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基础理论物理基本原理

已有 673 次阅读 2019-3-25 23:26 |系统分类:科研笔记

对于物理学家来说,世界由方程描述。方程来自于某一作用量的变分。方程是这个作用量在泛函空间取极小所得的自然结果。


为何可以使用方程精确的描述自然,因为自然总是使作用量极小。作用量极小可以由路径积分导出,而方程可以由作用量给出。量子力学路径积分有一个基本准则,所有的路径占有的权重都是等价的,这起源于一个更为fundamental的原理,所有的site都是平权的,而site的集合构成时空。site上有场,费米子场与玻色场,它们构成Yang-Mills理论结构,也就是纤维丛结构。费米子场和玻色场起源于site上实体 (这个实体很像复空间的一个矢量) 所处于的相位(状态)。相位在不同的site上传递,一个site的变化影响所有与之相邻的site,然后再继续往下传递。我们称这个传递着的相位的改变为规范玻色子,比如传递电磁相互作用的光子。一般来说,这个传递着的相位的改变不会直接激发为实粒子,而是以一种瞬时的、可超光速的、不满足质壳条件的、不能传递信息和能量的方式存在。这一过程瞬时的扫过所有的site(注意时空的过去和未来区域的site也被计算在内),计算出所有site构成的路径的总振幅,最后按振幅将一个相位传递到某site上的复矢量上。


对于总过程,即所有路径所有振幅的叠加,给出的所有site的总的演化,总是幺正的。我仍然不明白为什么幺正性会成为一个基本的演化的特征。所有的相互作用的演化都是幺正的,这是现代理论物理的一个基本假设。幺正性事实上意味着存在一个更大的实体,这个实体可以看成泛函空间中的一个矢量,这个矢量在转动,导致演化是幺正的。而幺正性可能源于这个矢量的实体性以及孤立性。如果存在两个矢量相互作用而演化,那么只看其中一个矢量的演化,它很可能不是幺正的。宇宙是孤立的,这或许很长时间都可以是一个很好的基本假设。如果宇宙是孤立的,宇宙是如何起源的?


另外,宇宙作为一个内部自洽的逻辑系统,所有发生的事必须是自洽的。然而自洽是怎么来的?我们可以从路径积分的角度理解,也可以从方程导致的幺正演化来理解。路径积分将所有的路径按相同的权重叠加,给出振幅。这个权重叠加的过程,就是将非自洽解抵消掉的过程。从路径积分的角度来看,一切的过程都发生了,自洽的,不自洽的。所有的这些过程可以很类似于数学上的预层概念。然而这些绝大部分amplitude相互抵消,剩余了自洽的最自然的amplitude。最终给出的实的、传递能量和信息的过程才是我们熟悉的现实。然而这个现实仍然可以是多重的,它可以是多种amplitude的叠加,这个现实很类似于数学上的层的概念。当系统是一个孤立系统时,总可以找到局域观测者,将这个amplitude看成某力学量的本征态。也就是说,对孤立系统,存在一个唯一的”现实“。当然,我们也可以用其它的基将这个amplitude展开,这时这个amplitude就是叠加态。对于非孤立系统,则可能找不到唯一的全局合理自洽的”解释“。也就是说,对非孤立系统,”现实“可能是非唯一的。虽然这些虚的振幅我们一般认为它们不重要,对大多数过程,它们确实不重要,然而对于某些特别的过程,它们可能是重要的。这些虚振幅对应的物理我称之为亚量子物理。亚量子物理暂时的特征有:过程是非局域、瞬时、不传递能量和信息的。事实上,我仍然不是特别清楚虚过程是否一定不会传递能量和信息,比如通过量子隐形传态,将某量子态传递到某类空间隔的纠缠态上去。我个人的理解是,是自洽性导致一般来说虚过程不会传递能量和信息。然而我们可以确认的是,虚过程确实可以传递相位。而这个操控这个相位、传递这个相位从而压制某些虚过程进而影响实过程仍然是有可能的。从方程的角度理解,方程描述一个幺正演化,按这个幺正演化,一切都会是自洽的。


我个人认为上述提到的基本原理中,实体性与site的平权性是级别最高的。单个site上有实体,这个实体可以看成复空间中的矢量。所有的site上的矢量的状态也可以看成一个更大的实体,这个实体是泛函空间中的矢量。site平权性能导出路径积分。实体性与路径积分能导出作用量最小原理与幺正性并导出现实的自洽性。而作用量最小原理能导出相互作用方程。我甚至怀疑,相互作用方程所描述的东西只是路径积分所描述的物理的简化、圆润化的近似结果。当两个原理相冲突时,更高级别的原理会战胜较低级别的原理。


也就是说,在量子物理之后,还有亚量子物理。


或许有一天我们会操控相位,创造相位生物并理解宇宙的起源。




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