如果光与带电粒子间的高阶电磁相互作用过程破坏时间反演对称性，这种对称性破坏就是普遍存在的现象，足以解释任何宏观过程的不可逆性。

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如果光与带电粒子间的高阶电磁相互作用过程破坏时间反演对称性，这种对称性破坏就是普遍存在的现象，足以解释任何宏观过程的不可逆性。


且慢，量子力学运动方程对时间反演对称吗？那是由于你采用了与时间无关的保守的相互作用哈密顿量。你考虑电磁推迟势试试，地球人都知道推迟势破坏时间反演对称性，采用推迟势量子力学运动方程还能对时间反演保持对称吗？用电磁推迟势构造带电粒子间的相互作用哈密顿量，再用量子力学计算带电粒子的散射几率，你能得到对时间反演可逆的结果吗？问题在于用推迟势构造出的相互作用哈密顿量后，要在三阶过程才能出现时间反演对称性破坏，粒子运动速度与光速之比的三次方是个多么小的数字，你不能期望在通常的弱电磁场的情况下观察到这种对称性破坏。与带电粒子间相互作用的情况不一样，光与束缚态带电粒子相互作用中的时间反演对称性破坏发生在二阶过程，不可逆现象就到处可见。这就是热耗散现象，只要你愿意睁开眼睛看看，真是躲也躲不开

3.时间反演不可逆性问题的最终解决方案

 

 每个大学物理系的学生从一年级开始就被灌输这样的理念，那就是电磁相互作用过程对时间反演是对称的。因此当你听说有人认为电磁相互作用中包含时间反演对称性破坏时，第一印象也许是，又来了个胡说八道的。事实上你只要观察一下周围每天发生的事情，就会觉得这实在是稀疏平常的事。也许你现在正在电脑上看这段文字，电脑里的风扇正为驱散电路板发出的热量而呼呼叫。你于是意识到，不可逆过程正在电脑里数不清的集成块中发生。那是电子在半导体中运动时，电阻导致的热耗散。碰巧你正在学习热力学或电磁学，于是你去问教授，“导致电阻发热的原因是什么”？“电子热运动”，教授会立即不假思索地回答。你再问，“电子热运动由什么引起的呢”？教授马上傻了眼，他会跟你急。废话一句！地球人都知道热量由原子分子运动引起，还用你教授来教授？但对热耗散起源问题，这种回答已经是地球最高水平了。分子运动就是分子运动，却非要说什么分子热运动!难道还有什么分子非热运动？说热运动无非是为了表示这种运动会产生热耗散，但世界上有不产生热耗散的分子运动吗？如果有，这种运动与热运动在本质上有什么差别呢？别以为你老兄在玩文字游戏，这里学问大着呢。你家电脑、电视机、电冰箱里导体半导体中所有电子的热运动，以及你我日常所见的所有热运动，在本质上都由电磁相互作用支配，为什么你就不能将热运动与电磁相互作用相联系呢？你有必要舍近求远，去考虑什么李雅普诺夫指数和非幺正半群吗？

事实上电磁相互作用导致热耗散是在地球上宇宙间已经重复了几十亿年情景剧，问题在于物理学家们至今对它视而不见，毫无察觉。宏观物质系统由微观带电粒子组成，宏观演化过程的时间反演不可逆性只能由电磁相互作用引起。微观带电粒子相互作用过程必定存在对时间反演不可逆的因素，问题在于如何找出这个隐藏在表象之下的角色。我们需要从量子力学，量子场论，电动力学和经典力学的角度来分析。量子力学是前世纪发现的专门用来描述微观粒子的学问，比牛顿力学更高深一点，但也常常被用来吓唬外行人。但你千万不要被吓住，事实上就连量子力学专家们自己也闹不清它是怎么回事。量子场论就是讨论希格斯粒子时，水管老是漏水的理论，它比量子力学又更高级一点。

