【时讯】相对论+超光速→量子力学？

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董唯一元返朴点击上方的蓝字“返朴”关注我们，看到越来越多的历史拷贝狭义相对论时空能允许超光速参照系的存在吗？ 在光速观察者的角度，因果关系会如何变化？ 这些因果关系的一些变化与量子理论中的概率解释有什么关系？ 写论文|董唯一元量子力学中，没有到来的随机崩溃，鬼魅般的超距离纠缠，莫名其妙的多径传递……各种奇怪的表现，不是对明确的因果关系这一物理学律令的乖僻挑衅 与此相反，相对论不仅是自己遵守律令的典范，在一定程度上还起着维护者的作用 不明确因果属性的理论，几乎不能进入相对论时空的堡垒 量子场论根据狄拉克方程式提供的洛伦兹协变性，将大半的身体塞进相对论时空，但其非因果概率的支持脚似乎很难越过相对论时空的阈值 但是，人们似乎忘记了另一个重要的事实。 相对论时空堡垒内部隐藏着秘密花园 在那里因果关系是天生用来打破的 也许量子理论可以立足于这个秘密空之间，最终与相对论彻底融合 在相对论的情况下空我们知道狭义相对论有两个基本假设:光速不变。 二是所有惯性参考系统中的物理学公式完全相同，即所谓的相对原理 其实在这两者中，后者才是重要的核心，关于前者就像实验事实引入的边界条件一样 也就是说，狭义相对论真正说明了在满足相对原理的情况下空存在与参照系统的变化无关的速度 但是相对原理本身并不要求这个速度是光速。 但是，在我们的时候空，麦克斯韦方程组给出的理论和迈克尔逊·莫雷实验的光速不变的结论发现，该速度的上限是光速。 今天用简单易懂的导出，试着和各位网友重新认识狭义的相对论吧空 具体的导出过程引用自去年3月末发表在《新物理学杂志》( new journal of physics )上的论文[1] 这篇论文的第一个作者是andrzej dragan，是出生于波兰的精神年轻人，特别观察到双臂纹身 论文作者andrzej dragan |图片来源: university of warsaw导出的过程只有基本的初等数学，中学生也可以无障碍掌握，所以不喜欢数学的网民也希望习性地不要用视网膜反弹所有的数学公式。 稍微忍耐一下，几分钟就能实现触摸的时候空本性的奇怪 首先让我们想象两个相对运动的惯性参考系 为了方便，将讨论设定在一维时间t加上一维空间x的二维平面上 两个参考系的观测者可以分别拿着公式，将对方通知的坐标参数转换为自己所在的参考系的对应参数 为了避免通信延迟这样的问题，不考虑时间坐标的变换，只需要在意空间的坐标的变换关系即可 遵循相对原理的精神假定两个观测者采用的变换公式应该具有完全相同的形状，这种共同的通常形状是x'=α(v)x+β(v)t 其次，通过导出明确α(v )和β(v )的具体形状 在图中，证明了在两坐标连接重合的瞬间给出的关系有助于从公式中消除β(v )，只留下α(v )的项进行明确 另外，利用一般公式的变形，可以整理( x，t)→(x '，t ' )的完全的变换关系 这样从外观上可以看到朦胧的洛伦兹变换的样子，但α(v )的具体形式还不清楚 在接下来的导出中，由于只有两个惯性系统已经没有进展了，所以需要考虑三个惯性系统相互之间的转换关系 这三个惯性系统彼此运动。 从甲看到的乙的运动速度，从乙看到的丙的运动速度是v2，从甲看到的丙的运动速度是多少呢？ 如果重复采用之前得到的变换关系，( x，t)→(x '，t')→(x '，t')→(x '，t ' ' )进行变换，位置坐标的关系可以如下得到:这里再次采用x''=0时x=vt的方法，上式是从甲方看到的丙的运动速度。 