专访超弦理论和量子纠缠研究的最新突破者熊玉科

2018-05-31 12:24:40    来源:中国网视窗    

中国网中国视窗:请熊老师科普一下什么是超弦理论?

熊玉科:好的,超弦理论最先由哥伦比亚大学教授格林七十年代提出的,是国际研究的热点,当时为了解释波粒二象性和粒子的无限自能等难题提出的,88年由我求证的,对物理学的原理作大部保留和创新,它的基本思想是电子、质子等粒子是一个点,近看它周围的电场和磁场像一个无限长的水管,远看像一个直线。

中国网中国视窗:你依据的原理和哲学思想是什么?

熊玉科:地球、磁体、电子等带电体作曲线运动或转动时,它周围的磁场、电场、重力场一同运动,发电机就是这个道理.实体和场共有两个速度、两个能量、两个相对论效应、两个角动量等物理量。以磁体为例证,牛顿力学只研究实体部分的物理规律如质量、离心力、速度、角动量等物理量。电磁学只研究电场和磁场部分的物理规律,我同时考虑这两部分的物理规律,整体上把握物理学,这样把牛顿力学和电磁学有机地结合起来。利用这个思想可以解决核力方程、超弦理论、量子纠缠等量子力学中的难题。

中国网中国视窗:请你科普一下爱因斯坦“上帝不喜欢抛色子”是怎么回事?

熊玉科:在高中物理的教材中,我们都知道波粒二象性、双缝干涉实验,粒子是一个微观的点,但是粒子也有宏观波的性质,多么不可思议,对于这个现象的解释以波尔为代表根本哈根派认为粒子的行为是随机的、不确定的,爱因斯坦认为,这种几率说是不对的,用“上帝不喜欢抛色子”反唇相讥,应该还有更深层的原因未发现,并以不当物理学家相威胁。

中国网中国视窗:麻烦你科普解释一下测不准原理?

熊玉科:量子力学和经典物理有个逻辑和哲学之争,例如有个猫关在笼子里,量子力学的解释是这个猫可能在笼子里边也可能在笼子外边,你看是不是有点乱?我的解释是比如笼子里面有个磁体,用霍尔传感器测量磁场的强度和方向,会发现笼子里面、外面都有磁场,于是得出磁铁可能在笼子里面也可能在笼子外面,笼子里的磁场强度大,在笼子里的几率大一些的结论,于是就解释了不确定原理,对于电子也是如此。奥,恍然大悟,大家看到了问题所在,对于磁体、电子等实体部分,它的位置、质量、能量、动量等物理量都是确定的,合乎爱因斯坦的因果规律,对应粒子说和牛顿力学;电子的电场分布在无限长的圆柱内,磁场和电场的质量、能量、位置、动量等都是不确定的,运动起来更复杂,对应波尔的几率说,是粒子实体和场的两个侧面,就像硬币的两个侧面,爱因斯坦的因果律和波尔的几率说都对。电子的电场是左右对称因此宇称守恒,电子转动时它周围的电场一同转动,转动的电场产生磁场,而电子的磁场相当于一个无限长的磁体,左右不对称因此宇称不守恒;实体对应微观,电场或磁场对应波动和宏观。实体和场的关系是无限和有限的对立统一、确定性和不确定性的对立统一、微观和宏观的对立统一、粒子性和波动性的对立统一、因果律和几率说的对立统一、局域性和非局域性的对立统一;磁场和电场又有宇称守恒和不守恒的对立统一。从逻辑上讲该理论的解释更完美,易接受,与经典力学也不矛盾,与量子场论的思想也吻合,也可找到与宏观现象相对应的关系,因此电子自旋使物理学中的核心问题。

中国网中国视窗:请你介绍一下量子纠缠这个未解之谜。

熊玉科:中国的量子通信激发了人们的兴趣,以电子为例,电子像地球一样转动,它周围的电场一起转动,电场的转动使电子一端是磁场的N极,一端是磁场的S极,这样电场、磁场分布在圆柱形的无限长空间内。当两个电子的电场平行排列,自旋相反,电子的实体相距一百亿分之一米时,两个电子靠磁场作用,这是叫化学键,若是质子就是核力键。若把两个电子横向拉开,就是电离。若把两个电子横向拉,无论有多远,它们的磁场依然有作用力,这就是量子纠缠。两个自旋相反的电子就像一个绳子的两股,一股震动时,另一股也同时震动,爱因斯坦百思不得其解,称为粒子鬼魅作用。

中国网中国视窗:请你科普暗物质的本质

熊玉科:以氢原子为例,一个氢原子由一个电子和一个质子构成,原子对外不显电性,也没有磁性,但是原子周围的电场、磁场、电磁质量依然存在。因为当电子和质子结合成氢原子时,会发出辐射而失去一小部分电磁能量,依据相对论一定的能量必然对应一定的惯性质量,这个能量仅仅对应的极小部分惯性质量,除非像两个正负电子泯灭的这种特殊情况,全部的电磁质量以辐射的形式流失掉,可见,原子周围依然有绝大部分的电磁质量,也就是说没有带电、没有磁性的普通物体的周围依然有电磁质量,尽管一点都没有电场和磁场的性质,因为星球是由原子构成的,对外不显电性或磁性,但是依然有电磁质量,这个质量存在星际之间,无处不在,无孔不入,大家都不约而同的忽视了这部分质量,应是暗物质的构成部分,正负电或磁子中和以后形成的空间叫中性场。至于中性场和引力场、暗物质是不是一回事还有待商榷,中性场分布在物体的周围,真空中各处分布着中性场,因此真空不空,依然有有质量和能量等物理量,这一点长期被人忽视。(作者:王继堂)

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