量子理论和广义相对论的统一

首先简要介绍了量子引力理论中的超引力和环量子引力.其次基于量子理论和广义相对论的基本原理、主要特征等探讨了某些新的统一理论.进而提出广义相对论形式、算符形式和二者的结合等具体的数学方程及6个结果.最后讨论了一些统一的新方案,如量子理论中可能存在的类似宇宙项,各种相互作用粒子的质量关系,标准模型某些可能的发展等.       

非对称引力理论(NGT)概略

爱因斯坦的广义相对论自1916年创建以来经历了各种天文观测的检验而被人们认为是一种科学的、优美的引力理论。近二十年来,广义相对论得到了蓬勃的发展。中子星的形成和结构的研究,黑洞物理和黑洞的探测,引力辐射理论和引力波的探测,大爆炸宇宙学……成了它的广阔的应用领域。广义相对论作为一种引力理论本身也在发展。人们相信所有的物理场从根本上说应当用量子理论来描述。然而广义相对论却是一个纯经典的理论,因为在广义相对论的框架中可观测量——特别是度规张量——总是有确定的值的。过去的四十多     

时空的量子涨落

本书为世界科学出版社出版的《当代化学物理学》系列丛书的第25卷,详细地阐述了量子引力的三个关键内容：唯象学、潜在的实验检验和基本理论。在唯象学部分强调了把度规量子涨落处理为偏离经典预期的扭转曲线,从而导致一些可以探测这种涨落的可能的实验构形。设计的这些实验中,大多数是对光子与原子的相互作用中一些非常精细的量子引力效应的量子光学测量。     

低能光子的量子引力“遗迹”效应

量子引力理论是人类在探索自然界四种基本相互作用统一的道路上的终极目标.其中不少候选理论预言了在低能区的可观测效应,称为量子引力“遗迹”效应.本文讨论了量子引力理论对于低能区的光子色散关系的修正,和由此带来的可观测后果,以及现今实验观测上的检验与约束.     

yt量子引力效应下费米子隧穿行为的研究

考虑到量子引力效应,对五维史瓦西黑洞时空中费米子的隧穿行为进行了研究.其研究结果表明,黑洞温度不仅由黑洞本身决定,同时,也受费米子的能量、质量以及额外维影响.量子引力修正减缓温度的增加,这将导致残余物质的存在.     

引力塌缩与时空奇异性

天体物理跟宇宙学中的许多现象都与引力塌缩有着密不可分的联系。大质量星在其牛命历程的最后阶段的自引力塌缩是引力理论及黑洞物理领域中重要的基本问题。广义相对论所预言的由于引力塌缩造成的时空奇点有可能被事件视界所包括也有可能被外部的观测者所看到。     

等效原理的实验检验

等效原理是广义相对论的基本假设之一,然而试图将引力与其它三种基本相互作用进行统一的理论预言等效原理破缺.等效原理的高精度实验检验对深入认识引力和统一基本相互作用具有重要的科学意义.本文简述了等效原理检验的历史现状和发展趋势,介绍利用宏观物体和微观粒子检验等效原理的基本方法,并重点阐述了本课题组在自旋取向冷原子检验等效原理方面的实验进展.     

弦/M-理论中黑膜热力学及相变

宏观引力系统,比如黑洞,与非引力系统在热力学方面很不一样,其态函数熵与温度本质上是量子的,没有经典对应,因此对应的热力学在一定意义上来说本质上也是量子的,这为探讨量子引力提供了一个重要窗口.本文综述讨论作者及其合作者近期一系列有关黑洞的高维推广黑膜（超弦/M-理论中的基本动力学客体）的热力学相、相变及相关的临界现象的工作,希望为建立M-理论的完整理论框架提供重要的非微扰信息.     

静态dilaton黑洞的信息熵

依据全息原理, 通过计算Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞事件视界上量子场的统计熵, 得到了该黑洞的信息熵和Bekenstein-Hawking熵公式, 表明黑洞熵就是其事件视界上量子场的统计熵. 利用广义不确定关系对量子态密度的修正效应, 克服了普通量子场论中态密度在视界附近的发散困难, 避免了黑洞熵热气体方法中的截断和小质量近似; 对该静态dilaton黑洞事件视界上有质量标量场的微观态数进行直接求解, 给出了全息原理的一种具体说明. 用留数定理克服了计算中的积分困难, 所得的结论是定量成立的. 与圈量子引力中的黑洞熵理论相比较, 分析了在全息原理要求下非对易量子场论与圈量子引力在黑洞熵计算方法和结论上的一致性, 给出了广义不确定关系中的引力修正常量值, 讨论了全息原理的意义.     

圈量子引力与黑洞熵的量子化

利用圈量子引力理论给出的黑洞自旋网络模型和黑洞的准正则模渐近频率,求出了黑洞视界面积的最小间隔,由此获得了黑洞的视界量子面积谱,实现了对黑洞熵的量子化.研究结果表明,只要适当选择Immirzi参数,就能使圈量子引力理论得到的黑洞熵与Bekenstein-Hawking（B-H）熵完全相符.     

