引力引起的量子干涉现象分析

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1、关于引力引起量子干涉现象的一些理解1975年R.Golella、A.W.Overhauser以及S.A.Werner发表了一篇实验论文，即观察到引力引起量子干涉现象。这篇论文介绍了在中子干涉仪中两束相干的中子束相对相位满足：其中0是仪器旋转的角度，%讚=4兀秋2似2邮+勳称^，孓m中同时出现了g和h,也就是说g和h同时决定了干涉现象。而这两个常数分别代表着引力以及量子力学两个理论。要知道在这实验之前，这两个理论是没有同时用来解释物理现象产生的原因的是由于干涉仪受自身重力影响变形而引进的相位。（一）对这个实验现象的个人猜想根据广义相对论的时

2、空观，引力引起时空弯曲，光线走的是最短距离即测地线，这就意味着在地球上做干涉实验的过程中，不同高度的时空位置引力场是不一样的，则不同高度的时空位置空间弯曲的程度也不一样。那么对于物质波也一样。如图1所示,C,当中子干涉仪绕着线AB旋转的时候，假设这里线AB是水平方向，当卜（T的时候，同时A、B、C以及D的相对位置不变，AB与CD等距以及AC和BD等距（这里先不考虑因扭曲引起的位置变化》，由于线AC和线BD所处的高度是一样的，而线AB和线BD所处的高度不一样，也就是说路径AG和路径BD所处的引力场是等同的，而路径CD和路径AB是处于不同的引

3、力场，其中路径AB所在的引力场较路径GD大，时空扭曲就大些，那么A和B,G和D之间测地线的路径差就大些，并且AB或者GD的距离越长（C和D点与线AB的垂直距离不变》，相对相位p越大。如果卜i8（r时，相对相位#最大。不过按照这种猜测，当转动角度为色-诊时，如果相等的话，的值应该也相等，即干涉条纹数是相等的，即图二中的曲线应该关于扣o对称。由他们文章中的图2和图3可知％^是一个变量，它并没有相对^=0对称分布。因为条纹的个数与也有关系，所以他们的实验并不能证实我想法的合理性。不过如果将这个实验进行一些改进，也许会小一点或者它的取值要稳定一点

4、。sl—Nn8NOccinLXJN12001000800600-30-20-IOOIO4>2030图23（二）实验方案的一些构思同样采取与图1相似的实验装置图，只是不用旋转而是4夺装置置于不同的重力场中，并且A和B，B和D的距离可调。那么的取值可能稳定些，而相对相位为：^raMenco在不同的重力场g是不一样，从而导致‘，不一样，最终导致相干条纹数不一样。则该猜想的实验可能观察到的现象是：重力场越大，相对相位越大；增大A和B,B和D的距离，相对相位越大。也就是说g和AB的距离的增大或减小会分别导致相似的相对相位变化趋势。如果我们要测量出引

5、力的大小或者引力的变化比如所谓的引力波，那么这种干涉仪的原理按道理应该是行得通的。（三）对于引力常数g与普朗克常数h如何联系在一起正如前面我提到的，引力场的不同导致时空的弯曲程度不同，从而两束中子物质波运动路径的长度不一样，因此两物质波的相位不一样并且相位差稳定使得两束中子物质h波干涉形成条纹。物质波的波长和动量满足A二y。那么g和h的联系可以解释为在引力场的运动不仅仅是考虑物质波的波动性，而且还考虑了中子的粒子性。不过在图2中我们可以看到条纹数变化曲线是震荡形式的，那么意味着相对相位的大小变化曲线应该也是震荡的。而对于我前面提出的实验方

6、案，它产生的相对相位随引力g的变化是否也呈震荡形式呢？还是说这种震荡与之前提到的实验中随着0改变的改变曲线（图3中曲线并不是与々之间的变化关系曲线〉和中中sir^有关呢?（四）关于引力引起相位差的推广问题如果引力场会引起物质波的相位差，是否意味着别的力场也会引起物质波的相位差呢？不过像弱相互作用力的力场或者强相互作用力的力场并不像引力场那么容易控制。（五）对现象解释存在的问题对于引力如何影响中子波的相位问题，我并没有考虑这两个理论本身的相容问题，而是直接利用广义相对论的时空观以及量子力学中物质波的概念，所以这种解释是否在理论推导上可行我无

7、从得知。