弦场论或可作为量子力学的基础理论
来源 : 科学之家   浏览 : [ ]

图片来源:phys.org
 
美国南加州大学(University of Southern California,USC)的两位研究人员最近提出,弦场论和量子力学之间存在关联,这为我们将弦场论或其更广泛的版本(M理论,被称为“物理的终极理论”)作为所有物理学的基础理论大开方便之门。
 
Itzhark Bars说:“这可以解开量子力学从何而来这一谜团。”Itzhark Bars是美国南加州大学Dornsife文学、艺术和科学学院的教授,也是该论文的第一作者。
 
此项研究为Itzhark Bars与美国加州大学的博士生Dmitry Rychkov共同完成,论文发表于2014年10月27号出版的Physics Letters杂志上。
 
研究人员并未使用量子力学理论证明弦场论,而是逆向研究,通过弦场论来证明量子力学理论。在文章中,他们以一种更清晰的语言阐述了弦场论,并证明量子力学的基本原则——“对易规则”(commutation rules)可以由弦场论中弦的结合和分离推导得到。Itzhark Bars说:“我们的观点通过简明的数学结构即可表示出梗概,最主要的观点就是,假设所有物质都是由弦组成,且它们之间仅存在弦场理论中提出的两种相互作用形式,即弦的结合与分离。”
 
弦场论发展史
 
长期以来,物理学家都在致力于将量子力学与广义相对论统一起来,并解释为何它们只适用于各自的领域。弦场论于二十世纪七十年代首次提出,解决了量子引力中的矛盾问题,并认为物质的基本单元是微弦而不是点,且物质的相互作用仅为弦的结合与分离。
 
四十年后的今天,物理学家们仍在致力于研讨弦理论的规则,这可能需要运用某些令人关注的初始条件(如额外维度,可用于解释为什么夸克与轻子具有电荷、颜色和各自的“味道”)。
 
直到现在,仍然没有一套单独的理论可以解释在可观测宇宙中发生的所有物理相互作用。
 
在宏观尺度上,科学家们利用经典的牛顿力学理论,阐述引力如何使月亮运行在其轨道上,以及喷气发动机为何能推进喷气式飞机前行。牛顿力学理论是直观的,往往通过肉眼即可观察。
 
在微观尺度上,比如小于原子的亿分之一的情况,科学家们使用相对论中的量子场理论来描述两种亚原子粒子的相互作用,以及在质子、中子、原子核和原子内使夸克和轻子保持在一起的作用力。
 
无价的理论
 
量子力学理论通常是违背常理的,粒子可以同时出现于两个地方。但是从原子到夸克中,量子力学都得到了验证,可作为极有价值的准确理论框架,用来理解短距离内物质和能量的相互作用。
 
在描述微观尺度上的工作原理时,量子力学是一个非常成功的理论,但是其中仍存在一个未解之谜:无法解释但却是量子力学基础理论的对易规则。根据对易规则,宇宙中任一点的位置和动量不能同时确定。
 
Bar说道:“对易规则不能从一个更基础的角度来解释,但在加速器等实验中,它的确被证明是有效的。显然,该规则是正确的,但是还需要从某些更深层次的物理现象上探究其由来。”
 
但目前最大的问题是缺乏一些与此相关的实验数据,在如此微小的尺度上进行试验仍然超乎科学家的技术范畴。(科学之家,译审:JY Chen)
文章来源: http://phys.org/news/2014-11-field-theory-foundation-quantum-mechanics.html
点击收藏

版权声明

 
本站所有注明"来源:科学之家"的文字、图片和音视频资料,版权均属于科学之家所有,任何网站、媒体或个人禁止转载,如需合作请联系QQ:1002833710。

文章评论

 

热门文章

 
x 关闭
打开微信"扫一扫",打开网页后点击屏幕右上角分享按钮
x 关闭
右键图片另存为下载到本地
分享到微博
自然科学 健康医药 环境生物 社会人文 科研干货