时间量子 时间是粒子吗

牵着乌龟去散步 学知识 23

其实时间量子的问题并不复杂,但是又很多的朋友都不太了解时间是粒子吗,因此呢,今天小编就来为大家分享时间量子的一些知识,希望可以帮助到大家,下面我们一起来看看这个问题的分析吧!

时间量子 时间是粒子吗-第1张图片-

本文目录

  1. 时间由什么粒子组成的呢
  2. 为什么说时间和空间是量子化的,他们不连续吗
  3. 为什么时间不是量子力学中的算符呢

一、时间由什么粒子组成的呢

1、时空是什么?人类自有史以来其实就一直在探寻这个问题的 *** 。而到了现代,人类对时空本质认识的两大支柱——广义相对论和量子力学却发生了矛盾。

2、广义相对论认为时空是交织在一起的一张统一的网,是我们宇宙展示自己的一个四维舞台。广义相对论中的时空是连续的,是一个整体,找不到缺口。时空既是我们表演的舞台,其本身也是一位表演者。时空的弯曲,能够给我们带来引力的体验。

3、但是在量子力学里,时空却有另一种面貌。量子力学 *** 着宇宙中的一切微小事物。量子力学认为,在我们日常体验到的事物中,有许多并不是连续的。在量子力学里,自然界的很多东西都是由最小的单位组成的,都可以分成一份一份。能量、动量、自旋等,物质的许多特 *** 无不如此。

4、在量子力学里,有许多我们熟悉的粒子,如电子、质子,它们无疑是不连续的,颗粒状的,它们组成的东西无疑是可以被“分解”的。但在量子力学里,同时也存在一种量子场。这些存在于亚原子世界里的场是由粒子产生的,每一种粒子都有自己专属的场,它们扩散在时空中。量子场的振荡,让我们体验到了粒子。粒子之间的相互影响,是通过量子场进行的。而量子场是连续的。

5、假如我们将量子力学的概念扩展到时空本身,就会得到一个逻辑推论,即时空是不是也是不连续的?是颗粒化的?是不是也是由一个个最小单位组成的?时空是不是也可以像电脑屏幕上的影像一样,分解为一个个像素?我们所体验到的时空连续 *** ,是不是一张由无数极小的点组成的网?我们日常体验到的连续时空是否只是一种幻觉?

6、许多试图将量子力学和广义相对论统一在一起的假说——如弦论和环量子引力论等——都将时空视为是不连续的,是可分解的——尽管这些理论中的许多预言、解释和含意仍然让人难以理解。因此假如能够找到时空是不连续的证据,就能从根本上改写我们对现实的认识,物理学也将发生一场 *** 。

7、时空的不连续 *** 如果有表现,一定是极不惹人注意的,否则我们早就发现了。许多理论认为假如时空是不连续的,那么光速也一定是不恒定的——它会随光子所携能量大小的变化而变化。光的能量越高,波长就越短。假如它的波长足够短,时空的不连续 *** 就能体现出来。这就像我们走路一样,假如我们的步伐很大,就感觉不到路上的起伏;假如我们的步伐很小,就能体验到路的不平。而对于光来说,它在时空之路上的步伐必须迈得极小,才能体验到时空的不连续 *** 。要让光的步伐迈得足够小,要让它能够体验到时空之路的不平整,其所需要携带的能量,是我们当前最强实验装置所能提供的10亿倍以上。

8、时空的本 *** ,是物理学中的一座“圣杯”。而这可能也是欧空局一个新设想之所以被命名为“寻找圣杯(GrailQuest)”的一个原因。这个设想中的项目名称,是“时空量子探索伽马射线天文学国际实验室(Gam *** -ray Astronomy International Laboratory for Quantum Exploration of Space-Time)”的缩写,现已被提交到了arXiv,即将接受同行评议。

9、为了探测不同能量的光子飞行速度是否不同,我们需要在宇宙中收集大量高能光子。而这正是“寻找圣杯”计划希望做的。“寻找圣杯”计划希望能够发射大量小型的探测器——具体数量为多少,则取决于它们的个体究竟有多大——来持续监视来自天空的伽马射线暴。伽马射线暴是宇宙中最强大的暴发现象,它们能够产生大量高能光子,也就是伽马射线。这些伽马射线穿越了几十上百亿光年后,被探测器捕获。探测器能够记录下这些光子所携带的能量大小,并根据各个探测器在接收到伽马射线信号过程中产生的时间差来发现光速的差异。

10、在足够高的精度下,“寻找圣杯”计划理论上能够发现时空是否是不连续的。至少,这是正确的一步。首先这些光子拥有更高级别的能量;其次这些高能光子穿越了几十上百亿光年,有足够多的时间将效应进行累积;最后探测器的结构足够简单,因此可以部署得很多,能够尽可能多地覆盖整个天空,对大量的伽马射线爆发事件进行监视。

11、欧空局初步计划在2035至2050年间发射这些探测器。假如“寻找圣杯”计划届时发现时空真的是不连续的,那么人类的物理学必将发生重大变革。

二、为什么说时间和空间是量子化的,他们不连续吗

1、首先,时间和空间是量子化的,这个还仅仅是一个未经证实的理论的。其次,它们是否是连续 *** 的也没有得到证实,目前只有猜测,有人猜测连续,有人猜测不连续。这个理论出现在爱情公寓5中的第13集,大力对弹幕的存在进行强行科普解释,让不少人对时间和空间是否是量子化产生了好奇。下面就目前的两种猜测简单介绍一下。

