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相对论是否位于量子异国天音姫菜情调的源头?

物理学 2021-12-09 23:59:16

华沙大学 华沙和牛津大学的物理学家认为,概率的演化和量子力学的“不可能”现象可能起源于狭义相对论

信用:FUW 从一开始,量子力学就一直以其难以理解的独特性让我们惊叹不已

为什么一个粒子似乎同时穿过两个狭缝?为什么不能具体预测,只能谈概率的演化?根据华沙和牛津大学的理论家们的说法,量子世界最重要的特征可能源于狭义相对论,直到现在,狭义相对论似乎与量子力学没有什么关系

自从量子力学和相对论问世以来,物理学家们对这三个概念(三个,因为有两种相对论:狭义相对论和广义相对论)的不相容性失眠了

人们普遍认为,量子力学的描述才是最基本的,而相对论必须适应这种描述

医生

华沙大学物理系的安杰伊·德拉甘教授和

牛津大学(UO)的阿图尔·埃克特刚刚展示了他们的推理,得出了不同的结论

在《新物理学杂志》上发表的文章《相对论的量子原理》中,他们证明了量子力学的特性决定了它的独特性和非直觉的异国情调——更重要的是,在信仰上(作为公理)——可以在狭义相对论的框架内得到解释

一个人只需要决定某个相当非正统的步骤

阿尔伯特·爱因斯坦把狭义相对论建立在两个假设的基础上

第一个被称为伽利略相对论(请注意,这是哥白尼原理的一个特例)

这表明物理学在每个惯性系中都是一样的

e

静止或稳定直线运动的物体)

第二个公设是根据著名的迈克尔逊-莫雷实验的结果提出的,它要求在每个参考系中光速不变

“爱因斯坦认为第二个假设至关重要

事实上,至关重要的是相对性原则

早在1910年,弗拉基米尔·伊格纳托斯基就表明,只有基于这一原理,才有可能重建狭义相对论的所有相对论现象

我们系的安杰伊·西马查教授在1992年也提出了一个惊人的简单推理,直接从相对性原理走向相对主义

德拉甘

狭义相对论是一个连贯的结构,它允许三种数学上正确的解决方案:一个以亚光速运动的粒子世界,一个以光速运动的粒子世界和一个以超光速运动的粒子世界

第三种选择一直被拒绝,因为它与现实无关

“我们提出了这样一个问题:如果我们暂时不考虑物理或非物理的解决方案,而是把狭义相对论的一部分、全部以及超光速系统都当真,会发生什么?我们期待因果悖论

同时,我们确切地看到了那些形成量子力学最深层核心的效应

德拉甘和教授

克特

最初,两位理论家都考虑了一个简化的情况:时空有三个解族,但只有一个空间和一个时间维度(1+1)

在一个溶液系统中静止的粒子在另一个系统中似乎超光速运动,这意味着超光速本身是相对的

在以这种方式构建的时空连续体中,非确定性事件自然发生

如果在A点的一个系统中产生了一个超光速粒子,甚至是完全可预测的,向B点发射,在那里根本没有关于发射原因的信息,那么从观察者的角度来看,在第二个系统中,事件从B点到A点运行,所以它们从一个完全不可预测的事件开始

事实证明,类似的效应也出现在亚光速粒子发射的情况下

两位理论家还表明,在考虑了超光速解之后,一个粒子在多条轨道上的运动自然同时出现,而对事件过程的描述需要引入一个概率组合振幅的总和,这表明存在状态叠加,这种现象迄今为止只与量子力学有关

在三个空间维度和一个时间维度(3+1)的时空情况下,也就是对应我们的物理现实,情况就比较复杂了

原始形式的相对论原理没有被保留——亚光速和超光速系统是可以区分的

然而,研究人员注意到,当相对论原理被修改为“以局部和确定性方式描述事件的能力不应取决于惯性参考系统的选择”的形式时,它将解决方案限制在(1+1)时空中考虑的所有结论仍然有效的情况下

“顺便说一句,我们注意到了对个体维度角色的有趣解释的可能性

在观察者看来超光速的系统中,一些时空维度似乎改变了它们的物理角色

只有超光速的一个维度具有空间特性——粒子沿着它运动

其他三个维度似乎是时间维度

德拉甘

空间维度的一个特征是,粒子可以向任何方向移动或保持静止,而在时间维度中,它总是向一个方向传播(我们在日常语言中称之为老化)

因此,具有一个空间维度(1+3)的超光速系统的三个时间维度将意味着粒子不可避免地同时老化三次

从亚光速系统(3+1)观察到的超光速系统(1+3)中粒子的老化过程,看起来就像粒子像球面波一样运动,导致了著名的惠更斯原理(波前上的每个点都可以被视为新球面波的来源)和粒子波二元论

“当考虑与一个看起来超光速的系统有关的解决方案时,所有出现的奇怪现象,其实并不比普通人所接受的、经过实验验证的量子理论早就说过的话更奇怪

相反,考虑到超光速系统,至少从理论上讲,从狭义相对论中推导出一些量子力学的假设是可能的,这些假设通常被认为不是由其他更基本的原因引起的

德拉甘总结道

近一百年来,量子力学一直在等待一种更深层次的理论来解释其神秘现象的本质

如果福娃和UO的物理学家提出的推理经得起时间的考验,历史将残酷地嘲笑所有的物理学家

几十年来寻找的“未知”理论,解释了量子力学的独特性,将是从量子理论的第一个工作中已经知道的东西

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