量子力学中的不确定性原理。免费技术图书馆新闻

量子力学中的不确定性原理

12.11.2014

量子力学是微观世界现代物理学的基础，尽管具有自相矛盾的性质，但在其所有已知部分中都能完美运行。此外，还可以推导出经典物理学（作为量子力学的极限，趋向于零的普朗克常数h，它决定了量子现象）。所以我们可以谈谈量子力学定律的普遍性。但是，尽管取得了巨大的成功，它也有一个明显的缺点。量子力学的基石之一，海森堡的不确定性原理（例如，确定位置和动量的不确定性）没有任何理由。当然，实际成功是接受这个神秘规则的充分理由，但这并不能阻止物理学家寻找它的解释。

南加州大学的研究人员、著名弦理论家 Yitzhak Bars 教授和他的俄罗斯研究生 Dmitry Rychkov（2005 年毕业于莫斯科国立大学）试图从弦场理论中推导出海森堡测不准原理的起源。这一结果发表在《物理快报》上。

如您所知，弦理论是在 1970 年代提出的，用于解决量子引力和标准模型的问题。量子物理学在描述三种非引力基本相互作用方面的成功使物理学家认为引力相互作用可以用同样的方式来描述。但是，尽管进行了数十年的积极研究，但尚未创建量子引力理论。

弦理论假设物质的基本单位是一个微观弦（普朗克长度为 10?35 m），而不是一个点，并且物质的可能相互作用是这些弦的合并或分裂。四十年来，物理学家一直在朝着这个方向努力。该理论经历了两次上升-革命和衰退期。困难在于弦论没有实验数据。如此小规模的实验目前超出了科学的技术可能性。正因为如此，一些物理学家甚至认为弦理论只是“数学把戏”。科学家们的工作得到了创建“万物理论”的希望的支持，以及回答标准模型无法解决的问题，例如，为什么夸克和轻子有电荷、颜色和味道来区分它们，如何从理论 1/ 137 和许多其他常数等中确定精细结构常数。

但直到现在，研究人员都认为弦理论是根据量子力学创建的，并且只致力于使用量子力学来尝试测试弦场论。

这篇论文的作者决定做相反的事情。在假设弦场理论是正确的之后，他们用它来试图证实量子力学本身。

在一篇用更清晰的语言重新表述弦场理论的论文中，Itzhak Bars 和 Dmitry Rychkov 表明，一组被称为“交换规则”（不确定性原则）的量子力学基本原理可以从弦融合和分裂的几何学中推导出来。因此，作者没有接受量子交换规则作为假设，而是从弦相互作用的物理过程中推导出它们。

这个结果可以作为支持弦理论“物理性”的论据。毕竟，如果在它的帮助下可以解释量子力学定律的起源，那么根据伊扎克·巴尔斯的说法，这不仅会“解开量子力学从何而来的谜团”，而且还会打开大门为了认识弦场理论，或尚未发展得更广泛的它的变体，称为 M 理论，是所有物理学的基础。

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