2、之一种猜测时间和空间不是量子化的(连续的)。如果时间是量子化的,那时间就有了一个基本单位,那么对于运动的物体来说,每一个基本单位时间内的东西都是静止的,那么为什么一大堆的静止的事件连在一起就会运动,这个出自芝诺悖论,反驳了时间量子化。对于空间是量子化的,一些人认为是测量的局限 *** 造成的,因为我们不能测量普朗克常量以下的单位,除非我们可以超越光速,所以空间应该是连续的。

3、第二种猜测时间和空间都是量子化的(不连续的)。在芝诺悖论中还有一个案例“龟兔赛跑”,如果运动员和乌龟赛跑的那一条时间线是连续的,那么运动员将永远无法追上乌龟,事实却是运动员可以追上乌龟,这就从反面说明了时间不是连续的,空间方面也是类似的。

4、芝诺悖论既否定了时间和空间的量子化又否定了连续 *** (非量子化),所以关于时间和空间是否是量子化的,目前只有猜测,而不连续的时间和空间只是目前的一个探索方向,更多人认为,时间和空间同时具有量子特 *** 和非量子特 *** (类似光的波粒二象 *** )。

三、为什么时间不是量子力学中的算符呢

1、人们应该小心区分非相对论量子力学和量子场论。

2、对于非相对论的量子力学,以位置作为运算符而不是时间来区别对待时间和空间也就不足为奇了。毕竟,这也是 *** 力学中发生的事情:时间是绝对的,并且是背景的一部分,所有其他可观察到的东西都是时间的函数。这种范例奠定了 *** 物理学基本问题的表述:确定 *** 如何随时间演化。时间不能是可观察的,因为可观察是我们认为 *** 的“状态”的函数,但是状态首先被认为是时间的函数(因此,时间是自变量)。

3、量子场论与狭义相对论完全兼容,因此必须平等对待空间和时间。在非相对论量子力学中,位置是可观察的,而时间是参数。也就是说,位置是状态的函数,而时间则用于标记状态。因此,在制定量子场论时,我们可以选择将空间坐标设置为参数,还是将时间设置为可观测的。Srednicki讨论了这个选择:

4、我们可以解决我们的问题,但是我们必须在一开始就将空间和时间放在平等的基础上。有两种 *** 可以做到这一点。一种是将其作为 *** 的地位从地位降级,并将其呈现为额外的标签,例如时间。另一个是为 *** 作员增加时间。

5、让我们首先讨论第二种选择。如果时间成为运算符,那么在薛定inger方程中我们将什么用作时间参数?幸运的是,在相对论中,有不止一个时间概念。我们可以利用适当的时间ττ粒子的时间(由与其一起移动的时钟测量的时间)作为时间参数。协调时间ŤŤ(由惯 *** 帧中的固定时钟测量的时间)然后提升给 *** 作员。在海森堡图中( *** 状态是固定的,但运算符是服从经典运动方程的时间函数),我们将有运算符Xμ(τ)Xμ(τ),在哪里X0=TX0=Ť。相对论量子力学确实可以沿着这些路线发展,但是这样做却出奇地复杂。(很多时候都是问题;任何单调函数ττ和候选人一样好ττ本身在适当的时间,并且必须理解和解释这种无限的描述冗余。)

6、考虑不同 *** 的优点之一是,它们可以为概括提出不同的方向。例如,一旦我们有Xμ(τ)Xμ(τ),为什么不考虑添加更多参数?那么我们将有例如Xμ(σ,τ)Xμ(σ,τ)。传统上,这将为我们提供一个连续的世界系列,我们称之为世界表,等等Xμ(σ,τ)Xμ(σ,τ)将描述一个传播字符串。这确实是弦论的起点。

7、因此,将时间延长给 *** 作员是可行的选择,但是在实践中很复杂。然后让我们转向另一个选项,将位置降级为标签。之一个问题是,标签上写着什么? *** 是,关于 *** 。因此,考虑为每个点分配一个运算符XX在太空;叫这些 *** 作员ϕ(x)ϕ(X)。这样的一组算子称为量子场。在海森堡图中,运算符还与时间有关:

8、ϕ(x,t)=Ë我^ ht/ℏϕ(x,0)Ë-我^ ht/ℏϕ(X,Ť)=Ë一世HŤ/ℏϕ(X,0)Ë-一世HŤ/ℏ。

9、因此,位置和时间(在海森堡图中)现在都标记在 *** 作符上;本身也不是运算符的特征值。

10、因此,现在相对论量子理论有两种不同的 *** ,这些 *** 在原则上可能会产生不同的结果。然而,事实并非如此:事实证明,可以用一种 *** 来对待的任何相对论量子物理学也可以用另一种 *** 来对待。我们使用的是方便和品味的问题。而且,量子场论,即位置和时间都是 *** 作符的标签的 *** ,对于大多数问题而言更加方便和有效。

关于时间量子和时间是粒子 *** 介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

标签: 时间 量子 粒子

抱歉,评论功能暂时关闭!