量子引力的各种探索

相对论和量子理论只是20世纪以来尚未完成的物理学革命的第一步,引力量子化是21世纪物理学中最大的难题。从突破量子场论中点粒子模型框架得到的超弦理论,尽管引入了新的对称性有助于统一四种基本相互作用,但量子超引力的重整化问题并没有彻底解决,目前也没有超对称与额外维的可靠实验证据。随着宇宙暴涨证据的发现,人们被迫重新引入爱因斯坦一度放弃的宇宙学常数,弦论很难解释为何宇宙常数是非常小的负数。从引力规范理论可以延伸出圈量子引力理论,它一开始就假定时空由离散元素构成,而且时空的离散性是结合量子理论与狭义相对论的结果。而扭量理论以因果关系为基本要素,重新构造事件的时空图。目前最成功的量子引力方法结合了三个基本思想：空间是突现的,空间的最基本的描述是离散的,这些描述都以因果性为基本要素,但这些构想如何与粒子物理、量子场论结合仍然是个未解之谜。     

蛋白质折叠的量子引力理论

基于Ashtekar环理论，在此提出蛋白质折叠的一种新的量子引力理论．由此可以应用已知的结果．并获得4种新的近似结论：蛋白质结构是量子化的，其空间区域有限，各种奇点相应于折叠点和交叉点．存在不同的突变类型．进一步，可以结合Gambini的定义，讨论分形；结合可微动力学，获得分叉；结合规范理论，导出折叠的相变．最后探讨了蛋白质折叠的3种可能起源．这是非线性整体生物学的一种具体机制．     

圈量子引力的回顾

圈量子引力在物理学中占据非常重要的地位。20世纪90年代后,圈量子引力得到了很大的发展,建立了数学上定义严格的运动学框架,引入自旋结网圈作为量子引力态,给出了很多有意义的物理结论,如几何算符的量子化,并且它还在黑洞物理和宇宙学等方向上展现了强有力的发展势头。它是一个非常活跃的量子引力理论,被越来越广泛地应用到普朗克尺度物理中去,这也加强了理论学家们的信心。本文试着对圈量子引力的这些主要结果做个回顾。     

量子引力时空和物质存在形式论

本文首先给出现代物理学中的经典空间时间观念,其次研究当代量子引力理论中量子时空观念,最后探讨与量子引力空间时间本质有关的哲学问题.     

量子引力对黑洞隧穿行为的影响

讨论了在量子引力效应下,二维时空中标量粒子和费米子的隧穿行为。通过修改对易关系,得到修正的克莱因-戈登方程和狄拉克方程,然后分别对标量粒子和费米子隧穿辐射进行研究,得到修正后的霍金温度。结果表明:在量子引力效应下,黑洞的霍金温度不仅取决于黑洞自身的质量,还与辐射粒子的质量和能量有关系;同时,修正的温度比原始霍金温度要低,表明量子引力的修正延缓了霍金温度的升高。     

“南有引力”

外面这么冷,大家就别出去玩啦,待在家里也是个不错的选择呢。如果你不想看书、不想写作业、不能玩电脑、不能看电视,并感到十分无聊的话,就找一张世界地图来看看吧!世界地图可是个好东西,上面有各个国家和地区、各个大洲和大洋的名称和轮廓,     

无时间量子引力与物理学的认识论

广义相对论否定了空间与时间是外在于物质的特别的实体，而是物质的相互作用与运动的显现的现象；同时，运动的定义不是相对作为背景的空间和时间，而是运动系统自身的运动关系的界定。作为显现的关系现象的时空不存在客观的时间。在此基础上的量子引力改变了物理学的认识论基础。量子引力中的各种问题带来了一系列意义深远的本体论与认识论的问题。     

Unruh效应与引力反常

研究了Rindler背景时空的引力反常,为了避免对时空整体对称性的破坏,引入边界条件,得到Unruh温度,进而说明Unruh效应与引力反常有着深刻的联系。     

量子真空的哲学问题

量子场是物质的基本形态，量子场论是现代物理学的基本理论，而量子真空正是最低能量状态的量子场，这使得量子真空的研究，成为目前引人注目的自然哲学尖端课题。本文从真空是物质的一种形态、空间度量的断续性、时间度量的断续性、基本作用规律的量子性及统一性、物质结构基元的存在性等五个方面，讨论了当今关于量子真空的本体诠释。     