电磁相互作用包含光与带电粒子间的相互作用和带电粒子间是相互作用，也就是前文谈到的，带电粒子之间互抛光子的过程。作者在“电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏”（发表于《中国科学G辑》2008年第5期）文中证明，采用量子力学微扰论方法证明，考虑到辐射场的推迟效应后，光的高阶受激辐射和受激吸收过程是破坏时间反演对称性的，尽管量子力学运动方程和辐射场与带电粒子间的电磁相互作用哈密顿量在时间反演下保持不变。产生时间反演对称性破坏的原因在于，束缚态原子不同能级间的跃迁要满足能量守恒关系，以及时间反演前后有效跃迁算符的作用存在的不对称性，以及束缚态原子本身的某些特殊性质，导致某些跃迁子过程实际上被禁戒或实际上无法实现。从而使另外一些可实现的跃迁子过程的时间反演对称性被破坏，这些可实现的跃迁子过程就是我们实际观察到的物理过程。束缚态原子就是把电子牢牢地困在自己身边的原子，你看连原子都不想当孤家寡人。时间反演对称性破坏还与束缚态原子在时间反演前后初始态的不对称有关，对于能级连续分布的非束缚态带电粒子与光子的相互作用，就不存在这种时间反演对称性破坏。过去在量子力学中没有发现这个结果，是由于我们对光的辐射与吸收仅计算低阶过程。再加上由于相互作用哈密顿量在时间反演下保持不变，就没有深究高阶过程可能存在的时间反演不对称性。

我们知道宏观系统主要由大量的原子分子组成，原子分子又由束缚态带电粒子组成，而带电粒子间的电磁相互作用一般是通过发射与吸收光子来完成的。如果光与带电粒子间的高阶电磁相互作用过程破坏时间反演对称性，这种对称性破坏就是普遍存在的现象，足以解释任何宏观过程的不可逆性。事实上在激光的产生过程，以及非线性光学过程中存在大量的对时间反演不可逆的现象。激光你一定很熟悉了，你手中的MP3里就有一台激光器。什么叫非线性光学？举个例子，让一束让光穿过玻璃，光的颜色不变，那就叫线性光学。但有一类晶体，你让光从中穿过，红光会变成绿光，或者紫光会变成黄光，这种晶体就叫非线性光学晶体。非线性光学已经把我们的世界弄得五彩斑斓，如光学倍频、和频、差频过程，光学双稳态过程，多光子发射和吸收，光学自聚焦和自发散过程，光回波现象，以及光的自变透明和自变吸收等等，真是已经到了不胜枚举的地步。另外自然界中只存在光的自发辐射，不存在光的自发吸收，这个现象本身就是关于时间反演是完全不对称的。但物理学家就是看不见呀！物理学家似乎愿意遵守爱因斯坦说过的一条原则，即理论决定我们观察到什么。尽管激光的产生过程和非线性光学过程总是伴随着强烈非平衡和不可逆性，物理学家就是硬说没有看见。既然量子力学运动方程对时间反演不变，电磁相互作用哈密顿量对时间反演保持不变，那么在电磁相互作用中就不可能存在破坏时间反演对称性的现象。言之堂皇，你奈我何？

且慢，量子力学运动方程对时间反演对称吗？那是由于你采用了与时间无关的保守的相互作用哈密顿量。你考虑电磁推迟势试试，地球人都知道推迟势破坏时间反演对称性，采用推迟势量子力学运动方程还能对时间反演保持对称吗？用电磁推迟势构造带电粒子间的相互作用哈密顿量，再用量子力学计算带电粒子的散射几率，你能得到对时间反演可逆的结果吗？问题在于用推迟势构造出的相互作用哈密顿量后，要在三阶过程才能出现时间反演对称性破坏，粒子运动速度与光速之比的三次方是个多么小的数字，你不能期望在通常的弱电磁场的情况下观察到这种对称性破坏。与带电粒子间相互作用的情况不一样，光与束缚态带电粒子相互作用中的时间反演对称性破坏发生在二阶过程，不可逆现象就到处可见。这就是热耗散现象，只要你愿意睁开眼睛看看，真是躲也躲不开。

那么量子场论的情况又怎样呢？量子场论描写光子与带电粒子之间的相互作用，以及自由带电粒子间的相互作用。理论物理学家言之灼灼，电磁相互作用哈密顿量对时间反演保持不变。实验物理学家也言之灼灼，至今为止没有发现电磁相互过程破坏时间反演对称性的事例。时间反演对称性破坏只在中性K介子的某些弱相互作用过程中存在，与电磁相互作用无关。然而如作者证明，具有讽刺意义的是，信不信由你，理论物理学家们将量子场论中时间反演算符的定义搞错了。按现有的定义，旋量粒子的产生算符在时间反演后仍是产生算符，湮灭算符在时间反演后也仍是湮灭算符。但这与时间反演的本意不符，按照真正的时间反演（T变换），粒子产生算符应变为湮灭算符，湮灭算符应变为产生算符。与此错误相匹配，物理学家们也将粒子正反粒子共轭变换（Ｃ变换）算符的定义搞错了。

