Rolf Hagedorn 的贡献:质量分解及超高温
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因研究需要,特别关注不同学派间的论战。理论派的文献是非常丰富的,而实验派的论文则很少。下面是一篇重要的评论论文的摘要。
最近有一篇文章(K.Redlich & H. Satz. The legacy of Rolf Hagedorn: Statistical bootstrap andultimate temperature, Melting Hadrons,Boiling Quarks, eds. R. Hagedorn & J. Rafeski, Springer Verlag, 2015)谈Rolf Hagedorn在基础科学理论的创新实践及文章发表时的同行评论。本博文摘译部分如下。
Rolf Hagedorn的论文(研究工作)把统计力学的概念、数学上的自相似概念揉合进高能多粒子系统研究中,开创了一个到现在还热门的研究领域。从理论观点来评价,他给出的硬物质温度极限、及接近该极限温度时的共振气体行为被其它理论(QCD量子色动力学)证实。从实验方面看,粒子产生、守恒量的起伏,也服从共振气体行为模式。这很难让人想象,在此研究发表之初被看成一钱不值的研究现今会有如此大的成就。物理学的发展归功于物理学家对无端让步行为的坚决反对。在物理学中,左右人们判断和认可的常常是时髦,而不是事实。
当RolfHagedorn的论文在上世纪下半叶发表时,理论界的绝大多数决不仅仅是忽视他的研究,而是把他的研究看成胡说八道。那个时代的理论权威则直接把Rolf Hagedorn说成是傻瓜。
直到上世纪90年代,在他的研究被广泛的认可后,理论权威们还是认为不咋么样,因为权威们关注的是“因果律、统一性、Poincare不变性”,并坚决认为有了这三个基础概念,结合量子场论的公理化,可以建立整个物理学的大夏(理论派)。
认为科学的进步依赖于理论与实践对比的那批科学家(实验派)被贬低为“滤波器和绘图仪”。咖利略吗?他算老几!
但是RolfHagedorn有新思想,而新思想是科学理论创新的前兆。他的基本思想是物质分解的思想,他的观点是我国古人的概念:日取其半,万世不绝。这与当时流行的原子模型(太阳系模式)不符。与我国古人不同的是,他用数学上的自相似表达出了这个概念,并应用于统计力学而导出温度的基本表达式。最后得到物质质量的分解模式(注:粒子产生的基本模式。哲学上等价于,宏观产生微观、控制微观,而不是简单的由微观构造出宏观)。
在此模式基础上,研究多粒子的相互作用,得到基本的作用模式为:气体共振,由此得到极限温度,总质量分解为粒子质量和数量的基本公式,等理论研究结果。他对任意物质质量的分解所给出的基本粒子数与质量的关系是被实验证实的。他在物理理论上的重要贡献在于:揭示了粒子产生与荷守恒间的关系(注:对多粒子系统,在有相互作用时,总质量不能直接加)。
该文有一首诗,论述了实验学派是如何看待基本粒子产生的(和批判权威理论的)。原文如下:
HotHadronic Matter
In days of old
A tale was told
of hadrons ever fatter.
Behold, my friends, said Hagedorn,
the ultimate of matter.
Then Muster Mark
called in the quarks,
to hadrons they were mated.
Of colors three, and never free,
all to confinement fated.
But in dense matter,
their bonds can shatter
and they can freely move around.
Above TH , their color shine,
as the QGP is found.
Said Hagedorn,
When quarks were born
they had different advances.
Today they form, as we can see,
a gas of all their chances.
今天总算是能把拉格朗日方程用起来了,虽然还是不懂推倒过程........这个可加性又是什么东西?什么“拉格朗日喊函数的可加性意味着,在没有相互作用的系统中,任一部分的运动方程不可能包含另一部分的量”
回复:2楼
图腾我问一下,这个拉格朗日函数是怎么定义的?是定义为动能-势能?可是这样的话先要定义势能感觉没有走出牛顿的体系,而且拉格朗日函数貌似也不止一个。是不是说,基本原理是“存在”这么一个拉格朗日函数,具有关于时间的积分最小这一性质,然后我们再把这个函数“找”出来,找到“拉格朗日函数”中的一个是动能-势能?
