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关于梅先生的第一个问题(关于相空间不具有相对论不变性)
[楼主] 作者:jqsphy  发表时间:2017/07/26 15:41
点击:0次

 关于梅先生的第一个问题(关于相空间不具有相对论不变性),此问题,我可以说一说。至于梅先生其余两问题(属于广义相对论问题),我去年、前年早已在给梅先生邮件内一一指出。它们本质上属于梅先生的错误理解问题或者放大了的“神迹”问题,实际其实根本不是问题。

 

我先将梅先生所说的第一个问题简要叙述一下(具体可以看梅先生的《微观粒子相互作用过程没有洛伦兹变换不变性的证明》长文):梅先生利用Lorentz变换(对动量、速度、能量进行变换),他发现在量子场论中,用于计算跃迁概率的相干空间因子d^3p/E不具有洛伦兹变换不变性,于是他说量子场论或相对论有矛盾。这里,d^3p是三维动量空间体积元,E为粒子相对论能量。该问题我与他在大约2014年讨论过,就我个人而言,自大学时学习量子场论后(十多年),我也是注意到这个“相干空间因子d^3p/E”问题的,只不过我没有像梅先生这么细致地算下去。恐怕很多学习量子场论的人都会想到这个问题,道理很简单,因为我们知道,动量微分dp与坐标微分dx满足一模一样的Lorentz变换;又我们还有常识,d^4x是一个具有洛伦兹变换不变性的四维体积元,那么同理,只有d^4p也才是具有洛伦兹变换不变性的,那么自然d^3p/E一般不应该再具有洛伦兹变换不变性。这是我的第二条核心观点。

 

虽然我说“一个任意摆放的截面,在不同的参考系看来,本来就是不同的(摆放位置和面积大小都会因为洛伦兹变换而变化)”,但是在某些特定放置下(如相对论变换速度V垂直于截面),那么截面大小具有洛伦兹不变性(这是相对论常识)。巧的是,梅先生在他的《微观粒子相互作用过程没有洛伦兹变换不变性的证明》内确实验证过,仅仅对一维情形(当粒子动量p与相对论变换速度V平行时),一维的相空间因子dp/E确实具有洛伦兹变换不变性。所以,这也从一个角度说明了,我上面所叙是对的。以上,基本上上就是我2014年观点。由于梅先生认为我上面叙述,都不是属于计算的证明,他因此根本不认同,也不想去理解我的观点。但是他这个问题本来就是属于“伪问题”(强行要求d^3p/E必须具有洛伦兹变换不变性),对伪命题的反驳,如本问题,根本不需要存在计算证明。这就好比你说“2+3=6是不成立的,于是整个基础数学都不成立”,那我只要指出2+3=6 本来就不成立,并解答不成立的理由即可。

 

但我也说,该问题,是值得进一步研究,目前量子场论对跃迁概率的计算,往往选取了一个特定的坐标系统。那些公式仅仅对特定坐标系统有效,因此梅先生不能直接对其作变换,他对其直接作变换,当然是得到“不对头”的结果。如何得到具有洛伦兹不变性的相空间因子,还真的是一个麻烦的问题,因为一个各向同性的相空间,在经过洛伦兹变换后,会变成各向异性,如何计算,本来就是一个难题(例如在受限空间内的量子真空Casimir效应(这是应用电磁学、电磁介质内的问题),就很麻烦)。另外,计算跃迁几率,仅仅论证截面的Lorentz变换还不够,还需要研究两个散射粒子的相对速度的Lorentz变换,计算跃迁几率时还需要考虑两者的投影(即截面的方向(垂直于截面的方向)与两个散射粒子的相对速度之间的投影)。目前教材上的计算,选择的参考系,默认了这两者是平行的。所以,要得到具有洛伦兹不变性的相空间因子,这个问题是很复杂的,可以作为一个课题研究。但这个课题,也不一定有什么价值。实际上,物理教材上,有大量公式,由于选择了特定参考系,其并不直接满足不变性。如欧姆定律和焦耳定律,都是关于电流J与电场E的定律。这两个定律,其表达式看起来明显不满足伽利略变换。如欧姆定律J=aE, 这里,J为电流密度,与速度v成正比,a为电导率,E为电场。在伽利略变换中,电子速度(或电流密度J)可以发生很大变化,但是电场E不变,于是欧姆定律J=aE显然不满足伽利略变换,自然,它对洛伦兹变换更加不满足了。但这是正常现象,并没什么值得稀奇古怪的。

 

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 [2楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2017/08/16 09:12 

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