某物理系學(xué)生關(guān)于物理的一些天真又民科的想象
來自某物理系學(xué)生的豐富的想象力(純胡思亂想)(老師說做物理還得靠想象) 進(jìn)一步學(xué)習(xí)前的一些想象 今天我們在上完課之后想去推自行車,結(jié)果發(fā)現(xiàn)找了半天找不到了,這時候我們想如果我能讓過去的我注意一下好好記住自行車的位置就好了,但是物理規(guī)律決定我們不能向過去傳遞將來的信息,我轉(zhuǎn)念一想,我們不是也不能預(yù)言將來的信息嗎,我一細(xì)品,有沒有可能這兩種限制其實(shí)是同一種限制,我們可以簡單地表示為,不能把未來的信息向過去傳遞。哦,不能把未來的信息向過去傳遞,那可以把過去的信息向未來傳遞咯,這其實(shí)很讓人不能接受,這種毫無來路的不對稱性。我再一品,實(shí)際上我們說不能傳遞信息是一層抽象,這個傳遞信息實(shí)際上可以被分解成更基本的比如說人記憶的保存(是一種把現(xiàn)在信息傳到未來的方法),或者記錄下某物的狀態(tài),或者一切暫時不會改變,從而能保存的介質(zhì);還有另外一種傳遞信息的方式是未來和過去的人互相通個電話,比如我可能對著一個時光電話,聽到里面發(fā)出了什么什么聲音告訴我應(yīng)該怎么做,顯然,這個應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)不了的。觀察以上兩種信息傳遞的方式,我們或許可以說,信息的傳遞是近距的,所謂信息不能從未來向過去傳遞實(shí)際上本質(zhì)原因是時間上的影響是近距性的,或者說相互作用是近距的。這里的近距作用類比了一般的空間上的近距作用(話說場可以在空間里延伸憑什么不能在時間上延伸),不管怎樣,這就相當(dāng)于是說,某一瞬間只受到前一瞬間和后一瞬間影響,而不會出現(xiàn)未來的我和過去的我打電話這種在時間軸上跨越了一段距離的相互作用(或者可能其實(shí)有,就像場一樣,可以隔空作用?)那么如果我們的世界觀是這樣的話(當(dāng)然這樣還有繼續(xù)想象的空間,先止步于此),再換句話說,這個世界的每一瞬間是通過一定的方程連接起來的(比如牛二,或者麥克斯韋方程,或者薛定諤方程)那么我們之前那個信息傳遞的問題就自然消失了,所謂信息傳遞,只是這樣一種承載物質(zhì)的信息在時間上的連續(xù)性罷了,載體帶著載體上的信息在時空中劃出一道線,我們認(rèn)為這是信息的傳遞。可能時光本身并不流逝,只是我們感到時光在流逝罷了。 先這樣。我們仔細(xì)分析牛二,麥克斯韋方程,和薛定諤方程,會發(fā)現(xiàn)三者都是關(guān)于時間反演是對稱的,似乎唯獨(dú)統(tǒng)計(jì)力學(xué)尤其是其中的熵是隨時間單調(diào)增加的,這似乎給我們了一種客觀地說明時間方向的方法,換句話說,我們可以不用人來去感受那個是未來那個是過去,而只用說比較混亂,情況多的那個是過去,這很神奇,但我們似乎不能對滿足牛二、麥克斯韋方程和薛定諤方程的一個系統(tǒng)下判斷說那個發(fā)生在前,那個發(fā)生在后。甚至在麥克斯韋方程中,時間都可以進(jìn)一步被寫成一個跟空間坐標(biāo)類似的坐標(biāo),麥克斯韋方程描述的宇宙就好像是靜止四維時空中一幅美麗的畫。我們比較好奇的一點(diǎn)是,假如只有各種場進(jìn)行演化,我們能看出來先后嗎?在一個只有電磁場的世界里,電磁場會不會直接全部逸散掉?(我們未來或許可以通過數(shù)值模擬來驗(yàn)證)但如果把僅僅是電磁場的系統(tǒng)看做是一堆光子組成的系統(tǒng)來看的話,似乎這些光子會很快逸散,而不會吸引到一起,最終只是在時空中的一小段時間和空間上留下來了漣漪。麥克思維方程的主要問題在于它只描述了場,而沒描述粒子,好處在于似乎場的性質(zhì)足夠好,以至于可以統(tǒng)一到4維空間里去,其他兩個理論都沒這本事,而且這個似乎是確定的,沒有一點(diǎn)不確定性,而且似乎可以解釋光,但是沒法解釋光的量子性,整個麥克斯韋方程都是連續(xù)的沒有一點(diǎn)量子化,所以它估計(jì)是某種更高理論的平均版本,可以說可能電磁場是一種平均場。 剛才說到麥克斯韋方程的一個問題是里面竟然沒有提到粒子,(光子算不算?