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梅晓春
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时间箭头起源之谜获破解

(2012-05-13 07:43:43)
标签:

时间反演不对称

量子力学

量子场论

统计物理学

电磁相互作用

时间箭头起源之谜获破解

  

     福州原创物理研究所

 

我所梅晓春先生20121月在美国《 Journal of Modern Physics 》发表一篇题为量子场论三阶顶角重整化过程的时间反演对称性破坏的论文。此前梅先生在《中国科学》20075月期上发表题为“电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏”的论文。梅先生另外一篇题为综述性的文章近期将在欧洲《Electromagnetic  Radiation》专题文集中发表。文中讨论了电磁推迟相互作用产生的时间反演对称性破坏对非线性光学,激光和非平衡统计物理学基础的影响。困扰物理学一百多年的宏观物质系统时间箭头起源之谜被破解。

时间箭头问题就是所谓的宏观物质系统演化过程对时间反演不可逆性的起源问题。这是物理学上一个历史悠久,非常著名的难题。一百五十多年以来,这个问题困惑了无数的物理学家。从玻尔兹曼到普里高津,许多物理学大师费尽毕生精力,都无法真正解决。按目前物理学的看法,除了中性KB介子弱衰变等少数过程外,微观粒子间的相互作用过程对时间反演是对称的。然而在实际的宏观系统中,人们所见的是大量的耗散性和不可逆现象。热力学第二定律表明,在孤立系统的演化过程中熵单调增加,过程是不可逆的,就产生了所谓的不可逆性佯谬问题。

长期以来物理学界普遍认为电磁相互作用过程对时间反演是不变的,然而这种看法实际上是不正确的。众所周知的一个事实是,电子在导体中运动是要发热的,电阻导致热耗散。这是一个典型的不可逆过程,显然涉及到电磁相互作用。事实上人类日常生活于其中的物质系统都受电磁力的支配,因此所有的热现象都是电磁相互作用的结果。奇怪的是一百多年来物理学家对此视而不见,坚持认为电磁相互作用对时间反演是可逆的,原因在于现有时间反演对称性理论本身有问题,

梅晓春证明电磁相互作用中存在时间反演对称性破坏的因素,宏观过程不可逆的根源在于微观过程的时间反演不对称。在量子力学方面,梅晓春证明考虑到电磁推迟相互作用后,光的受激辐射与吸收的高阶过程对时间反演是不对称的。给出新的公式修改了爱因斯坦光的受激辐射与吸收理论,为激光和非线性光学提供更为合理的理论基础。在量子场论方面,梅晓春证明电磁相互作用三阶顶角重整化过程破坏时间反演对称性,因此量子场论高阶过程也是不可逆的。

梅晓春的这项研究成果是颠覆性的,对物理学具有具有非常重要的意义。就如欧洲《Electromagnetic Radiation》文集审稿人所说,“它将引发和推动未来的研究”。其中的一个重要的应用在非平衡统计物理学方面。

虽然平衡态统计物理学已经得到高度的发展,非平衡态统计理论至今还不是一个完备的统一的理论,它还没有一个真正合理的基础。我们即不知道如何正确地描述一个系统从非平衡态到平衡态的演化,不知道如何定义一般系统的非平衡熵,更不知如何解决著名的可逆性佯谬问题。梅晓春通过引入不可逆的电磁推迟相互作用力,建立对时间反演不可逆的修正的刘维方程,将经典非平衡态统计物理学建立在微观第一性原理的基础上,完成平衡态与非平衡态统计物理学的统一,彻底消除统计物理学中长期存在的可逆性佯谬。

梅晓春实际上已经完成了这个工作,许多后续的论文将陆续发表,有兴趣者可在《中国预印本服务系统》(http://prep.istic.ac.cn/main.html?action=index)中查询。量子场论三阶顶角重整化过程的时间反演对称性破坏》一文英文版下载地址为:

http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=17103

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