石墨烯量子反常霍尔效应体系中的量子干涉效应

为了研究量子边缘态间的干涉效应,以锯齿型石墨烯纳米带为基础,通过引入外部自旋轨道耦合及磁交换场,在石墨烯纳米带中实现量子反常霍尔效应。在此基础上,构造弱耦合量子散射腔,并采用紧束缚近似下的哈密顿模型和非平衡格林函数方法,研究经由2个耦合边界反射的量子边缘态间的量子干涉效应。结果表明:弱磁场下,2个理想的反射边缘态间产生A-B干涉效应,随着磁场的变化,透射系数发生周期性的相长或相消干涉,干涉周期和穿过散射腔的磁通成反比。此外,干涉效应对杂质散射和体态非常敏感。因此,通过观测量子干涉效应可以定性地判断体系是否存在真正的边缘态。     

经验对普朗克能量子假说的影响

M·普朗克的能量子假说由于与经典物理学理论基础的严重冲突,初期遭到了包括普朗克在内的部分科学家的质疑和排斥。文章结合普朗克的科学思想探讨了能量子假说的产生背景;从认识论的角度分析了经验对普朗克能量子假说影响的原因,并以此为例,总结了经验在科学理论不同发展时期的表现。     

量子阱中二维电子气的费密能量

提出方势阱模型，研究量子阱中二维电子气的性质，求出费密能量，然后进行讨论。     

基于半导体量子点的量子计算的物理实现

利用半导体量子点导带中电子的自旋作为量子信息的载体,设计了量子计算的方案,该方案不需要利用量子位之间的相互作用,所有的操作只是单量子位的操作。     

类氢施主杂质量子环能级和束缚能的B样条计算

利用B样条技术计算类氢施主杂质量子环能级和束缚能的量子尺寸效应．计算结果表明：量子环的能级E1随着抛物势ωh的增加而增大．E1-R0曲线存在极小值,极小值的位置r00随着ωh的增加而减小．束缚能Eb随着量子环半径r0的增加而单调快速地下降．在r0〈60nm区域,E1和Eb的量子尺寸效应很明显．在r0〉60nm区域,E1和Eb的量子尺寸效应不明显;在r0〈70nm区域,随着角动量m。从0增加到3,E1-r0和Eb—r0曲线的斜率发生剧烈的变化,E1的极小值的位置r00随着mc的增加而快速增大．在r0〉80nm区域,E1-r0和Eb-r0曲线分别会聚成一条线,E1和Eb不依赖于mc值的变化而变化;随着施主杂质的电荷增大,能级E1快速下降,E1-r0曲线的极小值的位置r00明显减小．库仑能不可以作为微扰项来处理．     

量子通信技术

介绍以光学系统来实现量子密码通信的原理和实验。以双狭缝量子干涉实验为例说明光子的波粒二象性，量子纠缠现象。简要介绍纠缠光子对和Bell不等式，重点介绍BB84和B92两种协议的编码原理和密钥分配过程，扼要介绍量子传态。分析了量子密码的实验发展现状。应用前景。     

基于单粒子态的仲裁量子签名方案

针对现有的仲裁量子签名(AQS)方案中存在的签名者和接收者的否认签名的攻击,提出了一种基于单粒子态的改进仲裁量子签名方案。方案不使用纠缠态,通过在仲裁者验证签名的合法性之后,不再把相应的签名信息返回给接收者做进一步的验证,从而解决否认签名攻击。     

量子教育学:一百年前“量子爆破”的现代回声

牛顿—笛卡儿的机械世界观影响了整个工业化的历史。一百年前量子理论的兴起 ,如同在经典物理学城堡中发生的“科学爆破”,带来了一场科学和思想的革命。量子思维方式是适应信息社会发展特点的思维方式。深受牛顿—笛卡儿世界观影响的传统教育学 ,在信息社会将不可避免地走向衰微 ;新生的量子教育学与传统教育学在基本前提上存在着重大区别 ,它将在教育理论丛林中占据一席之地。“量子爆破”对量子教育学的创建有诸多启发