奇特的数学,大胆的断言:一篇将电导与时间旅行联系起来的论文
今天,一群理论家发表了一篇预印本论文,认为对 Landauer–Büttiker 电导形式化方法的重新解释,不仅为量子测量提供了一种确定性的解释,还为介观系统中的“时间旅行”提供了一条路径。该团队在论文中被确认为 Kanchan Meena、Souvik Ghosh 和 P. Singha Deo,他们与包括 S.N. Bose Centre 和台湾的一所大学在内的机构有联系。他们的论据围绕着局部定义的局部分态密度(LPDOS)、散射矩阵的相位以及利用拉莫尔钟(Larmor-clock)概念构建的局部时间。他们的主张引人注目:在足够小的结构中,可测量的电导和局部时钟允许负的局部密度,根据作者的说法,这可以被解释为一种确定性时间位移的形式。
这篇论文重新审视了介观物理学中的标准工具——电导的 Landauer–Büttiker 方法和输运的散射矩阵描述——并将注意力集中在样本内部局部定义的量,而非全局可观测量上。他们论点的核心是局部分态密度的概念,他们将其视为一个隐变量,以确定性的方式固定了测量结果。其技术路径贯穿了三个相关的想法:(1)电导如何取决于散射振幅的相位(通常在阿甘特图 (Argand diagrams) 上可视化);(2)局部密度和 Fano 共振特征如何反映微型器件内部的干涉和模式结构;(3)物理测量的局部时间(如通过类拉莫尔钟获得的)如何用这些相同的散射相位量来表达。
态密度、局部时间与拉莫尔钟
基于相位、密度和时钟之间的这种桥梁,他们报告了一个令人惊讶的数学可能性:特定部分通道的 LPDOS 可能变为负值。在他们的叙述中,负 LPDOS 不是一个可以丢弃的人为产物,而是一个物理信号:在机械钟中,它对应于一种局部时间的膨胀或偏移,他们将其类比为相对论本征时间。结合这些观点,论文断言了一条从局部的、可测量的相位和密度,通往确定性测量结果,以及通往介观区域内“时间旅行”形式可能性的逻辑路径。
这与通常与“时间旅行”相关的因果悖论和广义相对论结构相去甚远。该预印本提出的是一种形式映射:局部量子相位和密度可以被排列,使得模拟的时钟变量显示出违反直觉的时间偏移。这种偏移是否意味着逆向因果关系、对全局因果律的违反,或者任何向过去发送信息的能力,论文中并未证明。而且,作者操作定义的局部时间在与物理学的其余部分耦合时,是否遵守与相对论本征时间相同的约束,也并非显而易见。
概念鸿沟与更广泛的背景
这篇论文涉及了两个深刻且截然不同的问题——量子力学中的测量问题以及量子理论与相对论的调和——并提出了一个单一的局部量 LPDOS 作为桥梁。这两个主题都比 Landauer 方法本身更古老,并吸引了许多相互竞争的观点:退相干理论、自发坍缩模型、玻姆力学和多世界解释等等。一个重现所有量子统计数据的局部隐变量必须应对贝尔定理和实验观察到的非定域关联。该稿件并未充分说明其局部定义的部分态将如何重现对贝尔不等式的违反,或者它们在单器件输运场景之外如何与量子纠缠相互作用。
关于时间和因果关系,现代物理学对操作定义的时钟持谨慎态度:相对论中的本征时间与弯曲时空中的世界线紧密相连,而小型系统中的量子钟则受退相干、热耦合和测量反作用的影响。展示一个小型机械钟的读数在特定形式构造下可以为负,并不自动等同于能够改变全局因果顺序或创造容易产生悖论的封闭类时曲线。该预印本建立了一种形式上的、耐人寻味的联系,但要将这种想法桥接到物理时间旅行,还需要若干额外的、非平凡的步骤,并面临众所周知的守恒律和热力学约束。
该主张如何进行测试
但是,实验确认局部负密度并不等同于确认任何形式的宏观时间旅行。即使实验室观察到负的局部分态密度和相关的异常时钟信号,学术界仍会追问:这些效应能否被利用来向过去发送信息,还是它们总是伴随着保持整体因果律的补偿过程?如果要让这一主张超越挑衅性的数学阶段,设计实验来探测信息流方面将至关重要。
为何这很重要——以及如何看待非凡的主张
无论最终结果如何,这篇论文都是有价值的。它迫使人们关注局部的、相位敏感的输运量如何与操作定义的时钟以及量子力学中的测量难题建立联系。这种思想的交叉融合可以刺激介观物理学中的具体实验,即使是适度的实证结果——例如可重复的负局部分态密度或意想不到的拉莫尔钟特征——也将是一项重要的贡献。
与此同时,非凡的主张需要非凡的证据。从纳米结构内部的局部相位效应和时钟读数,跨越到关于时间旅行和与相对论统一的陈述,需要细致的概念工作、应对贝尔类型的约束,以及探测因果关系和信息传递(而不仅仅是局部密度)的实验。在接下来的几个月和几年里,理论家可能会仔细审查数学步骤,而实验学家则会尝试在实验室中隔离预测的信号。这就是物理学将大胆的想法转化为公认的科学,或将其作为不一致的模型而摒弃的过程——而这两种结果都能推进我们的理解。
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