科学:缺少混沌挑战量子力学的规则

 作者:东方瓞际     |      日期:2019-02-03 06:12:00
作者:TANIA MONTEIRO量子力学作为自然基本理论的有效性受到了挑战众所周知,量子理论是现代物理学的基础,可以抑制混沌行为现在乔治亚理工学院的约瑟夫·福特,乔治·曼蒂卡和杰拉尔德·里斯托说,这代表了量子力学的失败,标准理论可能需要修改研究人员承认,这一观点得到了本月早些时候在哥本哈根Niels Bohr研究所关于混沌和量子理论的会议上所提出的工作的支持量子理论从未通过观测测试,并且已经击败了无数的挑战在过去的20多年中,人们发现了许多科学以及天气等日常现象的混乱已经发现混沌的系统都是由经典物理定律所统治的大规模或“宏观”过程但是在八十年代中期,经典的混沌 - 被定义为对初始条件极端敏感 - 被发现在由量子力学统治的原子和分子的微观世界中不存在福特在这一发现中发挥了核心作用连接量子和古典世界的是对应原则简而言之,这表明随着物理系统变得越来越大,它变得更加经典例如,系统遵循一定的时间路径或“轨迹”;量子系统是波状的,可以利用两点之间的所有可能轨迹福特和他的同事认为,当存在混乱时,对应原则就会失败:也就是说,它将量子力学与所有经典物理学联系起来,而不仅仅与其中的有序残余联系起来这些残余物是一组物理系统的可能轨迹,这些物理系统保持周期性,在无限大的混沌轨迹中他们通过处理混沌理论中称为Arnol'd's cat的问题来支持这一论点就像其着名的亲戚,薛定谔的猫,阿诺尔的猫遇到了一个不幸的命运:随着混乱系统的及时演变,猫的形象被反复拉伸和折叠,直到它变得无法辨认几年前,物理学家发现有可能生产出一种不会出现混沌的量子力学版本的Arnol'd's cat从这样一个量子力学的Arnol'd's cat开始,福特和他的同事试图通过应用他们的对应原则来恢复它的经典混乱但他们无法重新获得混乱,只有有序的,周期性的轨迹有了这个结果,福特和他的合作者挑战了人们普遍认为量子理论“包含”所有经典物理学的观点,而经典物理学只是一种在宏观层面上运作良好的近似在同一次会议上,来自布里斯托尔和其他团体的Michael Berry和Jonathan Keating展示了如何借助数论中的数学技术,从那些幸存的周期轨迹中恢复相当准确的量子力学结果 - 例如能量这意味着,在很好的近似中,我们可以从有序残余中恢复量子力学福特和他的同事们走得更远:他们说量子力学只包含那些残余物他们的工作仍然存在很大争议那么混沌会发生什么呢我们在周围看到但却被量子理论所禁止普遍的共识是量子理论确实允许一些混乱的空间 - 一段时间在“休息时间”之前,量子系统将模仿其混乱的古典对应物为了确定任何系统是否混乱,必须观察很长时间为了从量子系统中恢复混乱,必须应用对应原则;换句话说,必须扩大系统这两个步骤的顺序很重要:必须先扩大系统但根据贝瑞的说法,