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(2020-10-23 13:44)

穿越未来

写下这个题目的之前,其实我还有两个选择,一个是《奔向未来》,一个是《走向未来》,但都觉得不够点题。因为,在一般情况下,人人都能走向未来,人人也都正在奔向未来。而相对论所讲的情况可能与一般情况不同。在相对论看来,运动的物体时间过得慢,尤其是接近光速时间近乎停滞。那么,如果你高速运动时,你可能老得很慢。当你20岁时,你常速下或静止状态下可能己经100多岁。这样你是否有机会以20岁的年纪造访100岁的你。这才叫做穿越未来。指的是高速物体,能以更少的时间,到达低速物体的未来。

咋一看这会有什么问题!高速的当然比低速的先到达呀,当然没有问题。嘿嘿!你上当了!问题就隐藏在其中。所谓时空穿越,是问的高速物体能否以更快,或更短的时间造访低速物体的未来。你发现了吗?这里面时空是不统一的,存在高速和低速等不同物体的时空吗?时空是多元的吗?不同速度对应不同的时空吗?时空不是外在的,自在的物质存在背景吗?这么一问,是不是问题就复杂了?

让我们先一来回顾一下相对论的一个悖论,双生子佯谬。地球上的

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第六十一章 圆周上的量子态

前面讨论的都是直线传播的波的量子态,既若没有振动场作用,粒子在传播场的作用下沿直钱运动。这条直线就是振动平衡点连成的线,叫平衡线,也可称之为波的轴线。那么,若粒子在传播场的作用下沿曲线运动时,粒子是否具备量子态呢?

当粒子在传播场作用下做曲线运动时(指仅有传播场作用时),粒子的运动轨道仍是传播场与振动场复合作用的结果,粒子以波状曲线运动,波上各点粒子以该曲线上的点为平衡点振动,该曲线就是波的轴线。振动场的方向(振动方向)若与轴线的夹角θ为 00到 900 ,θ=00时为纵波,θ=900度为横波, 00<θ< 900时也为横波。但不管θ取何值,粒子都以波状曲线运动,并且振动场对时空(传播场)的分选功能不变,或者说粒子的量子态不变。量子场取定态时,振动场不变,k取常数。传播场时空弯曲,u取变量且方向改变。因为λ=u/ν,ν为常数,所以波长也为变量。设轴线与波线任意两个交点a,b 之间的弧线长为S, 若S等于半波长的整个数之和时(波速u为匀速时,若S等于半波长的整倍数时),都符合振动场对时空的分选条件,该弧长S对应的粒

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第六十章 量子态与时间的关系

接着上一章的思想试验继续讨论,若振动场与传播场不随时间变化,既振动场的劲度系数k,传播场的速度u取常数,设粒子m在空间点(x,0)的时刻为t。那么,有

t=x/u=x/λν

因为,

λ=2x/n,ν=(k/m)1/2/2π, 则

t=nπ/(k/m)1/2 (n=1, 2, 3……) ( 60-1)

可见,空间点(x,0)的时间取不连续的可能值,既空间点(x,0)的时刻是不确定,处于叠加态。同样,

x=ut=nuπ/(k/m)1/2 (n=1,2,3……) ( 60-2)

既时刻为t时,粒子的空间位置也是离散的、不确定的叠加状态。将x=ut,代入上章的能量( 59-2)、动量公式( 59-1), 则有

E=ku2t2/2π2n2 (n=1, 2, 3……) ( 60-3)

P=(ut/nπ)(km)1/2 (n=1, 2, 3……) ( 60-4)

