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狄拉克与相对论

已有 10230 次阅读 2018-7-2 08:27 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

 


 

    那天有朋友留言提到狄拉克的广义相对论(GR),於我心有戚戚焉。我基本上是从那本书进GR的。那是一本小册子,是他晚年(1975年)在佛罗里达州立大学物理系的系列讲义。这是最精简的GR读本,如果谁想一下子把握GR的来源和体系,看它是最合适的,35个小题目,70页,一两天就能读一遍——原始GR其实就那么多东西。狄公的逻辑很简洁,从狭义相对论(SR)的距离不变量过渡到Riemann空间的度规,然后平行移动,联络,协变导数,曲率,Bianchi等式,几站路就直达场方程了——这是前面十几节,大约两个小时的路。后面接着掠过牛顿近似、Schwards解、黑洞、物源场、电磁场,最后落到引力波。狄老当年就感到引力波很重要,应该lose no time去探测。(然而他对黑洞不感兴趣。)

    20世纪初的那一代物理革命家们似乎都没怎么做GR,爱丁顿、薛定谔、泡利和玻恩都写过相对论的课本,但没有自己的贡献。玻恩甚至说,当他认识了相对论,就发誓不理它了。50年代的GR是“小作坊”的活计(cottage industry),与粒子物理的“大工业”没法儿比。但狄老那会儿却在做GR,虽没能真的将引力量子化,他的Hamiltonian方法却对GR的形式化有重大影响,GR从这条路走向QFT乃至超弦的模式,也许不是他愿意看到的。

    狄老只研究基础的东西,对天体物理没兴趣(认为它和固体物理一样是应用的),还劝做星体结构的Chandrasekhar做宇宙学;他自己也在几个小同学影响下零星玩儿了30年的宇宙学(20年代-50年代及以后)。他很欣赏Lemaitre的宇宙模型,发现宇宙学最接近宗教(L却不高兴,说心理学才像宗教),“在哲学上比相对论和量子论更具革命性”;他还研究过deSitter空间。当然,狄老最有趣的宇宙学思想是他的“大数假设”(多少受Edward MilneEddington的影响)("The cosmological constants," Nature I 39 (Feb. 5). 323.),即自然常数随时间变化——这也是很新奇而革命的观点,比后来那个所谓的人存原理有趣得多,尽管两者的哲学是一路的。(好像从它导出人类可以永久生存。)

    狄老的相对论活动,也反映了相对论的活动特征。QT(量子论)一直是群体活动,而GR主要是个人活动,真是“名副其实”(从拼音去看两个缩写)。狄老的一些工作,如今只剩下历史意义了。如课本里只说ADM方法,几乎不提狄老的名字,幸好其中的DStanley Deser)还没忘他的D老师的Hamiltonian方法。狄老大概也是最先考虑弯曲时空的量子化和引力场量子化的,可惜“太早了”,假如当年GR像今天一样热闹,形势可能就不同了。


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