关于时空量子化的初探.pdf

维普资讯 1993正 抚 州 师 专 学 报 1993年 6月 第 2期 JournalofFuzhou TeachersCollege 总第 37期 关于时空量子化的初探 一 ／ 摘 要 随着量于逗动地肆的建土．+{Il时童戛受-j￡ll烈的冲击．畸此人们提出了量于化时童的量谴．奉 主畸此韫谴提 出的振据扣窑席进行了振讨． 关键词 ． 一三： 1 引 言 自古以来 ，人们对时间和空问的研究活动，从未停止过。人类关于时空观的演变，大体说 来 t经历过三个时期：几何学时代、动力学时代、相对论时代 。众所周知，在经典力学和相对论力 学中，时空都被看作是绝对连续的。这当然不是指在这些 讳学理论适用的范围内，时空不具有 问断性 ，而是说在这个范围内，时空的连续性较之问断性表现得更明显些罢了。这说明时空的 连续性和间断性是对立的统一，但这两个对立的方面在各个物质层次和一切物质系统 中并不 都处于某种 “均势”的地位。 需要指出的 ·时空的连续性表现为不同物质层次和同一层次中不同物质系统所含的各种 相互作用问的同一。这里的所谓 “同一 是指：第一，在不同的物质层次或同一层次的不同物质 系统中t可能包含着物质形态之间某种共同的相互作用(如引力作用即为宇观、宏观乃至微观 世界所共有)I第二 ·任何一个物质层次或物质系统都不是封闭的，它们(特别是相邻的物质层 次和物质系统)所内含的各种相互作用是互相影响、互相制约的I第三，现代物理学的发展趋势 告诉我们，目前 已发现的四种物理相互作用可能具有共同的本质，并服从统一的规律，因而有 可能在理论上把它们统一起来。不同物质层次和同一层擞不同的物质系统所 内含的各种相互 作用之间的这种 同一或统一t是不同时空层次和同一层次中不同时空区域之 问的本质同一的 所在，正是它决定了这些时空层次和时空区域之间不可能有绝对分明的界限，而是互相连接 ， 互相过渡乃至互相转化的。这就是我们所说的时空的连续性。 1925--1926年 ，由薛定谔和海森堡等人创立了量子力学。可以说量子力学的建立在某种 收裔 日期}l992一O6一O9 维普资讯 意义上是比相对论对经典力学时空观的冲击更为猛烈。因为．帽对论 已迫使人们不得不修正牛 顿所说的那种绝对虚无而叉彼此漠不相干的绝对空间和绝对时间的概念，要求人们把时间和 空间以及 引力场密切联系起来。而量子力学规律对牛顿时空观的冲击 ，则使许多物理学家开始 认识到，微观粒子可能存在一种和宏观时空完全不同，而与微观客体之间相互作用的量子 (即 能量子)特性相对应的具有分立结构的时空。因此，至于量子化时空的探讨，随之成为物理学家 和哲学家普遍关心的一个 问题 。本文对什么是量子化时空假 兑及提出此假说的根据和实质进 行一些探讨，以求教于同行专家。 2 量子化时空假说 关于时空量子化的假说，亦即时空具有分立结构的观点和学说 。追溯过去，哲学史上曾出 现过关于空间可能具有分立结构的观点和学说 ，但总的来说，持这种观点哲学家是极少的，其 中德漠克利特可算是最早的代表之一，他认为，空间作为广袤的虚空，与原子相对立l既然原子 在空问中存在，空间本身被原子隔断，因而空间就不可能是连续的。在 中世纪 ，阿拉伯的哲学家 们甚至还提出过所谓空间的 “原子结构”学说 】。这些都是可 以看作是现代科学中关于空间分 立结构学说 的前导 。 随着现代 自然科学发展，在 l881年 ，斯唐尼 (G．st0nney)提出了自然界可能存在着最小空 间距离和最短时间间隔的设想，但并未引起人们的普遍注意。量子力学产生后 ，关于时空量子 化的各种假说才纷纷 出现。1930年，海森堡提出了关于普遍长度的思想，认为它是除光速 C和 普朗克常数 h之外的 “第三个普适恒量”，“其值应当差不多为 10 cm，即比轻原子核的半径稍 小一些 同年，苏联物理学家阿姆巴楚