可见,在时刻t粒子的能量、动量也是离散的、不

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第五十九章 量子态的形成机制

量子力学与经典力学的区别,主要在于前者描述了微观世界,而后者描述了宏观世界。在量子的微观世界里,微观物体(粒子)与宏观物体物理性质的主要区别在于量子的不连续性和量子不确定性(叠加性)。当代量子力学把量子这些特性归因于物质的波粒二相性。他们认为量子兼具物质的粒子性与波动性,在不被测量(观测)时,表现为一系列的波包。一个量子体系由一个波函数描述,量子可能是波包中任意一个波函数,不被测量时量子可能处于波包中任意一个波函数描述的状态,这就是量子的叠加态。这些叠加在一起的状态,是量子的真实状态,而非现实状态。只有在测量时,波包才能够塌缩为其中的某一个状态,而具有现实的、可观测的状态,既可观测的物理量。当物理量A确定时,物理量B是不确定的,这就是量子力学的不确定原理,或测不准原理。而量子可能选择的状态——物理量,是分选的, 不连续的,因为它只能是波包中的某个状态,这些波包中的波的状态是离散的,不连续的。量子处于一种离散的、随机的、叠加的状态之中,只有测量随机抽取了波包中的某个状态,而使之具有实在的物理量。而且两个不同的

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第五十八章 量子纠缠猜想

量子力学与经典力学最大的区别在于:经典力学是决定论的,而量子力学是概率论的。在经典力学里,只要知道物体(粒子)的初始状态,总是能够预测其以后任意时刻的物理状态。也就是说,世界是个决定论上的链条,在“上帝”的控制下,一切都是决定好的。或者说,一切事物都是物理定律的产物。而量子力学的出现,打破了这一传统认知。在量子世界里,一切都是随机的,即便你掌握了粒子的初始状态,它以后的运动轨迹也是随机的,它可能出现在任何地方,只不过在不同地方的概率不同而矣。量子在相同空间上的时间因素是不确定的,它的其它力学量也是不确定的,并且是不连续的。或者说量子处于叠加态,就是多个状态同时存在,只有在测量时,波函数坍塌,量子才能取某个确定值。

量子的这些特征,让人感到迷惑,甚至有人用量子力学的理论去佐证神学的胜利。在现实生活中,人们往往由于对未来生活的不确定而存在无力感,这似乎与量子力学的预测一致。但生活的过程的不可确定,并不影响结局的确定。量子的不可预测的过程也有确定的结果吗?生活的不同,是来自生活本身

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第五十七章 简谐运动对微观粒子量子性的分析

为了研究问题的方便,我们只讨论二维(平面)时空中微观粒子的运动规律。设有二维时空xoy是以o为原点,x为横轴,y为纵轴的坐标系。时空中存在一个振动场 F=-ky。k为振动场的劲度系数,为一常量。一质量为m粒子,沿x轴正向以速度u做匀速直线运动。m在振动方向(纵轴方向)的初始能量不为零。那么,m 的运动轨迹就是以x轴为对称轴的波状曲线。其波动方程为。

y(x,t)=ACos2π(νt-x/λ)

A为波的振幅,ν为波的频率,λ为波长。也可将上式写成

Ψ(x,t)=ACos2π(νt-x/λ)

它的复数形式

Ψ(x,t)=Ψ0e-i2π(vt-x/λ) (57-1)

将(57-1)式对x取二阶偏导数,对t取一阶偏导数。

d2Ψ/dx2=-(4π2/λ2)Ψ (57-2)

dΨ/dt=-i2πνΨ (57-3)

粒子直线运动速度就应当就是波速,有

 

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第五十六章 物质粒子波粒二相性的本质

在物理学研究电子的干涉和衍射现象时,有以下三种解释:第一,把电子波理解为电子的某种实际结构,即看成三维空间连续分布的某种物质的波包,因而呈现出干涉和衍射现象。波包的大小,即电子的大小,波包的群速度即电子的运动速度。但经过分析发现,自由粒子的物质波包会扩散到空间中去,形象地讲就是波包会变“胖”,这与实验的事际不符。因为,我们在试验中测到的是一个一个的电子,总在空间里的一定区域,不会变胖。另外,在电子的衍射实验中,电子波在碰到晶体表面时发生衍射,衍射电子波将沿各个方向传播散开,如果把电子看成是一个三维的波包,则在各方向上观测到的只能是“电子的一部分”。这与实验的事实不合,因为实验中观测到的总是一个一个电子,都具有确定的质量和电荷。可见,电子具有某种粒子的不可分割性,具有一定的不变的质量和电荷,这种把电子(物质粒子)理解为三维波包的观点,片面地夸大了电子的波动性,而抹杀了其粒子性的一面。