轮椅上的宇宙——霍金的学术贡献及影响

 梳理了霍金的科学贡献及其对相关领域的影响。以时间为序回顾了霍金在经典引力、黑洞热力学及量子宇宙学等领域的巨大科学贡献，并介绍了这些学术工作对引力的全息性质、引力波物理等方面的启发和影响。当然这些包括霍金最为重要的工作，即1974年关于黑洞辐射和黑洞热力学的研究。这一工作影响深远，为人类理解宇宙尤其是引力的本质打开了一扇明亮的窗口。     

关于量子力学的一些哲学问题的思考

量子理论中有许多哲学问题值得思考和研究。本文首先讨论了量子力学的创建过程中体现出来的有关“理性原则”，“实践”以及“真理的相对性”的几个问题，然后对量子理论与经典物理之间存在的“决定论”，“因果性”等两个问题上矛盾的本质进行分析和研究，最后总结了有关这些问题本质的哲学思想。     

圈量子宇宙学的新进展

圈量子宇宙学在国际引力和宇宙学界日益成为一个热门的研究领域.本文将介绍圈量子引力理论的基本想法及其对称约化模型-圈量子宇宙学的基本结构与最新进展.新进展侧重于圈量子宇宙学的动力学构造及其有效理论的研究.     

基于力、能量、动量和作用量框架的物理学基础理论结构统一性探讨

研究表明:如果把作用量视为一个与力、能量和动量平权的物理量，那么经典牛顿力学、量子力学、相对论和狄拉克的相对论电子理论有了统一的数学基础. 由此推测“反物质”本质上是超光速物质的亚光速表象，并预言它们在引力场中是受到引力场的排斥的. 本文进一步讨论基于芬斯勒时空结构中的相对论的物理特征，特别指出爱因斯坦相对论中的“光锥”作为突变临界面的特殊性质，构成了以光速为相互作用传递速度的“作用力”的“吸引”和“排斥”表象间的相互转换.      

Correlation,entropy, and information transfer in black hole radiation

Since the discovery of Hawking radiation, its consistency with quantum theory has been widely questioned. In the widely described picture, irrespective of what initial state a black hole starts with before collapsing, it eventually evolves into a thermal state of Hawking radiations after the black hole is exhausted. This scenario violates the principle of unitarity as required for quantum mechanics and leads to the acclaimed ‘‘information loss paradox'. This paradox has become an obstacle or a reversed touchstone for any possible theory to unify the gravity and quantum mechanics. Based on the results from Hawking radiation as tunneling, we recently show that Hawking radiations can carry off all information about the collapsed matter in a black hole. After discovering the existence of information-carrying correlation, we show in great detail that entropy is conserved for Hawking radiation based on standard probability theory and statistics. We claim that information previously considered lost remains hidden inside Hawking radiation. More specifically, it is encoded into correlations between Hawking radiations. Our study thus establishes harmony between Hawking radiation and the unitarity of quantum mechanics, which establishes the basis for a significant milestone toward resolving the long-standing information loss paradox. The paper provides a brief review of the exciting development on Hawking radiation. In addition to summarize our own work on this subject, we compare and address other related studies.     

“Which Way”实验,波粒二象性的可能破缺和新的二象性

最近的某些实验显示出量子物理的许多新特性.WhichWay(WW)实验暗示波粒二象性可能破缺.由此应该继续检验量子波动性对单个粒子、极小的时空范围、短程强弱相互作用及高能过程等方面的有效性.这些实验为粒子物理的发展方向提出了多种可能性.基于对量子力学的统计基础和粒子物理的总体特征进行的讨论,可以得到理论的一种发展方向:对称性-统计性的新的二象性.由于统计性和量子场论一一对应,它又联系于一般的泛量子理论.       

Einstein引力作为高维时空中物质场的量子效应

本文考虑高维时空中的诱导引力.高维时空中的物质场被看成是基本的,Einstein 引力及规范场则是由高维时空中物质场量子涨落的结果.以(4+N)(?)共形理论出发给出了四维时空中的引力常数、宇宙学常数及规范耦合常数;它们与未紧化时空中物质场的量子行为有关.     

原子光谱和能级的符号表示

近代物理的两大支柱是量子力学与相对论,在现代科学技术中以量子力学的运用最为广泛,原子物理学就属于量子力学知识体系当中的一个范畴。文章运用玻尔理论及受力分析的方法,针对不同的情况,考虑不同的相互作用,将定态能量和光谱用符号表示,为分析问题、解决问题提供便利。     

受非线性作用的微观粒子的运动特性及其非线性量子力学理论(Ⅰ)

与线性场的情况相比，微观粒子在非线性作用下的运动特性和本性发生很大变化，这说明在线性作用和非线性场中微观粒子的性质是明显不同的．这启示我们必须建立微观粒子在非线性体系或非线性场中运动规律的新理论．为此研究了与线性量子力学描写的微观量子效应迥然不同的宏观量子效应与非线性作用下的孤立子运动的紧密关系．结合现代孤立子理论和超导与超流理论，首先提出了非线性量子力学的基本原理及在此基础上建立了系统、完整的非线性量子力学理论体系，以及由此理论得出的一些新结论．最后还论证这个理论的正确性和自洽性，理论的运用范围及它的重大意义．