很多记者或者外行都把2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的意义做了张冠李戴的误解。在“中子在引力场中运动”这一主题中?/b>

作者:jqsphy(xxx.xxx.xxx.xxx) 2004/07/11 21:54   字节:4K 点击:26次 帖号:50662

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1.很多记者或者外行都把2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的意义做了张冠李戴的误解。在“中子在引力场中运动”这一主题中，涉及到的量子化对象有两个：一是中子的行为具有量子化的（这是熟知的常识）；另一是引力场的量子化。但是不要张冠李戴，错把中子在经典引力背景下的量子行为错当成引力场本身的量子化。许多记者包括szchenfu50就犯了这一错误。

中子的量子效应的确早在上世纪30年代就已经确立了，但是在引力场中地量子行为却是少有实验研究的，而且其研究也很有意思（因为引力场中的量子力学规律（对于电子、中子而言）违反等效原理，见曾谨言量子力学书，所以值得研究）。

2.河南的靳瑞敏先生在他的书中也犯有这一错误。他为了在理论上研究引力场是否量子化的，设计了一个实验思路，那就是研究物质波（如中子、电子）在引力场中的散射行为，看看“有无出现条纹”现象，若有“条纹”现象，表明引力场是量子化的。这里，靳瑞敏就犯了一个错误，“条纹”现象其实是物质波的量子行为，他把物质波的量子行为错当成引力场本身的量子化了。看看他的理论处理手段就可以知道，他在理论计算中，把引力场当作经典背景处理，用了经典的量（势能、力）来表示引力场。用经典量来表述引力，怎么能预测引力场的量子化行为呢？只能预测中子在经典引力背景下的量子行为，而非引力场本身的量子化行为。

3.看看2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的题目Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field，就可以知道，这里所说的是中子的量子态，而非引力场本身的量子态，在实验中引力场本身是作为经典背景存在的，实验测得是中子的量子行为，而非引力场的量子行为。如果说是在测量引力场的量子行为，那么题目就应该是detection of quantization of gravitational fields by using neutron motion.

4.实验中测到中子能量10^(-12)电子伏特，它这么小，难道就能说明它是引力的量子效应了吗？不能。看看，中子－自旋转动耦合效应（一个中子自旋与转动参考系的耦合）能量也恰好为10^(-12)电子伏特（以转动参考系每秒钟转100转计算，转动角速度好比一个引力磁场），难道这就是引力磁场的量子化效应了吗？非也，它照样仍旧是中子量子效应。

Z0波色子的存在是通过高能实验，能区为100GeV，它已经深入质子尺度以下。

5.其实从2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的的摘要与引言中也可以看出：

他们研究的是以中子的束缚态（以引力作为背景势阱），即“中子的引力量子束缚态”（gravitational quantum bound states of neutrons），这好比原子是电子的电磁束缚态。在原子中，电子的行为是量子化的，但是原子中的电磁场却是以经典形式表现。

《自然》这篇文章的的摘要与引言中明明说得很明白，szchenfu50也把主要意思翻译出来了，为什么还要空穴来风地去叫板李淼呢？真是啼笑皆非。

我替szchenfu50修改szchenfu50的中文翻译（关于2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的的摘要与引言）（我的修改见【】内）

物质不连续的量子特性是表现在现象的多样性中。由充分深宽的势垒捕获的任何粒子都被固定在量子跃迁态。

例如，在电磁场中电子的量子态的存在是造成原子结构的原因，在强核子场中中子的量子态则产生原子核的结构。

类似地，引力场将导致量子态的形成。但是引力与电磁力和核力相比是极其微弱的，使得在引力场中物质的

量子态的观测是非常地具有挑战性。因为中子的电中性和长寿命而成为观测这样一个效应的有希望的候选者。

在这里我们报告中子的引力量子跃迁态【中子的引力量子束缚态】的实验证据。粒子被充许向一个水平的镜子下落，

地球的引力场提供所需的约束势垒。在这个条件下，下落的中子沿垂直方向不是连续地运动，

而是从一个高度跳跃到另一个高度，如同量子理论所预期的。

Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field

The discrete quantum properties of matter are manifest in a variety of phenomena.

 Any particle that is trapped in a sufficiently deep and wide potential well is

settled in quantum bound states. For example, the existence of quantum states

of electrons in an electromagnetic field is responsible for the structure of

atoms, and quantum states of nucleons in a strong nuclear field give rise to

the structure of atomic nuclei. In an analogous way, the gravitational field

 should lead to the formation of quantum states. But the gravitational force

is extremely weak compared to the electromagnetic and nuclear force, so the

observation of quantum states of matter in a gravitational field is extremely

challenging. Because of their charge neutrality and long lifetime, neutrons

are promising candidates with which to observe such an effect. Here we report

experimental evidence for gravitational quantum bound states of neutrons. The

particles are allowed to fall towards a horizontal mirror which, together with

the Earth's gravitational field, provides the necessary confining potential well.

Under such conditions, the falling neutrons do not move continuously along the

vertical direction, but rather jump from one height to another, as predicted by quantum theory.

沈建其老师（jqsphy）(不知对不对,是SENPY说的,别怪我认错人)：

   您好！您好象也没有回答(复)这个问题。请您也不要回避问题，好吗？否则----难到您和李淼真的在混水摸鱼吗? SENPY先生也请耐心看一下szshanshan的帖原文，再来讨论好吗？谢谢！

附szshanshan帖的原文:

致版主及李淼：请别混水摸魚！

在我看来，使用“中子的量子行为”这个沒有确切的科学定义的词就是想混水摸魚。就用你们自己翻译的话“由充分深宽的势垒捕获的任何粒子都被固定在量子跃迁态”也表明Nesvizhevsky等的原意是：首先，运动状态表现为不连续的量子跃迁态（或者表现为连续的非量子跃迁态）是由势垒决定的，並不是由粒子决定的；其次，粒子是被势垒固定在量子跃迁态（或被势垒固定在非量子的连续态），粒子是被动地被固定到某种状态，而不是主动地由本身的“量子行为”去固定势垒；第三，所说的势垒包括电磁场、胶子场和引力场等的势垒，所说的任何粒子包括电子、中子等，当引力场势垒捕获的中子換成了別的中性粒子（例如Λ⁰ 、π⁰），若也能克服困难做出实验结果（Λ⁰ 、π⁰衰变太快使实验更难做）则应与用中子作的实验结果相一致。因为引力场的势垒是客观存在的，它不会因为捕获了不同的粒子就改变其连续的或不连续的特性。

现在清楚地知道电磁场是量子化的虛光子场，可在20世纪初期人们认为它是附加轨道量子化条件的半经典场，在19世纪人们一直认为它是完全经典的连续场。这並不表明电磁场也会与时俱进地从连续的蛻变成半连续的最后蛻变成不连续的。电磁场固有的不连续的客观特性决不会因人而变。现在的对引力场的认识有如20世纪初期对电磁场的认识，虽然尚无公认的引力场量子化的理论，但是Nesvizhevsky等的实验结果绝不可能用经典的连续引力场来解释，至少也要用类似玻尔的半经典的方式用附加量子条件的引力场才能解释。Nesvizhevsky等的实验的社会意义在于实验走到引力场量子化的理论的前面去了，实验走到了理论的前面这在历史是累见不鲜的，正确的态度是努力进行引力场量子化的研究工作，尽快赶上实验工作的进展；而不是采取鸵鳥政策来迴避事实，因为我们还沒来得及将引力场量子化，就死不承认Nesvizhevsky等的实验结果,把确切无疑地观测到的引力场朿缚态的不连续性偷換成含糊其辞的“中子的量子行为”。