第二,与物质波包相反的一种看法是,波动性是由于有大量电子分布于空间而形成的疏密波。

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第五十五章 时空、力场的统一与波动场的本质

牛顿力学的本质就是研究标的物(质点、粒子、物体等)在力的作用下,标的物的时空性质的变化情况(相对论研究除了时空变化外, 还有标的物质量的变化),或者说标的物在力场中的各种物理量的变化情况。这里面有三个概念:一是力场的变化状况;二是粒子的物理 (时空)性质变化情况;三是时空性质的变化情况。其实,我们研究的时空的性质就是粒子在各时空点的物理性质。或者说,在力场的作用下,粒子在各时空点的时空性质。而我们描述的力场在时空中的性质,其实就是粒子在力场的作用下,粒子在各时空点的性质。所以,三者是等效的,或者说它们是统一的。爱因斯坦的广义相对论本质上是用数学(张量几何)分析的方法来研究时空的性质,其实质就是力场的性质,也是粒子在时空中的时空性质。

我们知道,力场是由物质(质量、电荷)激发的,或者说力场是物质的相互作用。而力场是相对于观者而存在的。因此,观者不同, 物质的存在状态也是不同的。比如,对地表上的观者地球重力是存在的,而在自由落体的爱因斯坦电梯内的观者,地球重力是不存在的,

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第五十四章 自然的稳定物态与量子态的关系

霍金提出的十个问题,或许是未来人类需要关注的主要问题。但是展望未来,必须不忘初心。人类思维的基础结构,永远是一切缘起之处。一切未来,都必须建基在这个基础之上。所以,有必要对这个基础重新进行思考,以追本求源,继往开来。我们知道,现代物理理论是建立的牛顿力学基础之上的,本篇就是试图从根本上对物理学的一些基本观念进行思考,以便更进一步理清科学的思想建构。

物理学,顾名思义,就是研究物质世界基本规律的科学。在传统科学史上,一些基本的概念并未深究。比如,什么是物质?什么是质量?时空到底为何?牛顿力学定律的本质意义是什么?这些问题不理清楚,物理学大厦的基础就不会牢固。

什么是物质?什么是物质世界?人是相对于世界的存在。而世界就是相对于人的存在。人是在与外在世界的相互关系中确定自我意义的。而外在世界是在相对于人的关系中确定其存在的。在人与世界的关系中,人是认知的主体,而世界只是认知的客体。人的认知能力和世界的本体存在都是独立的。对于独立的世界

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第五十三章  我们如何塑造未来?

自在世界是永恒不变的存在。而我们生活的经验世界,是一个重复变化的过程,这意味着这个变动的经验世界有一个过去、现在及未来的历史过程。而经验世界的存在形式决定于人的心灵观念。有什么样的观念,就会有什么样的世界。所以,我们不但拥有塑造未来的能力,而且世界未来的样子也一定是我们塑造的样子。

过去的几百年,人类生活的样子得到了巨大的改变,这首先得益于科技的伟大进步。科学技术是第一生产力,过去的历史证明,没有什么比科技更深刻地改变我们的生活。也没有什么比科技更深刻地改变了我们的观念。但非常遗憾的是,由于人类自私的本性作祟,现在的人们更加观注的是经济而非科技。人类这种急于改变自己经济状况的短视行为,会极大地影响科技的发展,从而影响未来的进步。兴趣是改变人类观念的主推力。因此,如何加大并保持人类对科技的兴趣,对我们如何塑造未来,至关重要。

另外一个就是好奇心与想象力。知识既是想象力的催化剂,又是想象力的禁锢锁。没有知识,我们会失去想象力的思想材料。

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