量子力學(xué)廣義相對論狹義相對論量子場論課件

1、21世紀(jì)理論物理學(xué)的基本問題胡劍清華大學(xué)物理系2006年4月18日第1頁，共16頁。物理學(xué)基本定律可分為兩類動力學(xué)（演化）定律決定物理現(xiàn)象隨時空演化的“一般”規(guī)律如：Schrdinger方程、Einstein場方程輸入?yún)?shù)/初始（邊界）條件決定物理現(xiàn)象的“特殊性”如：宇宙的參數(shù)、基本粒子的參數(shù)宇宙第2頁，共16頁。By Roger Penrose量子力學(xué)廣義相對論狹義相對論量子場論奇點重整化測量兩大“基石”的矛盾GR vs QM量子引力熱力學(xué)第3頁，共16頁。經(jīng)典水平確定的、可逆的、定域的量子水平確定的、可逆的、定域的量子測量非確定的、不可逆、非定域的測量疑難By Roger Penrose第

2、4頁，共16頁。微觀物理定律是可逆的嗎？時間的熱力學(xué)方向：封閉系統(tǒng)的熵增加熵為什么會增加？不可逆性“佯謬”時間的宇宙學(xué)方向：宇宙的膨脹宇宙為什么會膨脹？宇宙的初始條件時間的量子方向：量子態(tài)的塌縮量子態(tài)為什么會塌縮？量子測量問題宏觀不可逆性可以從理想化的微觀可逆過程通過粗?；慕y(tǒng)計過程推導(dǎo)出，還是可逆過程其實是微觀不可逆過程的粗?；Y(jié)果？第5頁，共16頁。量子引力的“路線圖”超弦EQG圈引力量子引力第6頁，共16頁。物理學(xué)基本參數(shù)的“起源”基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的參數(shù)宇宙學(xué)參數(shù)時空的維數(shù) 3+1，額外維，宇宙全息原理大數(shù)定理？(by Dirac)物理學(xué)參數(shù)是可“計算”的？根據(jù)某些更基本的原理還是“上帝

3、”的安排人則原理？第7頁，共16頁。第8頁，共16頁。宇宙學(xué)的兩大基本疑難暗物質(zhì)與暗能量大爆炸的起源第9頁，共16頁。Dark energyDark matterTOEPHYSICS?21世紀(jì)物理學(xué)的新“兩朵烏云”第10頁，共16頁。類似于19世紀(jì)末20世紀(jì)初的情形重大疑難問題意味著物理學(xué)面臨新的突破新的理論、新的方法、新的實驗手段、新的概念 QM, SR/GR 路徑積分 光譜學(xué)/加速器 時空，量子 ? ? ? ?第11頁，共16頁。實驗手段的進(jìn)步實驗室加速器 LHC, RHIC, 量子光學(xué)宇宙觀測引力波 LIGO, LISA宇宙微波背景 Planck極高能宇宙線 氫21cm線數(shù)值模擬 第12

4、頁，共16頁?；靖拍畹耐黄啤叭绻粋€盡人皆知的概念，一個基本的、在其每個細(xì)節(jié)上都如此發(fā)揮了的概念，一個全部學(xué)說體系均以之為宗歸的概念，尚且如此晦暗而不確定，那學(xué)說真可謂令人絕望了”時空第13頁，共16頁。時空是連續(xù)的嗎？時空結(jié)構(gòu)與流體的類比解決黑洞視界附近Hawking光子起源問題光的真空色散圈量子力學(xué)時空是離散的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其演化變化的物理常數(shù)VSL（varying speed of light）理論解決宇宙視界疑難，給出真空能來源，不需要暴脹第14頁，共16頁。Einsteins Prophecy I consider it quite possible that physics is cannot based on the field concept, i.e. on continuous structures. In that case, nothing remains of my entire castle in the air, gravitation included, and of the rest of the modern physics.A. Einstein于