如果相反地再次采用同一模型，则可以从( x '、t')→(x '、t')→(x，t')→(x，t )得到甲方相对于c的运动速度-v的式子 现在如果在四则运算中没有打破花眼，仔细看看图中这两个大坤的式子，就会发现其中涂了黄色的小坤一定是相等的。 也就是说，这个方程式的左边只是函数，右边只是函数，为了任意之和成立，可能只是常数。 也就是说，引导到这里，胜利就在眼前 其次，只要移动物理学家坚定的对称性信仰，勇敢地写α(-v)=α(v )，就能简单地求出α(v)=(1-kv2)-1/2的结果 细心的网民可能也会观察到α(v)=(1-kv2)-1/2也应该满足条件，关于为什么要扔掉，先作为自己思考的练习问题吧 无需求出任何与光速相关的条件就完成了整个洛伦兹变换的导出过程 如果k=0，则此变换退化为伽利略变换。 时空没有速度上限，也没有特定的速度。 如果k≠0，则在时空所有惯性系中都存在相同的速度k-1/2，因此该速度成为时空自身的固有属性 至于为什么正好是k-1/2=c，这是人的电磁场能力，放荡不羁的电磁波只能说是在喜欢相对论时空这个堡垒的最末端的墙壁上随便乱跑。 顺便说一下，k-1/2也是引力波的传递速度 对引力波的实际速度的结果表明，k-1/2=c的假设即使在现在也是充分可靠的 为了验证，我们还花了一分钟，把k=c-2代入α(v )，把α(v )代入前面的( x，t)→(x '，t ' )变换。 最后:是的。 这是我们熟悉的洛伦兹变换。 证明我们之前的导出过程确实不是谎言！ 超光速的世界现在已经导出了洛伦兹变换，但超光速观测者不出现吗？ 别着急，记得我们得到这个结论后，做了基于对称性信仰的假设吗？ 那个α(-v)=α(v )在不知不觉中从我们眼皮底下潜入狭义的相对论时空 假设α(-v)=-α(v )，结果会怎么样？ 这样，解方程式得到α(v)=±(kv2-1)-1/2 粗略地看，我认为是与α(-v)=-α(v )矛盾的结果，但不要匆忙扔掉。 我们只要稍微调整一下，把它改写成，就变成了可以接受的结果。 如果使用k=c-2，则会产生新的转换( x，t)→(x '，t ' ) 这里代码的取舍有点麻烦。 因为v→0的辅助条件会消失(不小心弄清楚了以前思考问题的答案)。 而且，一维空之间和三维空之间的情况还不同。 但是，这些不影响下一次讨论，所以我们暂时无视这个取舍问题，直接审查其他兴趣的性质 用这个新的变换记述的时候空是隐藏在相对原理背后的魔法超光速世界 从这个制约可以看出，这里光速为最低限制速度，静若处子完全做不到，动若狂兔成为日常 当然魔法事件不仅仅是所有的运动现象都发生躁郁症发作，更多的光离开陆地的因果无序顺序才是这个秘密时空中最感兴趣的优势。 例如，甲方向乙方投掷粒子，在甲方中，看起来是甲方先投掷，然后乙方接收。 但是，在乙方看来，这个粒子首先在乙方自己手里，然后运动到甲方手里 也就是说，乙方坚信自己才是发射粒子的一方，甲方是接收者 如果有法官想用数学计算来评价谁撒谎，我会注意到两个人说的是对的！ 其实，在相对论诞生之初，我曾尝试探索过这个超光速世界 但是，当时的研究者没有深入研究，所以刚接触到这样奇怪的因果矛盾，惊讶地逃到光速正统时空，从那以后，好事者很少入侵这片领土。 现在可能有些网友觉得这样的研究很无聊。 除了加速自己住进疯人院以外，好像没什么用。 但是，随着广义相对论对黑洞的研究的推进，人们逐渐认识到，该因果混乱的超光速时空与被黑洞的视野包围时空有很多相似之处。 也许这个幻想世界不仅在我们的想象中徘徊，还在宇宙的某个地方清晰地徘徊。 但是，年轻的研究者andrzej dragan这次对这个地区犯了危险，是因为有点不同的理由。 因为通过因果矛盾的雾，他闻到了曾经认识的气味，这种气味也经常出现在量子理论中。 