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普朗克量子论思想在量子引力问题上的推广
[楼主] 作者:沁阳拜建军  发表时间:2014/12/01 21:12
点击:136次

1900年,普朗克抛弃了能量>是连续的传统经典物理观念,导出了与实验完全符合的黑体辐射>经验公式。在理论上导出这个公式,必须假设物质辐射的能量是不连续的,只能是某一个最小能量的整数倍。普朗克把这一最小能量单位称为“能量子>”。普朗克的假设解决了黑体辐射的理论困难。普朗克还进一步提出了能量子与频率>成正比的观点,并引入了普朗克常数>h。量子理论现已成为现代理论和实验的不可缺少的基本理论。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。受他的启发,爱因斯坦于1905年提出,在空间传播的光也不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量子,简称光子>,光子的能量E跟跟光的频率V成正比,即E=HV。这个学说以后就叫光量子假说。我们知道1887年11月5日,赫兹在寄给亥姆霍兹一篇题为《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文中,总结了这个重要发现。接着,赫兹还通过实验确认了电磁波是横波,具有与光类似的特性,如反射、折射、衍射等,并且实验了两列电磁波的干涉,同时证实了在直线传播时,电磁波的传播速度与光速相同,从而全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。并且进一步完善了麦克斯韦方程组,使它更加优美、对称,得出了麦克斯韦方程组的现代形式。此外,赫兹又做了一系列实验。他研究了紫外光对火花放电的影响,发现了光电效应>,即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现,后来成了爱因斯坦建立光量子>理论的基础。

       从赫兹的伟大实验发现到普朗克量子论思想的建立,其中不难明确与量子论思想息息相关深层次的物理思想:由于物质辐射的能量都服从量子规律,即能量是不连续的,只能是某一个最小能量的整数倍,因而辐射物质的总能量必然是量子化减少的。

       -         -                                              -       -

                   -         -                                               -       -

          ---------------  E=4hν                                ---------------- E=-4nh~/ν

          ---------------  E=3hν                                ---------------- E=-3nh~/ν

          ---------------  E=2hν                                ---------------- E=-2nh~/ν

          ---------------  E=hν                                 ---------------- E=-nh~/ν

      ------------------------ E=0                           ------------------------ E=0

               (普朗克假说)                             (引力相互作用交换能量的量子化规律)

       举例来说:1.赫兹振荡器辐射的电磁波或光量子由于服从量子论,因而赫兹振荡器电容器的原储存电能总能量必定也是量子化减少的;2.双星系统PSR1913+16以极其紧密而快速的模式互相环绕对方,其并且呈现了渐进式的旋近(in-spiral),据广义相对论渐进式的旋近(in-spiral)起因于引力波的辐射。因而双星系统PSR1913+16的总能量包括引力场能量,必定是量子化减少的---

      普朗克提出量子论已百余年,其间爱因斯坦将量子论与光辐射理论结合;丹尼斯·玻尔将其引入原子内部;薛定鄂等人共同建立起量子力学大厦.但引力量子的研究目前是停滞不前,是二十乃至二十一世纪物理学晴朗天空上的一片乌云!引力场能量的量子化问题之所以至今悬而未决,我认为主要在于人们的思想过于教条化。其实解决问题的布局只有几步:1.判断的选择性问题---要么引力场能量是量子化的,要么不是量子化的!回答是通过具体实验来解决;2.假设引力场能量是量子化的,由于物质辐射的能量都服从量子规律,即能量是不连续的,只能是某一个最小能量的整数倍,因而引力辐射物质的总能量必然是量子化减少的。3.我们知道,引力比较电磁力的能量要少许多数量级,这样引力辐射并未被清清楚楚地“直接”测到,只有有显著的“间接”证据支持它的存在!LIGO 和 GEO 600是用来测量引力波即时空结构中波动的工具。即使如此引力波非常难以测量,源于引力波到达地球的时候已经变得非常弱了。纵观物理学界对于量子引力研究的方法,无不是沿袭电磁场量子化思维定式,即对辐射物质所辐射能量载子的定量实验研究分析。然而这种对辐射能量载子定量分析的方法不适应与引力研究,原因是引力相互作用十分渺小之故!试想对于测定引力常数的扭秤,我们即使动用最先进的高分辨率仪器,也不能捕获到所谓其间相互作用的引力子。这是哲学上所决定的客观规律!由于实验设备本身发射引力子,必定与被分离实验对象物质辐射引力子相互作用,因而人类永远不可能分离出独立的引力子!4.由于分离独立引力子在哲学上不存在可能性,再则引力相互作用极其微弱之故,建议另辟新路---通过检验辐射物质的原引力场总能量是不是量子化减少的?来进行量子引力研究-------

       

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