【科学史话】量子世界——上帝之手

楼主:geffect_fraily 时间:2013-03-17 10:37:00 点击:629843 回复:8642
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作者:冬虫虫 时间:2016-11-04 17:22:10
  ??????
  
作者:Ridiculogical 时间:2016-11-06 22:31:07
  顶一下
作者:格林兰D 时间:2016-11-12 15:28:10
  学习相对论的第一步,就是要摒弃牛顿力学的时、空各不相干的观念,时、空各不相干与我们的日常生活经验一致,但与相对论格格不入。相对论里,时空是个整体的概念。你不能不加说明地说某某“空间点”,只能不加说明地说某某“时空点”,因为“空间点”是相对的,而“时空点”是绝对的。

  如果一定要说某某“空间点”,则必须对时空进行时间、空间的分解。而要对时空进行时间、空间的分解,则必须存在整体光滑的时间函数。这个时间函数作为映射能够把时空流形M映射到--->实数R(R3也行,因R3与R可以自然映射)。(如果不具备这个整体时间函数,那么时间、空间就无法分解,就不能说某某“空间点”。)

作者:格林兰D 时间:2016-11-12 15:42:14
  譬如,最简单的闵氏时空,可以用惯性坐标系的坐标时间t作为时间函数,其等t面就是类空超曲面族,在任意一张类空超曲面上,才可以说某某“空间点”,此时的“空间点”其实是一条世界线的投影;
  史瓦西时空的静态参考系中的史瓦西坐标时t可以作为时间函数,其等t面即为类空超曲面族。
  RW宇宙时选择则以各向同性参考系,以宇宙时t为时间函数,其均匀面族为类空超曲面族。
  上述三例的t与类空超曲面均正交。

作者:格林兰D 时间:2016-11-12 17:57:00
  学广义相对论(狭义用标准分解即可,很容易理解),必须过的一关就是时间、空间的分解。这个分解听起来简单,不就是3+1分解嘛。其实一般人还真分解不来,因为分解应当尽可能便于你研究那个时空对象,分解完了,你还得证明这么分解是正确的。
作者:Ridiculogical 时间:2016-11-14 07:50:03
  @格林兰D 2016-11-12 17:57:00
  学广义相对论(狭义用标准分解即可,很容易理解),必须过的一关就是时间、空间的分解。这个分解听起来简单,不就是3+1分解嘛。其实一般人还真分解不来,因为分解应当尽可能便于你研究那个时空对象,分解完了,你还得证明这么分解是正确的。
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  是否也可以这样说:一个被分解了的时空结构,才是一个带边界条件的广义相对论方程的解?
  • 格林兰D: 举报  2016-11-14 18:33:51  评论

    3+1分解不是边界条件的原因。解方程总得有边界条件,不管用四维几何的方式还是用3+1分解的方式。研究相对论场必须与现有的其他物理理论、定律互相模仿、衔接、验证,而现有的理论相当大部分是3+1形式的,譬如哈氏理论,所以相对论经常要3+1分解,然后对照比较研究。
  • Ridiculogical: 举报  2016-11-14 23:29:57  评论

    评论 格林兰D:可能我没表述清楚:边界条件是方程的已知条件,有了这些条件的方程才有解。而解的形式应该是3+1的
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作者:格林兰D 时间:2016-11-14 19:40:14

  
  图片中的两个线元分别是 史瓦西黑洞解、带电的克尔黑洞解(M、a、Q为常实数)
  • Ridiculogical: 举报  2016-11-15 07:31:28  评论

    大多数时候是和现有理论定律相互衔接验证,有时还是难免要问一声:这个解是现有物理宇宙中实际存在的吗? -- 数学的辅助线,不一定是真实的,就需要实验观测在其中筛选了。
  • 格林兰D: 举报  2016-11-23 21:39:02  评论

    评论 Ridiculogical:我难免要问一句:你到底是不是理工科大学出身的啊
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作者:格林兰D 时间:2016-11-14 19:58:22
  分析上述线元,至少应该考虑几件事:
  1、各自有几个killing矢量场?
  2、killing矢量场是否对易?
  3、killing矢量场与等t面的正交性
  4、各自描写的时空属于球对称、轴对称还是稳态轴对称?
  5、是否存在时移函数?位移矢量场是否为零?
  上述几点,是在时空3+1分解前,首先必须搞清楚且应当予以证明的几个问题。
  • Ridiculogical: 举报  2016-11-19 09:12:48  评论

