作业帮什么是虚时间,如何理解呢?还有相对论和量子力学有何冲突?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 13:50:11
什么是虚时间,如何理解呢?还有相对论和量子力学有何冲突?
什么是虚时间,如何理解呢?还有相对论和量子力学有何冲突?
什么是虚时间,如何理解呢?还有相对论和量子力学有何冲突?
先解释什么是虚时间,虚时间属于量子力学描述的微观时空,从数学上讲引入虚时间的变量可以解释一些方程和现象,比如反物质、暗能量等,从物理学的哲学观点来看,虚时间应该是组成物质的时空的一个维度,是不断变化的对粒子形成泯灭相关的时间维度.正所谓万事万物存在正负虚实的状态.
量子力学和相对论可以说水火不相容,主要表现在广义相对论与量子力学,一个认为空间是光滑的,量子论认为空间是嘈杂混沌一片的,广论认为光速不可超,量子论则有纠缠特性超光速.最主要的矛盾是广义i相对论的量子化产生物理学的无穷量,也就是广论量子化根本不可能.多少年来为了统一量子力学和广义i相对论集合了地球上太多最聪明的大脑,但还是没有成功,或许宏观的广论,微观的量子论分管着不同的宇宙.
你懂量子力学和相对论的话就很好解释了。大家都知道，非相对论性量子力学是与宏观的经典力学相对应的，整合成一句话就是由经典的哈密顿量作为时间演化算符的无穷小生成元来决定体系的演化。而由相对论的观点这就不对了，很明显的缺陷就是：1,薛定谔方程的对时间和空间是不对称的；2，相对论中的能量也和经典的能量不一样。
解决第一个问题有两个思路：1 将时间也和坐标一样作为算符来对待，时间T算符作用在一个态上...
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你懂量子力学和相对论的话就很好解释了。大家都知道，非相对论性量子力学是与宏观的经典力学相对应的，整合成一句话就是由经典的哈密顿量作为时间演化算符的无穷小生成元来决定体系的演化。而由相对论的观点这就不对了，很明显的缺陷就是：1,薛定谔方程的对时间和空间是不对称的；2，相对论中的能量也和经典的能量不一样。
解决第一个问题有两个思路：1 将时间也和坐标一样作为算符来对待，时间T算符作用在一个态上得到的是粒子的固有时间。这就是现在大一统理论——弦理论的思路，非常繁琐，发展的也还不太健全，属于科研前沿课题。2 将空间坐标和时间一样当成参数，不当算符，这就构成了现在已经很成熟的量子场论，用于解决除了引力场以外的所有相互作用的场都可以得到非常满意的结果，可以说是非常优美非常完善的理论了，非常强大，基本是从事各个领域理论物理研究的必修课程。
第二个问题很好解决，直接用相对论中的能量代替经典的能量，用平方的话就可以的到Klein-Gordon方程量子化得到Klein-Gordon场，但有负能问题。所以狄拉克把能量在自旋空间用泡利矩阵写成矩阵形式，得到Dirac方程。这样一下就用相对论性量子力学解释了自旋的由来。就是由于相对论相应导致的。之后就是各种量子化方法解决各种粒子的问题，感兴趣再交流吧。
总体来说，除了引力场以外，量子力学和相对论已经非常完美的融合在很多很多领域了，而且可以解释绝大多数的基本粒子的现象。他们的结合体量子场论其实还在继续发展，如解决多体问题需要统计学知识，所以就有了统计量子场论用于解决多体问题，是理论凝聚态物理的基础。可以说量子力学和相对论已经统一的很好了，而且已经用在很多领域取得了非凡的成就，就差引力场不能量子化了，算是最后一个矛盾的点了吧，解决这个问题的希望基本就在弦理论上了。量子场论能解释的问题弦理论基本都能解释，但是要复杂很多很多，弦理论还在发展之中。最后说点个人的看法吧，弦理论相对于量子场论就像是量子力学的路径积分形式对于薛定谔方程形式一样，后者简单实用，但前者更有理论深度更为强大。
至于虚时间就很简单了，就是从数学上在第四维引入这么一个概念为了方便而已，因为这样时空的度规矩阵是单位矩阵，闵可夫斯基空间就可以用普通的欧几里得空间去理解。但是其实也有几本很好的量子场论书里是不用虚时间，就用实的，换个度规矩阵而已，所以不用太在意，也不是像楼上所说引入虚时间才解释的反物质什么的，只是为了数学的方便而已，相对论性的量子力学就可以解释反物质了，和你引不引入虚时间没有关系。
希望能对楼主有帮助。
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