图腾我问一下,这个拉格朗日函数是怎么定义的?是定义为动能-势能?可是这样的话先要定义势能感觉没有走出牛顿的体系,而且拉格朗日函数貌似也不止一个。是不是说,基本原理是“存在”这么一个拉格朗日函数,具有关于时间的积分最小这一性质,然后我们再把这个函数“找”出来,找到“拉格朗日函数”中的一个是动能-势能?
回复:5楼
应该是定义吧...L=T-V,所谓找出实际路径的L只是说其中的q(t)是要确定的,但L=T-V这形式却是固定的。至于两系统没有相互作用,就好比两个软柿子,分开来放,却当做一个系统,就是L=L1+L2;但要是俩软柿子相互碰撞了,那就有相互作用了,就不能这么干了。
至于定义势能的问题,你没看L.D.Landau的《力学》中是怎么写的吗:U(r1,r2,r3,...,rn),这不是没有走出牛顿体系,谁说用笛卡尔坐标就是牛顿体系啦?描述几个质点间的势能,当然是用相互的位置矢量比较方便啦~~~
应该是定义吧...L=T-V,所谓找出实际路径的L只是说其中的q(t)是要确定的,但L=T-V这形式却是固定的。至于两系统没有相互作用,就好比两个软柿子,分开来放,却当做一个系统,就是L=L1+L2;但要是俩软柿子相互碰撞了,那就有相互作用了,就不能这么干了。
至于定义势能的问题,你没看L.D.Landau的《力学》中是怎么写的吗:U(r1,r2,r3,...,rn),这不是没有走出牛顿体系,谁说用笛卡尔坐标就是牛顿体系啦?描述几个质点间的势能,当然是用相互的位置矢量比较方便啦~~~
内禀坐标系隐涵的物理理念
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内禀坐标系隐涵的物理理念就是:物质运动本质性的坐标自变量个数(维数)是由物质运动本身决定的,它一般的少于唯象观测下所需的坐标自变量个数(维数)。只有在内禀坐标下表出的物理定律(运动规律)具有客观不变性。现代物理理论禀承这个理念。原则上,这个原理的初始形态是拉格让日力学的物质坐标系概念。量子力学的动量坐标和能量坐标是其另一种极端形式。
单纯的从数学物理方程求解的角度看,利用对称性类的条件可以把空间的维数(独立空间自变量的个数)减少。当然,这种变量代换后的低维空间的坐标自变量本身在3维欧氏空间看来是曲线或曲面。与高等数学里的曲线坐标系不同的是,内禀坐标系是镶嵌在被研究对象(物质)上的。对3维欧氏空间中的有限物体,其外表面边界上有一个天然的曲面内禀坐标选择(二维),而第3个维内禀坐标就是其厚度(或深度)坐标。
这类坐标的特点是:取值范围有限,可以是循环坐标。
现代物理数学表述中,很愿意取等能量面上的两个内禀坐标为能量面的内禀坐标,而取能量面间的距离坐标为第3个内禀坐标。这样选择的3个内禀坐标在微分形式操作中等价于3维直角坐标。所以,在公式化操作中,还是写成dx,dy,dz形式。
把曲线坐标系与内禀坐标系混为一谈的文献(教科书)随处可见。把观测空间维数(表象)混同于内禀空间维数(物理客观)的文献教科书)也随处可见。
各国科学界的普遍现象是:用基于表象观测时空的理论表述(教科书用的最广)反对基于物理运动内在时空的理论表述。
反对的后果是:学术上,大家无论如何努力,原地转圈圈。
以两体问题为例,若用两粒子的坐标与速度描述体系,由于相互作用,拉格朗日函数中不同自由度纠结,生成的运动方程同时与两个粒子有关。若用质心、相对坐标与速度描述体系的整体、内部运动,则拉格朗日函数等于整体运动部分加内部运动部分,两种自由度完全解耦,相当于两个无相互作用的“准粒子”(一个质量“串联”,表征整体运动;另一个质量“并联”,表征内部运动)组成的系统。此即所谓的可加性。
好像有点懂了,是不是说,只要用同样的广义坐标,并且两部分没有作用,就可以相加?可书上“拉格朗日函数的可加性本身表明了这样一个事实,即没有相互作用的诸
部分中的任一部分的运动方程不可能包含属于体系另外部分的量”这句是啥意思?————小卫
部分中的任一部分的运动方程不可能包含属于体系另外部分的量”这句是啥意思?————小卫
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