量子力学和相对论的结合、不相容及发展.pdfVIP

维普资讯 云南大学 学报 (自然科 学版 )，2008，30 (1)：41—46 CN 53—1O45／N I N O258—7971 JournalofYunnanUniversity 量子力学和相对论的结合、不相容及发展 张一方 (云南大学 物理系，云南 昆明 650091) 摘要：基于量子力学和相对论的比较 ，二者既可以结合又存在不相容．由此讨论它们的某些可能的发展方 向．特别探讨了3个方面：测不准原理和光速恒定等的矛盾；量子的非局域性显示出纠缠态应该是一种新的作 用距离和强度中等的相互作用；由Dirac负能态推导出的负物质可能是一种暗物质． 关键词：量子论；相对论；测不准原理 ；非局域性 ；负物质；暗物质 中图分类号：041 文献标识码：A 文章编号：0258—7971(2oo8)ol一0041—06 相对论和量子力学被公认为20世纪最伟大的 制 ；h不变． 科学贡献．二者的结合已经取得了重大的进展，狭 除基本常数 c，h外，Heisenberg相信 “自然中 义相对论与量子力学结合导致了Klein—Gordon 必定还存在第 3个普适恒量”_66_，由此组成 3个基 方程和Dirac方程 ．特别由后者的负能态预言了反 本量 ．根据 自然量纲，第 3个恒量可能是时间 t、长 粒子 1 ．这是科学的辉煌胜利，也是量子力学中 度 Z、质量 m等，时空恒量可 以是 Planck时间和 的重要 内容[ ]．而且它们结合的主要结果之一 Planck长度： 是波动性发展为场 ，由此引入了量子场论 ． z ～ (hG／c) ～10一 s， ． 但是，对相对论和量子力学继续进行比较仍然 Z ： tpc～ (hG／c0) ～ 10一∞am． (1) 是非常有意义的，因为它们深层次地彼此结合还有 以广义相对论和量子论二者为基础的理论的 若干值得探讨的问题，甚至存在是否彼此相容的问 基本结论之一是时空概念 的适用性是有界限的．一 题．特别是量子力学和广义相对论的结合更是 目前 般认为小于这些时间和长度时，经典时空观不能应 科学发展的主要热点之一． 用 ．因为 h和C的量纲分别是 MLT 和 LT～，所 1 相对论和量子论的比较与结合 以h／c=A(无量纲数)ML．由此可知，如果 是 常数，则 m，Z之一是常数，另一个量也是常数 ．例 相对论，在平直或弯曲时空中，决定论 ．C有 如 A = 1，m = m。= 1．67x10一 g，则 Z0= 限，当c一 ∞时就是经典力学． h／cm = 1．32x 10 0am， 它对应于强相互作用 量子论，一般认为不能用时空描述[，统计 的距离和核子的大小．这一质量、能量和空间尺度 性．h有限，当 一0时就是经典力学． 成反比的关系，与笔者得到的能量和同一瞬间的空 相对论引入 了光速 ，一种不变 的运动极 限，它 间间隔成反 比[J是一致的． 总是和 c(高速)有关．量子论引入了量子，一种不 变的能量极限，它总是和 h(微观)有关，而二者都 量子统计可 以统一写为 v： 一 ，n：0时 是基于光子． 化为经典统计；对应于相对论 中，m ： —m0：， 相对论 中时空相对