說實(shí)在光子真的很神奇,它似乎是麥克斯韋方程和相對論量子論之間的橋梁,如果我們能弄清楚到底怎么描述光子或許對這幾個理論都有巨大的啟發(fā),而且光子本身沒有靜質(zhì)量這就很神奇)其他幾個理論都是把質(zhì)點(diǎn)作為核心對象的,從牛頓力學(xué)到量子力學(xué),再到相對論,粒子在其中扮演了很重要的角色,這個粒子都有質(zhì)量,雖然我們不知道這個質(zhì)量是從哪里來的(但估計(jì)最根本應(yīng)該是從能量來的,可能基本粒子是空間的某種扭曲,或者是某種非線性方程的孤子解(這里不得不插播一句話就是我們研究的大多數(shù)都是線性結(jié)構(gòu),方程也大多數(shù)線性的,我們出于方便的理由去研究它們,去認(rèn)識它們,但是有沒有可能其實(shí)宇宙的基本方程并不是線性的,甚至說大多數(shù)方程都不是線性的,只是恰好我們研究線性的研究太多了我們才對線性的各種方程這么感興趣,這么了解,或許真正的麥克斯韋方程并不是線性的,比如可能滿足一個什么很美的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),但不是線性的,只不過在特定情況下表現(xiàn)為線性的,在某些情況下,不是線性的從而形成了孤子比如說電子,然后因?yàn)檫@個孤子本身是對時空的一種扭曲,然后具有一定的能量,向橡皮筋被打了一個節(jié)一樣具有能量,如果我們把節(jié)打開,會釋放出能量并激起漣漪(光也即電磁波)))(在高能領(lǐng)域會有新的物理,因?yàn)檫@樣就可以打破低能量的近似)。所以我們會比較關(guān)注正反物質(zhì)的湮滅,正反物質(zhì)湮滅的過程可能會讓我們對物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu),物質(zhì)質(zhì)量的來源,甚至是相關(guān)的質(zhì)量的引力的來源都有更好的認(rèn)識,所以,如果一個小盒子里面動能很大,這個小盒子會變重嗎。這些問題不能用解析解的話應(yīng)該可以數(shù)值硬解出來吧,反正相對論應(yīng)該是完備的,應(yīng)該是可以以某種形式模擬出來這個解?;氐竭@個正反物質(zhì)湮滅的問題來,這有點(diǎn)像兩個節(jié)互相打開然后釋放出能量,很神奇。我們是不是可以考慮把正電子和其他微粒比如中子,質(zhì)子相結(jié)合看看會有什么反應(yīng)(既然已經(jīng)知道了它和負(fù)電子會湮滅)同時反物質(zhì)到底是怎么產(chǎn)生的也十分奇怪,難道就是能量在空間激起某種扭結(jié),然后再分開就能把這種能量儲存起來?像是氯化鈉被分解成了氯氣和氫氣,一個有氧化性一個有還原性,兩個可以碰到一起釋放出能量?;蛟S正常電子有負(fù)電性,正電子有正電性,碰到一起就可以釋放出能量,就像是這個化學(xué)反應(yīng)一樣,如果是這樣的話,我們能不能像電解池那樣做出一個機(jī)器,輸入能量一邊源源不斷輸出負(fù)電子,一邊源源不斷輸出正電子。Emmmm但有沒有另外一種可能,正負(fù)電子湮滅放出的能量是二者之間的庫倫勢能,而不是其自身的某種性質(zhì),我們或許可以稍作估算,然后算出來具體的值(但考慮到麥克斯韋方程在這種情況下未必適用,也不知道會得到什么結(jié)果),如果二者的質(zhì)量來源于庫倫勢能的話那么有望憑空產(chǎn)生電子嗎。 總之,反物質(zhì)可能是洞悉物質(zhì)背后深入結(jié)構(gòu)乃至質(zhì)量,相互作用緣起的重要窗口。我們這時候也可以考慮我們這個理論能做出什么有效的預(yù)言,我們也可以看看別的理論,怎么求出它的預(yù)言部分,它怎么從一個抽象的理論到設(shè)計(jì)出來一個具體的實(shí)驗(yàn)來的,能夠來對我們的想法進(jìn)行驗(yàn)證和檢測。 剛剛提到了孤子,扭結(jié)之類的說法,我感覺全純函數(shù)的奇點(diǎn)有點(diǎn)像我們世界中的基本粒子,全純函數(shù)非奇點(diǎn)之外的地方有點(diǎn)像場,有沒有可能我們給一般的全純函數(shù)加上什么動力學(xué),使得它能夠像某個系統(tǒng)一樣動起來。當(dāng)然這里還有很多問題比如說,全純函數(shù)是二維的,比如怎么加入跟現(xiàn)實(shí)世界相兼容的動力學(xué)呢,,,