量子理论的密码曲用一句话来说，因为超光速观察者的存在，因果关系和非因果关系不再浑然一体，可以用不同的参考系相互转换。 下图显示了一个经典粒子分裂成两个经典粒子，然后彼此分离的过程。 从相对于粒子以光速运动的观察者来看，该过程是图中左侧所示的蓝色y字型的时边界线 我认为整个y字形必然在一个光锥中，因果关系清晰，不会让观察者困惑 但是，在另一个相对粒子以超光速运动的观测者看来，粒子分裂的过程变得罕见，在分裂的过程中所有事情都连接在一起的世界线成为了一个等级空的世界线 分裂前的粒子和分裂后的两个粒子之间不存在局部的因果关系 另外，在andrzej dragan的论文中，还讨论了几个其他有量子味的例子，但仅限于纸面，只能引用关于量子多路径传递的讨论之一 如下图所示，认为古典光子从a出发，在m处反射，最终到达b点 如果中途放置装置想吸收该光子，自然知道只能选择a→m或m→b中的一方，无法通过两个路径捕捉光子的常识 这已经是普通的逻辑了，从光速参照系重新审视这个过程，就会产生奇怪而熟悉的景象。 在超光速观察者看来，一个光子从m出来，这个光子既适合a也适合b 之所以明确走在这两条路径上的是同一光子，是因为只有m→a或m→b两者才能捕获到该光子，而在两条路径上只能看到光子 很棒吗？ ！ 你很清楚吗？ 也许善于改变主意的网友很快就会注意到一个事件。 从哪个超光速参照系看我们这个龟速世界的所有观察者，他们早就应该以这个因果关系的扭曲为习性了。 因为在他们看来，我们龟速世界的所有种类的时间边界线都一定是类空世界线。 既然这种因果应变成为常态，那就不足为奇了，只是交换空之间的坐标和时间坐标[2] 但是，andrzej dragan在这里真正想讨论的问题是，我们在自己的光速时空体验到的奇怪的量子特征，表面上看起来违背了域因果关系，但本质上其因果关系是在别的光速时空发生的 这是一个真正感兴趣的问题 如何看待这个脑洞大开的理论历史，还有很多脑洞像andrzej dragan一样剥离因果顺序和时间序列 其中最有名的是惠勒费尔曼吸收体理论( wheeler-feynman absorber theory )，该理论由于麦克斯韦方程组的时间反转对称性，方程应该在t方向和-t方向两个解上保存，放弃-t方向的解 因此，我们在地球上震动电磁场，得出了这个变动不仅影响1秒后的月亮，也影响1秒前的月亮的奇怪结论！ 沿着这个想法迅速发展，光子的发射和吸收过程从单向因果变成了双向的相互因果 没有吸收者，光源窒息也不会发光 惠勒费尔曼吸收体理论曾经非常引人注目，甚至狄拉克等巨匠级人物也添加过砖 但是拉姆位移现象的出现，使吸收体理论遇到了迅速发展的障碍 费曼作为这个理论的提出者，在反复思考拉姆的位移后，最后宣布自己放弃吸收体理论 这个理论宣言失败后，受其思想的启发，之后重力理论行业产生了hoyle-narlikar理论，量子理论行业产生了双重状态向量理论( two-state vector formalism )和交易解释( transactions ) 当然这些派生理论至今还不能说是主流 剥离因果关系和时间序列的努力方向可能不正确，但作为探索的尝试，至少有助于进一步认识因果关系和时间意味着什么 参考资料[1] andrzejdragandarturekertnewj.PHYS.22033038 DOI/10.1088/1367-2630/ab76 F7 [2]时间维和空之间的维度不同。 如果你觉得“一维时间+三维空之间”很难成为“一维空之间+三维时间”，请设想在三维空之间继续膨胀球面以帮助理解。 《还朴》旨在发表这篇文章传播消息，文案供大家参考，欢迎讨论。 《还朴》新型冠状病毒的主题上下滑动就知道所有的报道点都是“看”的，扩大你的品味原标题:《相对论+超光速→量子力学？ 》阅读原文