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我们从普朗克,爱因斯坦与玻尔创立旧量子论的过程中发现,量子化的必要性来自:
1.电磁辐射与物体分子的热随机运动时,达到热平衡时发出黑体辐射。
这表明,(1)电磁场具有有限比热,要么电磁场的能量自由度有限,要么能量均分不对头,于是我们就要追问什么约束导致连续的电磁场自由度有限?
(2)黑体辐射不同于原子特征光谱的明线与暗线,来自于大量原子在化学反应时电子轨道的雪崩跃迁;而是环境的各种辐射被原子随机吸收,而原子发出的特征光谱经过大量康普顿散射以后随机散发的电磁辐射。
2.原子内部电子轨道的定态化,假如麦克斯韦场论不象玻尔设想的那样失效,那么我们需要设想一种机制,其中定态轨道是电子发射电磁波与吸收电磁波达到能量平衡形成的驻波。量子力学只说明存在驻波所在的本征态,却脱离电磁波能量平衡机制,引入可能与电磁波有关但截然不同的非定域的物质波,其中奥秘需要我们构思。
3.电子轨道角动量量子化,周期运动的相空间格胞化。
4.量子统计与玻尔兹曼统计不同,同类粒子不可区分。
于是,假如量子引力是可能的,那么我们首先要清楚:
1.引力波与物体的精细微粒随机运动的内能交换能到达某种热平衡,散发类似黑体辐射的不同波长引力波分布。
2.引力场具有温度与熵,这在弯曲时空量子场论与黑洞物理中有了,但引力场一般具有负比热,与普通物质微粒的热平衡是否稳定都有问题,如何散发引力黑体谱?
3.普朗克质量的某种超高能粒子的周围,其他基本粒子具有定态轨道,而且角动量量子化。
4.引力子是不可区分的全同粒子。
赵国求利用等效原理发现规范场的一部分作用来自粒子的自由落体式的加速运动,这就把量子引力中的惯性场分量从纯引力的量子分量区分开来了。
弦论能够在低能近似下引申出广义相对论,是从另一个角度说明广义相对论是深层次量子引力通过无数弦的随机热运动在宏观上涌现出来的,而且宏观引力是低温近似,正如赵峥在黑洞物理中更彻底地论证广义相对论是绝对零度理想状态的引力场方程。
圈量子引力也预言了量子引力态的时空具有普朗克极限最高温度,通过某种类似量子退相干的耗散机制,经典的相对论引力与牛顿引力就在低温低能态再现。
所以,寻求能够得到实验观察支持,数学处理相对简单的引力热力学与引力统计力学,比寻求理论物理学圣杯的量子引力或统一场论要紧迫得多,也是更踏实的研究方向。
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