主题：【原创】关于粒子性和波动性 -- witten1

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【原创】外一篇：虚幻的无穷

本篇亦为拿以前的的积淀及近来看文章的一些感觉而产生的自由创作，无特定文献。

这篇其实不好写了，因为得解释一些比较“深层次”（或者说当代部分物理学家所认为的深层次）的东西，可是一旦解释了就是无穷无尽了，这几天正是忐忑不安于此。不过今天想想也所谓了，还正在这个层面上的物理大多时候都是在“编”，所以就算了，就还是写了。希望通过这篇和【原创】外一篇：虚幻的无穷，算是做一些铺垫，好让大家有知识上的准备，希望有空的话最好再翻翻这篇那我再多说一些了重新复习一下不确定性关系。

首先让我们来回答为什么Planck尺度是一个如此重要的尺度的问题。因为在这一个尺度上将发生很奇妙的事情，在这个尺度上，万有引力不再弱小，它将变得和自然界其余三种相互作用一样强大，这样的强大可以体现在下一段的一数量级的估计上：

黑洞经典Schwarzschild半径2GM/c^2=r(G为万有引力常数，c为光速，M为质量)，取自然单位制为G=c=h/2Pi=1，then 2M=r （还原回来就是2GM/c^2=r），这样黑洞的经典的Schwarzschild半径就“对等于”两倍的某质量。我们继续来看Planck质量是什么回事，由de Broglie关系出发，我们有物质波波长等于Planck常数除以2Pi再除以粒子动量，则对于极端相对论粒子，动量等于动质量乘以速度，在极端相对论情形下，动量可以约等于动质量乘以光速，这样我们得到Planck粒子的波长（假设我们有的话）：物质视界一半 = GM/c^2=(h/2pi)/(c*M)=Placnk粒子物质波半径。在自然单位制下，我们有M=1，还原单位即为10^19GeV，这样我们就得到了Planck尺度，这个尺度是：1或者还原单位约为10^(-34)m，还原回来就是(h/2Pi)/(光速*Planck质量)，这些意味着在10^(-34)m的尺度上压进了100吨的TNT。

可是同时我们注意到了经典的Schwarzschild半径的表达式，这样我们就知道了，Planck质量的一半对应的经典Schwarzschild半径恰是Planck尺度，或者反过来说，一个完整的带有Planck质量的粒子所对应的粒子物质波半径只是其黑洞视界的一半！(按现有已证实理论理解即它生活在黑洞之中^_^)而这可以理解为是在奇点附近的自然规律了（之所以不取成一样，我想应当是因为在视界附近存在Hawking辐射，这样在视界附近的粒子还是有可能逃逸的），然后根据Hawking-Penrose Singulairty Theorem:

"Singularity is generic for any reasonable assumptions about the matter in the universe, insenstive to whether we assume symmetry or not"

这意味着，在现有理论框架下，奇性不可以避免（又是无穷！），那这意味着什么呢？这意味着，当我们试图将观测精度提高到Planck尺度的时候，我们同时也创造出了超微型黑洞，这个超微型黑油把探测用的粒子比如光子也吸收了，然后又非常迅速的蒸发掉了；这意味着在小于Planck尺度下，广义相对论失效!因为那是一个本性奇点；这意味着，广义相对论仅在Planck尺度以上有效。那beyond Planck尺度又是什么呢？这不是我今天关心的问题。在这里举一个例子，现今世上最强大的加速器是现在在欧洲的LHC——质子质子直线对撞机，其质心（即相对论框架里的动量中心系）碰撞能量为14TeV，即便假定其碰撞的能量全部用于创造新粒子也只有“Planck粒子”质量的千万亿分之一！就是我们离直接观测那个能标的粒子差了15个数量级，按照历史经验来看，假定我们总是有足够的钱再造更强壮的加速器，我们大概是每十年提高二到三个数量级，为什么是这样？因为技术上的制约，相关的零部件的生产在更高能标下总是需要更高的精度，所以这样的限制是不可以避免的，所以，其实一台那个时代的加速器就是那个时代以往十年差不多最先进的技术的汇总。这样，大概再过七八十年，如果人类还能顺利发展的话，我们将直接看到beyond Planck尺度的物理，那也是beyond现有理论的东西，谁知道呢，也许我们创造出了一个微型黑洞，也许我们什么都没看到，而那就好玩了。这些东西现在也不是纸上谈兵，其实宇宙观测里就很多时候试图把一些现象解释为是超越Planck尺度的东西，以拿来表明超弦或者其余的别的什么理论的正确，很遗憾，迄还没有实验证据能直接表明他们的对错。

今天我只是想说，即便存在这样的一个尺度上的截断，于是真空不再拥有无穷的能量，那真的就能相安无事了吗？在此之前先看这篇：【原创】外三篇：等效原理及其结果。

• 【原创】外一篇：虚幻的无穷
• 【原创】Casimir效应(3)：真空灾难
• 【原创】外三篇：等效原理及其结果