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统计分析可以用在量子力学中来推断爱因斯坦的相对论吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-06-06 10:46:27

在某种意义上,是的,这是可以做到的,而且已经做到了,但这并不是一个完全令人满意的答案。

这种方法被称为半经典重力。半经典引力通过将爱因斯坦场方程中的(量子)能量动量张量替换为(经典)所谓的期望值(在某种意义上是其平均值)来调和经典引力与物质的量子性质。

是的,量子物质的统计近似,使它与引力场的非量子性质相协调。

为什么这个答案不够好?部分原因是它在数学上不够优雅;我们这样做不是因为我们有一个令人信服的理由这样做,只是因为我们不能想出更好的。另一个问题,至少,量子力学的一些流行的解释是不一致的与半古典的重力:例如,薛定谔的猫可能有一个明确的死是活的状态一旦观察到,但薛定谔的猫的引力场应该显示预期值,也就是说,这两个国家的平均值。

所以我们继续寻找更好的理论。这项研究很困难,部分原因是除了这些缺点之外,半经典引力理论成功地描述了我们已经观察到或(在可预见的未来)能够观察到的所有引力现象,所以《自然》并没有提供任何关于我们如何做得更好的线索。

首先,爱因斯坦有两种相对论。有狭义相对论和广义相对论。量子理论——如果做得正确——完全符合狭义相对论。我们把这种形式的量子理论称为量子场论,我们所有的最佳理论都属于这一类。

广义相对论则是另一回事。在这个理论中,时空本身成为这个理论的一个动态参与者——可以说,它的形状可以随着物质和能量的分布而改变。这一理论尚未与量子场论成功整合。在大多数情况下,这并不重要——在几乎所有感兴趣的情况下,我们要么可以忽略时空的动态性,使用量子场论,得到极其精确的预测,要么我们不需要量子场论,可以使用广义相对论得到极其精确的预测。

我们可以模拟我们认为宇宙历史上发生的事情一直追溯到大爆炸后的10^-42秒。想想看——我们的理论涵盖了所有的事情,除了最初那一小段时间。但它们在这里被打破了,因为我们还没有统一这两种理论。同样地,我们也无法正确地研究黑洞奇点处发生的事情。其他地方都没问题,但这里又抛锚了。

人们一直在努力将这些理论融合在一起。这并不是说每个人都忽略了一些简单的答案。这是个难题。说实话,我不知道解决这个问题是否会给我们带来什么特别新奇的东西。我认为主要是我们对完美的渴望使我们不断追求完美。在短短几个世纪里,我们所知道和发现的东西的数量是惊人的。
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