    这是在建模了
  • 格林兰D: 举报  2016-11-19 18:27:40  评论

    评论 Ridiculogical:如果学过相关知识,上面5小点的问题很简单就解决了。这儿不建模,准备搞一些稍微有点难度的,也不打字了,直接手写,PS后发上来。不过最近火气大,牙疼的厉害。而且这儿没什么人,也就不着急。
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作者:格林兰D 时间:2016-11-19 22:57:16
  奇性定理证明了什么?
  奇性定理证明的条件?
  奇性定理的实质?
  玩点文字的,百度一下。
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作者:cunjinge 时间:2016-11-21 11:00:39
  留名
作者:Ridiculogical 时间:2016-11-21 17:38:51
  @cunjinge 2016-11-21 11:00:39
  留名
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  谢
  
作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 21:05:18
  没看这个帖子,就是失掉了灵魂。

  顶楼主!顶二楼主!
作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 21:06:40
  看煮酒,个人评论:此帖子乃我十年天涯看得第一帖!
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作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 21:07:48
  第一帖不是第一次看,而是没有比他还好的了,那个化学帖子乃第五贴,也是好帖。
作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 21:16:33
  作者:RidiculogicalLv 20 时间:2016-11-21 17:38:51

  ————————————————————
  我一直在琢磨一件事,就是用小数没读过书的人都可以的理解方式来理解。有时候就感觉找到了,有时候又感觉不到了。哈哈哈。

  其实我觉得量子力学就应该是就像摆在孩子们面前的积木,一瞬间就明白了,就像光速的相对论,不过真明白还是假明白,读过书的人都明白。

  让孩子们也明白,有点难度啊!想破我的脑袋。
  • Ridiculogical: 举报  2016-12-15 12:04:44  评论

    我的经验,还是讨论最好使。小孩子容易接受新观念,也许成人不容易理解的,小孩子反容易接受,但真的也许会理解偏
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作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 21:20:01
  其实看看诺贝尔化学和物理学奖的,近年其实就是数学奖的变种。
作者:Ridiculogical 时间:2016-12-11 22:23:37
  作者:RidiculogicalLv 20 时间:2016-11-21 17:38:51

  ————————————————————
  @辰鸡一鸣其道大衰 2016-12-11 21:16:33

  我一直在琢磨一件事,就是用小数没读过书的人都可以的理解方式来理解。有时候就感觉找到了,有时候又感觉不到了。哈哈哈。

  其实我觉得量子力学就应该是就像摆在孩子们面前的积木,一瞬间就明白了,就像光速的相对论,不过真明白还是假明白,读过书的人都明白。

  让孩子们也明白,有点难度啊!想破我的脑袋。
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  最近看到一个说法很有道理:量子力学和相对论,让很多人感到难以理解,是因为我们都相信我们的感官不会骗我们。但实际上,我们的感官是为了适应非洲草原的生存环境而来的,为了让我们的祖先能避免危险,找到食物,它经常发出经过扭曲过滤的外界信息,一直在“欺骗”我们的认知。比如:可见光和颜色,比如“实在的”(不可穿过的)固体,等等。
  
作者:Ridiculogical 时间:2016-12-11 22:27:41
  @辰鸡一鸣其道大衰 2016-12-11 21:20:01
  其实看看诺贝尔化学和物理学奖的,近年其实就是数学奖的变种。
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  是呀,越深入的研究自然,数学工具就越重要。
  
作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2016-12-11 22:49:40
  真的很不好意思,一直看贴,一遍遍的读,只是忽略了顶贴,常用网名都被论坛封杀了,偶尔觉得气馁的时候过来看看
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作者:左点点2012 时间:2016-12-26 09:56:40
  111
作者:Ridiculogical 时间:2016-12-27 16:16:00
  @左点点2012 2016-12-26 09:56:40
  111
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  谢
  
作者:物质维 时间:2016-12-28 07:43:23
  争尼玛比

  俩二货 不知道描述一个点在现实世界中是否存在还需要用半径啊

  不用半径描述那他吗的叫数字 不叫世界

  别半壶水在这里误导众生了
  
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作者:Ridiculogical 时间:2017-01-04 08:43:23
  @物质维 2016-12-28 07:43:23
  争尼玛比
  俩二货 不知道描述一个点在现实世界中是否存在还需要用半径啊
  不用半径描述那他吗的叫数字 不叫世界
  别半壶水在这里误导众生了
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  你要是觉得数学语言不是佛经,那就说明你还没全傻 -- 但有一点请记住:研究数字的是算数,不是数学。你要是只会数数,那说明你只会算数。
作者:辰鸡一鸣其道大衰 时间:2017-01-08 01:14:15
  解释一下玻色爱因斯坦凝聚态