如果按照正确的方式对时间反演算符和粒子正反粒子共轭变换算符进行重新定义，就可以提出一种新的更为合理的C，P，T变换方案。按新的变换方案，玻色子的传播函数在时间反演下不变，但费米子的传播函数在时间反演下要改变一个负号。在新的C，P，T 分立变换下不考虑重整化效应时，强、弱和电磁相互作用过程跃迁几率密度的变换与现有理论完全一致。考虑电磁相互作用高阶微扰质量重整化效应后，按新的变换方案会出现Ｔ破坏和Ｃ破坏，而且Ｔ破坏和Ｃ破坏是互补的。但在联合变换下，不论是否考虑高阶微扰重整化效应，强、弱和电磁相互作用的哈密顿量具有完全对称的形式。用通俗一点的话说，正确定义时间反演算符后，量子场论电磁相互作用高阶微扰重整化过程会产生时间反演对称性破坏。这种对称性破坏也发生在三阶过程，破坏的程度很小，约在10的负５次方的数量级。按目前粒子物理的实验精度，尚无法检测到这样小的对称性破坏，这也就是在目前的粒子物理学实验中，我们无法观察到非束缚态带电粒子间电磁相互作用时间反演对称性破坏的原因。

那么经典力学的情况又是怎样呢？与量子力学的情况一样，在牛顿力学运动方程中考虑推迟相互作用力，立即出现时间反演对称性破坏。认为经典牛顿力学对时间反演可逆，完全是由于我们在运动方程中只考虑保守力的缘故。作者实在真的弄不明白，在量子力学还没有诞生的十九世纪，电磁学就已经是成熟的理论了。为何历史上这样多的聪明人不愿意考虑电磁推迟势的作用，非要在保守势上兜圈子呢？当年玻尔兹曼只要在牛顿力学运动方程中加上电磁推迟势，就马上可以将所有反对他的人的嘴堵上。但他宁可以命相博，却不愿多看推迟势一眼。难道是推迟势长的丑？也许确是如此。我那读过好几个数学物理学位的弟弟从美国回来，看到我老在把弄推迟势，还恨恨地就说那玩意儿难弄得很，讨厌得很，当初学电动力学的时候恨不得把那几页东西给撕了。然而好戏还在后头，有兴趣的客官在将下文中看到，单个带电粒子任意运动产生的电磁推迟势破坏时空相对性！天降大任于斯人，电磁推迟势将成为爱因斯坦狭义相对论的终结者之一！但愿当今的物理学家们看后能有点慈悲心，不要把老兄我也给撕了。

说来你也许不相信，尽管物理学已经达到今天种前所未有的高度，但经典统计物理学的基础并没有真正地建立。对于平衡态统计理论，涉及到其基本假设——等几率假设的合理性问题。等几率假设或微正则系综假设自从提出以来就受到不少的批评。为了对这一假设给予合理的解释，玻尔兹曼提出各态历经假说，证明系统只要各态历经，等几率假设就能成立。然而研究表明系统的演化一般是不可能各态历经的，因此等几率假设的合理性是有问题的，它仅是一个有用的工具而已。至于非平衡态统计理论，至今没有完备而统一的理论，没有一个真正合理的基础。问题的关键在于，在统计物理学的基本方程——刘维方程中我们一直采用保守力。其结果使我们既不知道如何正确地描述一个系统从非平衡态到平衡态的演化，也不知如何解决可逆性佯谬问题。考虑到微观粒子间的电磁推迟相互作用后，就可以自然地在经典统计力学中引入非保守的耗散力和时间反演不对称性，为经典统计物理学提供合理的动力学基础。通过修正的刘维方程，就不需要孤立系统平衡态的等几率假设。我们可以直接从修正后的刘维方程出发，导出微正则系综，正则系综，近独立子系统分布，最可几分布和麦克斯韦速度分布。结果表明，大部分孤立系统的平衡态都是不等几率的，微正则系综不适合作为平衡态统计理论的基础。在微观动力学的与系综假设的基础上，我们就可以使平衡态统计力学与非平衡态统计力学的描述达到统一，完成统计物理学的奠基工作。

详细论证可见作者《现代物理学基础问题研究》文集，文集可在《中国预印本服务系统http://prep.istic.ac.cn》网中输入作者“梅晓春”查询下载（部分内容有英文版），也可以通过E-mail: mxc001@163.com直接向作者本人索取。 

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