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第四章 不确定性原理(4 / 4)

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是不能允许

美国科学家里查德·费因曼引入所谓对历史求和(即路径积分)方法是个波粒二像性很好摹写。在这方法中,粒子不像在经典亦即非量子理论中那样,在时空中只有个历史或个轨道,而是认为从A到B粒子可走任何可能轨道。对应于每个轨道有对数:个数表示波幅度;另个表示在周期循环中位置(即相位)。从A走到B几率是将所有轨道波加起来。般说来,如果比较族邻近轨道,相位或周期循环中位置会差别很大。这表明相应于这些轨道波几乎都互相抵消。然而,对于某些邻近轨道集合,它们之间相位没有很大变化,这些轨道波不会抵消。这种轨道即对应于玻尔允许轨道。

用这些思想以具体数学形式,可以相对直截当地计算更复杂原子甚至分子允许轨道。分子是由些原子因轨道上电子绕着不止个原子核运动而束缚在起形成。由于分子结构,以及它们之间反应构成化学和生物基础,除受测不准原理限制之外,量子力学在原则上允许们去预言围绕几乎切东西。(然而,实际上对个包含稍微多几个电子系统所需计算是如此之复杂,以至使们做不到。)

看来,爱因斯坦广义相对论制约宇宙大尺度结构,它仅能称为经典理论,因其中并没有考虑量子力学不确定性原理,而为和其他理论致这是必须考虑。这个理论并没导致和观测偏离是因为们通常经验到引力场非常弱。然而,前面讨论奇点定理指出,至少在两种情形下引力场会变得非常强——黑洞和大爆炸。在这样强场里,量子力学效应应该是非常重要。因此,在某种意义上,经典广义相对论由于预言无限大密度点而预示自身垮台,正如同经典(也就是非量子)力学由于隐含着原子必须坍缩成无限密度,而预言自身垮台样。们还没有个完整、协调广义相对论和量子力学理论,但们已知这理论所应有系列特征。在以下几章们将描述黑洞和大爆炸量子引力论效应。然而,此刻们先转去介绍人类许多新近尝试,他们试图对自然界中其他力理解合并成个单独量子理论。

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