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假设光子没有质量并且不能超过光速,那么是否会有一个负质量超过光速?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-05-27 09:34:19

我尝试用通俗易懂的语言来解释。

基本件要注意的事是虚构的质量意味着负面质能方程:m2 = (iμ)2 =−μ2 < 0。由于质量是能量的一种形式,这意味着粒子越多,宇宙的能量含量就越低。我们拥有的最基本的原则之一是,大自然使能量最小化;一个系统总是趋向于它的最低势能配置(例如,当我放开一个球,它从山上滚下来,减少了它的重力势能)。这意味着从能量上来说,这些超光速粒子的存在是有利的。

当然,要真正做一个正确的处理我们需要把它放在量子场论的语言中,强调场。所以tachyonic粒子与一些相关领域,称之为ϕ;在量子场论的拉格朗日定理中,这个场的质量的平方是负的。这意味着势能函数的字段值ϕ是这样:

假设光子没有质量并且不能超过光速,那么是否会有一个负质量超过光速?

在这门语言当中,不是ϕ的最低能级= 0,因为它是与大多数字段。相反,能量最低的状态是当ϕ= v处处为常数。图中v≈±1.3。顺便说一下,这个v与w/速度无关;惯例是这里用v,因为这个常数是真空期望值,或者vev。这有点像“平均值”和我们写⟨ϕ⟩= v。它有相同的单位现场ϕ,不是米/秒)。这比说存在着无穷多的速子粒子要容易理解一些这确实是我们应该使用的语言。

任何研究过希格斯机制的人可能都见过这样的图片。希格斯机制是自发对称性破缺的一个例子。上面的潜力是对称的ϕ= 0但是字段需要在其非零值时,该系统“瀑布”的两个井,自发地打破对称的潜力是不对称的ϕ= v。如果你生活在一个宇宙中ϕ已经在其非零vev,你不知道,你不会认为自然的谈论ϕ,对称的潜力,但是其他一些领域h代表vev周围磁场的波动。也就是说,h =ϕ−v。自vevϕ是v, vev h v−v = 0…也就是说,⟨h⟩=⟨ϕ−v⟩=⟨ϕ⟩−⟨v⟩=−v = 0。

最初生活在宇宙,你不会注意,h是其他领域的波动ϕ非零vev,当然可以。一开始,我们很自然地假设所有处于最低能态的场都是零,然后测量它。所以你可能会把h误认为“基本场”这绝对是一个不可思议的成就意识到你其实是生活在一个井,ϕ不是h,变量理论应该开始。这就像意识到地球并不是宇宙的中心,而是在令人难以置信的浩瀚宇宙中,只是更令人惊讶的是,你意识到你的宇宙生活在一个不是可能状态的“中心”的状态中。这就像走出你的世界去看它。

我们已经做过了。希格斯玻色子是对应于场h的激发态的粒子。vev, v,就是基本粒子有质量的原因…嗯,这和其他领域的耦合场ϕ,这最终耦合他们v,你可以说。这就是为什么人们说希格斯场在任何地方都是“开启”的,或者说它就像所有物体运动的糖浆。有更多的希格斯机制的自发对称性破诱导ϕ的“凝结”但这是一个重要组成部分。希格斯势也不只是像上面那个一样的双阱,它还有一个退化真空的连续统,就像所谓的“墨西哥帽势”:

假设光子没有质量并且不能超过光速,那么是否会有一个负质量超过光速?

无论如何,重点是:你完全可以自由地写下含有假想质量的项,这些项看起来很天真,就像它们对应于速子粒子。请务必这样做。但是你的系统总是会陷入一个低能量状态,没有速子,这就是你的理论所描述的宇宙中的人会生活的状态。这一事实可能向上打开v意味着h具有积极和实际质量,并可以确定为h粒子的激发,而不是ϕ的荷载。

量子场论和洛伦兹不变性,狭义相对论要求c在所有帧中都是常数)已经在描述世界方面取得了令人难以置信的成功(例如,数字预测匹配到11位的观测值!),而且目前没有理由拒绝任何相关的假设。要吸收引力,QFT很可能需要被修改或纳入一个更大的理论,它是一个低能量极限理论(或许是弦理论),但正如相对论没有完全抛弃牛顿物理学,因为它是完全没有根据和无用的,QFT也不会被抛弃。在我们的大部分经验中,牛顿物理学是相对论的一个很好的近似,而量子场论很可能是…嗯,什么东西。

它也可以向下打开,永远不回来,但是没有最低能量状态,能量从下面是无限的,这个理论没有任何意义……至少,事情看起来会非常非常不同。比如,真空稳定性是怎么回事?
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