利”并且“深得民心”的年代,有一个由量子场论得出的结论却成为了大爆炸理论的Achilles的脚后跟,量子场论计算出的真空能量是实际观测值的10的120次方倍,使得Big Bang看起来“有可能”是施瓦辛格口中的Big Mistake。我们的理论虽然并不承认大爆炸,却与宇宙标准模型在很多情况下是兼容的。

例如,宇宙中确实存在很多伽马射线暴。大爆炸理论认为宇宙本身诞生于一个巨大的白洞,我们的理论认为宇宙中的黑洞很多时候表现得确实像白洞,这样就不需要暴涨理论了,现在很多物理学家已经认识到暴涨理论存在的问题了。化解量子真空危机的方法又导向了我们那个奇怪的宇宙学模型,这与量子场论对于虚粒子的认识密切相关。

量子场论认为,你可以随意地产生或湮灭一个虚粒子。描述牛顿引力场的几何是单重椭圆几何,假如我们的宇宙生活在一个虚拟的5维黑洞的视界上,意味着这个黑洞的对径点是等同的。在真实宇宙中,对径点离我们非常遥远,那里发出的光是无限发散的,事实上,我们根本没有可能看到对径点,因此爱因斯坦最初的封闭宇宙学模型认为天文学家能够通过望远镜看到自己的后脑勺这一说法只能当作笑话一笑了之。
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 楼主| 发表于 2012-12-23 11:51:37 | 显示全部楼层

虚粒子

由于对径点十分遥远,任何虚粒子都无法到达对径点,任何会衰变的实粒子也无法到达对径点,只有电子和质子有可能。但是宇宙对径点(对于宇宙中每一点都成立)却对量子场论的逻辑施加了很强的限制,迫使量子场论从唯心主义的逻辑向辩证唯物主义的逻辑转变,体现在二次量子化上,是用Girard空间替代Fock空间。

实的对径点无法到达,那么暂时用一个虚的对径点来代替,在波函数的语言里这意味着|薛定谔鸡>是|薛定谔蛋>的对径点。可以看出这种从唯心主义的逻辑向唯物主义的逻辑转变的意义,在极矢量量子场论里,类似于次级信贷那种可以用钱生钱的逻辑,允许虚粒子向真空借能量,只要将能量再还给真空就可以了。但有了对径点后,虚粒子只能向|薛定谔鸡>借能量,然后再还给|薛定谔蛋>,量子场论的基态不再是|0>到|0>的跃迁,而是|1>到|1>的跃迁。

由|薛定谔鸡>到|薛定谔蛋>的演化过程会在世界线上留下一条无穷远直线,看起来非常像弦。我们知道,当QCD理论诞生后,弦理论家们便灰溜溜地躲到了普朗克尺度下。事实上,QCD理论无法解释一些问题,例如对于低能核物理,由雷杰理论派生出的坡密子比QCD实用得多,通过唯心论向唯物论的转变,很容易看清:弦和QCD是同一种理论的两个不同方面。
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 楼主| 发表于 2012-12-29 08:06:10 | 显示全部楼层

规范等级问题

规范等级问题是最令物理学家们头痛的问题之一,不知道耗费了多少物理学家的脑细胞,至今没有解决。弦理论虽然提出了若干方案,但无法证实,只能算是数学,与物理现实相去甚远。完成了引力场量子化后,我们发现了一个较为完美的解决方案,但要先克服一个心智障碍。心智障碍与黑洞有关,几乎100%的天文学家相信黑洞肯定存在,但没有一位天文学家能够拿出确切的黑洞存在的证据,在这种情况下,选择逃避么?黑洞是绕不过去的。同样,我们也得到了一些有关黑洞的奇妙结论,估计一时天文学家们也给不出证据。Wilczek说:“请求宽恕的人比请求许可的人更值得祝福”。我们也必须像天文学家们那样迎着困难上。

我们推导出的暗物质粒子是一种视界粒子,大自然为什么如此偏爱黑洞视界呢?终于明白,原来这与规范等级有关。在黑洞视界上,弱作用规范场与牛顿引力场对偶。由牛顿引力子到爱因斯坦引力子需要跨越一个等级。以水星为例,牛顿引力子导致水星围绕椭圆轨道运动,而爱因斯坦引力子导致水星的轨道进动,水星的轨道进动是一个非常小的量。假设有两种与牛顿引力子和爱因斯坦引力子类似的轴矢量规范粒子服从轴矢量的角动量叠加法则,叠加的结果(2+0)/2=1看起来非常像胶子,这意味着从自旋0到自旋2确实要跨越弱作用到强作用的规范等级(约13个数量级)。有趣的是,LHC发现的“疑似Higgs”粒子看起来倒像是为我们提供了证据,因为爱因斯坦引力子是由两个反方向飞行的光子合成出来的。
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