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在李淼先生博客中与Yunsong Huang 先生的讨论
[楼主] 作者:拜建军  发表时间:2010/02/17 18:18
点击:369次

拜建军>
2010年2月16日 20:14:47>

 

请李老师方便的时候解惑这个量子引力理论问题:
简谐振子周围的引力场能量(引力辐射),与振动频率成正比关系还是反比关系?
不同于电磁辐射,理论上应认为引力辐射或在简谐振动的条件下,引力子动能的增强,将会使引力相互作用减弱或交换引力子的数目几率递减!打个比喻一个人手里抓一条活蹦乱跳的鱼,要比抓一条不动的鱼困难得多!因而如只考虑引力子的个体行为,正比率的倾向占主导地位;但考虑到振动质点引力场的总引力相互作用能量,反比关系占主导作用。学术界普遍承认,引力相互作用只有一个符号即永远为负号(引力)—因而理论上确立引力场能量与振动频率成反比关系的理论模式,具有现实物理意义。因而解决这个理论问题将为引力场的量子化理论提供理论基础。我从理论上认为:相对静止或低频简谐振子质量对应的引力场能量确立后,其能量大小,是随振动频率增大而量子化减小的—
冒昧打搅,失礼之处敬请海涵谅解!谢谢!

  • 618 Yunsong Huang
    2010年2月16日 20:43:23>

拜建军,

考虑极限情况:一对(在x-y平面内)飞快地转圈的星体(它们的轨迹在y轴上的投影是简谐振子),转速接近光速。它们辐射的引力波难道反而要减小?这个物理图像不对头吧。

  • 619 Yunsong Huang
    2010年2月16日 20:56:38>

(续)
找到资料了:
《Gravitation and Spacetime》 第二版, Hans C. Ohanian and Remo Ruffini 著 (New York, 1994, ISBN 0-393-96501-5), 262 页。

质量为m1和m2、间距为r的双星转动。辐射的引力波功率为
  \frac{32G^4}{5c^5r^5}(m_1m_2)^2(m_1+m_2)

间距r若减小,意味着引力增大,所以转速亦须增大,即简谐振子的频率增大。 可见,高频振荡对应于大的辐射功率。

  • 633 拜建军>
    2010年2月17日 14:08:28>

李老师与Yunsong Huang 先生您们好:
1.它们辐射的引力波难道反而要减小?
这个问题应这样理解,假设引力波或引力辐射是量子化的(学术界一般都这样认为),那么必然从逻辑上得出这样的图景—即与相对静止或低频简谐振子质量对应的引力场能量确立后,其能量大小,是随振动频率增大而量子化减小的!这是因为,一个低频简谐振子的引力场能量确立后,由于以假定高频振动辐射的引力波或引力辐射是量子化的,因而这个质点总的引力场能量应是量子化减小的,即总能量减去辐射掉的引力波或引力辐射的量子化能量!因此先生的疑问—它们辐射的引力波难道反而要减小?要分两个角度予以理解:1.引力波(子)的个体行为;2.引力波(子)的群体行为。分析这两个考虑角度的要点在于,量子引力的目标是用量子语言描述引力场的量子化图景!所以引力场的量子化图景,应是描述引力相互作用或交换态(约束态)的引力子情景,而不是自由态的引力子图景!
2.您所提供资料指出:间距r若减小,意味着引力增大,所以转速亦须增大,即简谐振子的频率增大。可见,高频振荡对应于大的辐射功率。
高频振荡对应于大的辐射功率!这个论点只适用于电磁辐射规律,而不适用于约束态的引力波动规律(狄拉克也认为引力是约束态的)。主要的认识在于,自由引力波理论上是不存在的!这是因为,引力相互作用只有一种本征状态,永远只有一种符号。这是学术界公认的事实!将高频振荡对应于大的辐射功率,这个电磁辐射规律与现象,引用到引力辐射规律中来应三思而后行!简谐振子的高频引力辐射掉的量子化能量越大,此时刻简谐振子总的引力场能量量子化减小的能量值越多!除非假定引力场是量子化的理论方向是错误的观点!

  • 634 拜建军>
    2010年2月17日 17:58:34>

李老师与Yunsong Huang 先生您们好:
普林斯顿大学的拉塞尔·赫斯(Russel Hulse)和约瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)发现的脉冲双星,PSR 1913+16[1],这些研究使人们逐渐发现相对论性引力在天体系统中的重要地位。而从实验的角度来看,引力波的探测技术研究已经取得了相当的成果—
这个间接证明引力波存在的宏观实验值得推敲的问题是:1.假设脉冲双星PSR 1913+16[1]辐射掉的引力波是自由引力波,又假设自由引力波辐射是量子化的,那么如果实验技术允许,可以测量一定时间内以量子化辐射掉的引力波能量的脉冲双星系统PSR 1913+16[1],与邻近天体的引力相互作用能量较前应是量子化减小的;2.如假定自由引力波不存在,那么脉冲双星系统PSR 1913+16[1]之间引力波量子“长时间”处在不停的交换态中。当然这个交换系统的引力场能量不是稳恒不变的状态,将与邻近天体进行能量交换与传递(约束态引力波辐射形式)传递)。这种随时间函数变化的引力场能量,将以动能的方式将能量传递于别的天体,这样的结果必定使脉冲双星系统PSR 1913+16[1]的各自自旋角动量减小,而能量的损失将使脉冲星及其伴星彼此盘旋接近,从而导致轨道运动加快。Yunsong Huang 先生提供的资料,双星系统间距r若减小,意味着引力增大,所以转速亦须增大,即简谐振子的频率增大!可以理解为,双星系统的各自自旋角动量或角频率的减小,使r减小与两者之间的引力加大。虽然双星相互围绕的转速亦须增大,但双星系统的各自自旋角动量或角频率的减小,对应引力相互作用能量的增加值,要较双星相互围绕的转速(线速度)亦须增大所需的能量大,因而可以预言,脉冲双星系统PSR 1913+16[1]将会在未来合二为一并相撞!
当然以这样的天体系统检验引力场的量子化图景,所受的干扰因数较多!因而建议利用测量引力常数的扭秤加以改进,令一个大球以不同频率匀速接近小球,小球的移动通过激光束的反射打到标尺上,从而度量引力场能量与频率的关系—
E=-nh~/ν
E为引力相互作用能量值,n为单位时间内交换引力子的数目(含时间的量纲—1/s),h~(h~=hν,其中频率V等于1)  

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