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wzatv:【组图】量子力学发展遭遇瓶颈,科学家转向数学寻求解决之道(2)

时间:2017-04-04 09:11来源:本港台现场报码 作者:www.wzatv.cc 点击:
然后科学家考虑第二个问题:镜像卡拉比-丘空间。量子理论中的“镜像”跟日常世界不同,原始空间和它的镜像形状非常不同,他们甚至未必是同一个拓

  然后科学家考虑第二个问题:镜像卡拉比-丘空间。量子理论中的“镜像”跟日常世界不同,原始空间和它的镜像形状非常不同,他们甚至未必是同一个拓扑——不过他们仍然有很多相同的性质。特别地,在原空间和镜像空间传播的弦是相同的,因此,在原空间中非常困难的计算,可以通过变换到镜像空间获得简单解法——这太棒了!

  对偶等价性

  镜像对称体现了量子理论的对偶性:2个经典模型在量子理论下是相等的。对偶性在量子理论中有重要地位,但是目前,人类对对偶性的认识还不够深入——预示着人类对量子理论的认识也有待深入。

  对偶型的最著名例子是波粒二象性——对于每个微观粒子,比如电子,既可以看做波,也可以看做粒子,每种视角都有独特的优势。

  数学有着联系不同世界的惊人能力,比如,“等号”是最被人低估的符号。爱因斯坦的质能方程E=MC?2;是人类历史上最著名的方程——它的物理意义是:物质和能量能够相互转化,尽管之前它们被认为是无关的。爱因斯坦广义相对论——尽管没有E=MC?2;这么直观——则联系了几何学和物质:物质决定空间如何扭曲,空间决定物质如何运动。

  镜像对称的惊人之处还在于,它能沟通2个不同的数学世界,比如辛几何和代数几何。量子物理提供了将这两个数学领域统一的手段。

  到底还有多少数学领域能够被量子力学改变,并转化为严格的证明?这里有个例子。数学家正在通过一个名为“同调镜像对称”的项目,将原始的弦理论-镜像对称进行拓展。他们枚举了2个数学领域中的元素和元素之间的关系,并进行推导。当然,推导过程中,数学家们开发出了新的方法,而不拘泥于量子力学的原始形态。这个项目加深了人们对量子世界的认识。

  尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)很喜欢互补对这个概念。互补性来自于维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)证明的测不准原理——对微观粒子位置和速度的测量结果的误差的乘积不可能无限小。沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)对测不准原理进行了拓展,并于1926年10月19日致信海森堡:“有人以位置视角看世界,有人以速度视角看世界,但是如果你同时以两种视角看世界,你会陷入混乱。”

  玻尔晚年还制造了另一个有趣的互补对:真实和简洁。数学的严格和物理的直觉应该也算一对。不过可以确定的是,如果你同时用数学和物理的视角看世界,那么你会看得更清楚。

  编译:离子心

  参考:https://www.quantamagazine.org/20170330-how-quantum-theory-is-inspiring-new-math/

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