新科学家:割裂时间空间,统一相对论量子论
By 苏剑林 | 2013-01-16 | 34897位读者 | Kimi 引用这篇文章源于《新科学家》2010年8月7日刊,它介绍了物理学家Horava为了统一相对论和量子力学,把广义相对论的时空联系割裂的尝试。在相对论中,时间和空间结合成了不可分割的整体。而现在,有物理学家却要把时间与空间分开,来建立让广义相对论和量子力学相调和的统一理论。我对这个理论挺感兴趣的,当然,我还没有能力弄懂它。只是它符合了我们大多数人的一个直觉,就是时间总有跟空间不同的地方,它们之间不应该完全等同起来。不过,事实如何,只有未来的实验能够严重了。
本文并没有官方的中文译文,现载的译文来自“译言网”。译文有一些翻译不大正当的地方,由于时间限制,无法一一修正,但是我觉得对于理解本文内容已经足够了。如果有疑问,不妨参考后边的英文原文,并在此提出与大家讨论。
对爱因斯坦的反思:空间-时间耦合的物理数学的终结
纠结于融合引力和量子力学的物理学家们正向着一个受到铅笔芯启发的理论欢呼雀跃,这个理论可以很简单地让他们取得成功。
它曾是一个改变了我们思考空间和时间的方式的报告。那一年是1908年,德国数学家赫尔曼-闵可夫斯基正尝试着理解爱因斯坦火热的新思想——即我们现在所熟知的狭义相对论,它描述当物质运动很快时它们是如何收缩以及时间是如何扭曲的。“从此独立的空间和时间将注定淡出到纯粹的虚幻中,”闵可夫斯基说道:“而只有两者的统一才能保证一个独立的现实世界。”
诡异的Dirac函数
By 苏剑林 | 2013-01-14 | 60624位读者 | Kimi 引用量子力学中有一个很诡异的函数——Dirac函数,它似乎在物理的不少领域都有很大作用,它也具有明显的物理意义,但认真地看它却又感觉它根本就不是函数!这个“似而非是”的东西究竟是什么呢?让我们从一个物理问题引入:
设想一条质量为1,长度为$2l$的均匀直线,很显然直线的密度为$\rho=\frac{1}{2l}$;将直线的中点放置于坐标轴的原点,我们就有
$$\rho(x)=\left\{ \begin{array}{c}\frac{1}{2l} (-l \leq x \leq l)\\0 (x < -l , x > l)\end{array}\right.$$
所以有
$$\int_{-\infty}^{+\infty} \rho(x)dx=1$$
角的疑惑——为什么使用弧度?
By 苏剑林 | 2013-01-07 | 40409位读者 | Kimi 引用也许当我们从小学数学进入中学数学的过程中,让我们最郁闷的事情就是课本上把用的好好的角度制改为弧度制了,那个好好的360°的周角无端端变成了一个无理数$2\pi$,为此还多了一堆转换公式,那时这可把我折腾了好一阵子。为什么一个完美的360°不用,反而转向一个无理数$2\pi$?这里边涉及到了相当多的原因,在这些原因中,重新体现了数学体系的一致与简约。当然,文章里的观点只是我自己的看法,仅供大家参考。
弧度制:简约的要求
如果读者已经学过了极限理论,那么我就可以直接说,引入弧度制,是为了在这样的一种角的度量体制下,满足:
$$\lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{x}=1$$
又折腾数学公式插件了
By 苏剑林 | 2013-01-05 | 29355位读者 | Kimi 引用从2013.11.15开始,使用MathJax插件。主要原因是MathJax在兼容性方面比ASCIIMath Image Fallback Scripts做得好很多。而且从长远考虑,用MathJax也是应该的。
官方网站:http://www.mathjax.org/
复制数学公式:http://www.mathjax.org/demos/copy-and-paste/
-------以下内容已经过时(写于2013.01.05)--------
原来一直是使用“数学研发论坛”完善的数学公式插件来显示数学公式的,使用很简单,载入速度很快,这样一下子就用了三年了。
不过进入大学后,学习的东西越来越多,数学符号也越来越多,郭大哥的插件的不足也暴露出来了。最要命的是它居然无法显示$\hbar$,这叫我这个学习量子力学的孩子情何以堪...(不过郭大哥新版的插件已经加入了这个符号)。还有另外一个不足的地方,就是郭大哥的插件进行了大量的化简,使得数学公式的输入简单了不少,但是反而对标准的Latex代码支持不足了。久而久之,会带来一个弊端,就是迁移性不强。万一哪天这个插件无法使用了,就难以找到替代品了。考虑到这些,我写latex代码的时候总是用标准的语法而不用简化语法,后来$\hbar$的问题出来后,一下子用上了MathJax这个强大的插件(考虑过JsMath,但是发现它的行内公式显示效果不大好)。
用复数化简二次曲线的尝试
By 苏剑林 | 2013-01-02 | 32360位读者 | Kimi 引用费曼路径积分思想的发展(四)
By 苏剑林 | 2012-12-27 | 51041位读者 | Kimi 引用4、量子场论中的泛函方法
路径积分出现之初,大多数物理学家反映都很冷淡,甚至怀疑它的正确性。这一方面是对路径积分方法的陌生与误解所致。在泊珂淖会议上,玻尔就把费曼图误解成粒子运动的轨迹,并对之进行了尖锐的批评。([19],P.459)另一方面,费曼并没有用公理化的方法,从作用量或拉格朗日量出发系统地推导出费曼规则,他是靠经验、猜测、检验和比较来给出与各种图相应的规则的。尽管如此,费曼却能把他的方法推广到当时热门的介子理论,并且只需一个晚上就可解决他人用正则哈密顿方法要用几个月的时间才能解决的问题。费曼方法的有效性,使戴逊大为惊讶,并促使他相信路径积分“必定是根本上正确的”([1],P.54)理论。随之,戴逊便决定把“理解费曼(的思想)并用一种他人能理解的语言来加以阐述”([1],p.54)作为自己的主要工作。1948年,戴逊成功地证明了朝永振一朗、施温格和费曼三人的理论“在其共同适用领域内”[25]的等价性。费曼的粒子图像的路径积分方法由此改头换面,变成了场论形式的泛函积分方法。
费曼路径积分思想的发展(三)
By 苏剑林 | 2012-12-27 | 24235位读者 | Kimi 引用3、费曼图和量子电动力学的重整化
在1947年美国避难岛(Shelter Island)会议上,兰姆报导了他的重大发现,即现今所称的兰姆位移;氢原子的$2S_{\frac{1}{2}}$能级比$2P_{\frac{1}{2}}$高出约1000MHz。而按照狄拉克理论,对纯库仑相互作用的电子-质子系统,这两个能级应该是简并的。人们很快就认识到,该位移应归之于一阶近似的辐射校正[19]。贝特用一个电子的校正质量就非相对论近似得出了氢原子nS能级的位移公:
$$\frac{8}{3\pi}(\frac{e^2}{\hbar c})Ry \frac{Z^4}{n^3} Ln\frac{K}{ < E_n-E_m > _{AV}}$$







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