  gygydda 评论 幽冥 2016-12-25 20:01:34
  其实激光就是一种最常见的玻色爱因斯坦凝聚态。

  基本粒子可以分成两种,一种是满足泡利不相容原理的费米子。
  另一种服从玻色爱因斯坦统计的玻色子、

  对玻色子来说,不存在彼此之分,你不能通过编号放在不同的格子里的方式来区分,宏观世界的区分方法在这里是不管用。你也可以理解成所谓不同的粒子本质其实是同一个粒子

  所有玻色子的自旋要么为0,要么为整数。而费米子的自选是半整数。

  所以偶数个费米子形成的粒子对,也构成了玻色子。

  对玻色子来说,它们可以被激发到完全相同量子态。

  这时候大量的粒子集合体的行为就如同一个粒子一样。

  通过这种方式能实现让宏观物体(假定这个宏观物体是由玻色子构成的)呈现出宏观世界可以观察到的量子效应。这个宏观物体能够被一个粒子的波函数描述。
  这其实有点类似刘慈欣球状闪电里描绘的宏电子,但实际电子是费米子。但大量玻色子应该是可以聚集形成的宏量子。

  量子效应一个最典型的就是波粒二象性。也就是一个物理对象同时是波又是粒子。

  所以电影里呈现的玻色爱伊斯坦凝聚态的人能穿越障碍物就不奇怪,这和光波能穿越玻璃是一个道理。能高速移动也不奇怪,玻色爱因斯坦凝聚态物体具有超流性能,流动时候不受任何阻力,没有任何粘滞力

  电影里的描绘还是很符合科学原理的。

  其实既然其满足波粒二象性,应该还有许多神奇性质,比如不被观测时波函数发散,被观测时波函数塌缩。还应该满足海森堡测不准原理,无法同时确定其空间位置和动量。对其空间位置定位越准,则其动量变化区间就越大。这电影中似乎表现得还不太充分。

  电影里描写的凝聚态人,本身是没有意识,男主角通过破坏某个开关,导致所有凝聚态人停止行动并解体。这个许多观众觉得无法理解。

  其实电影最后应该已经交代了原因,男主走到最里面,发现许多装置里放着人的神经系统(大脑、脊髓)。凝聚态人本身其实就等价于一个量子,能够用波函数描述。那么片中的设定应该是在人的意识活动和凝聚态物质之间建立了量子纠缠。人的意识的自我观测能使得凝聚态人的的波函数塌缩,形成稳定的实体,并且受意识的支配而运动。

  而片子里男主角破坏的那个装置应该就是维持那些容器里神经系统的意识和凝聚态人体之间纠缠态之用。破坏了量子纠缠。波函数发散,就无法维持稳定的凝聚态了。就呈现出最后全体瓦解的情形。

  这个科幻电影描绘的凝聚态人,比大刘球状闪电里的宏电子和量子人,其实更靠谱一些,科学根据更充分点。

  总而言之,这是一部相当高质量的科幻片,一部很罕见能符合科学原理的科幻片。
作者:Ridiculogical 时间:2017-01-08 09:57:57
  @辰鸡一鸣其道大衰 2017-01-08 01:14:15
  解释一下玻色爱因斯坦凝聚态
  gygydda 评论 幽冥 2016-12-25 20:01:34
  其实激光就是一种最常见的玻色爱因斯坦凝聚态。
  基本粒子可以分成两种,一种是满足泡利不相容原理的费米子。
  另一种服从玻色爱因斯坦统计的玻色子、
  对玻色子来说,不存在彼此之分,你不能通过编号放在不同的格子里的方式来区分,宏观世界的区分方法在这里是不管用。你也可以理解成所谓不同的粒子本质其实是同一个粒子
  所......
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  这是哪一部片子?
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作者:Ridiculogical 时间:2017-01-08 10:36:25
  @辰鸡一鸣其道大衰 2017-01-08 01:14:15
  解释一下玻色爱因斯坦凝聚态
  gygydda 评论 幽冥 2016-12-25 20:01:34
  其实激光就是一种最常见的玻色爱因斯坦凝聚态。
  基本粒子可以分成两种,一种是满足泡利不相容原理的费米子。
  另一种服从玻色爱因斯坦统计的玻色子、
  对玻色子来说,不存在彼此之分,你不能通过编号放在不同的格子里的方式来区分,宏观世界的区分方法在这里是不管用。你也可以理解成所谓不同的粒子本质其实是同一个粒子
  所......
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  最后一点不太同意:意识要和量子凝聚态形成量子纠缠,那么意识本身首先要是一个量子态,这一点,恐怕不能满足。
作者:左点点2012 时间:2017-01-10 18:28:26

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  @Ridiculogical 2016-12-27 16:16:00
  谢
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  楼主的大作有精华版吗?
  能给我发一份吗?谢谢。
  扣:2536 33439
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作者:wgnngw 时间:2017-01-13 21:47:49
  如果要定义科学,那就请先请出科学的长子数学,数学的爸爸就是易学太极两翼理论。
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