[论文解读] Perfect Structure of the Special Relativity, Superluminal, Neutrino-Photon Mass and New Entangled Interaction

Yi‐Fang Chang|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2007

Quantum optics and atomic interactions参考文献 8被引用 3

一句话总结

本文提出了一套统一框架，通过引入广义洛伦兹变换（GLT）和光子特异性变换（PT），将狭义相对论扩展至超光速现象、快子（tachyons）以及非零光子/中微子质量的情形。文章认为标准洛伦兹变换对光子和中微子不充分，且量子纠缠可能代表一种新的第五种基本相互作用，或可用GLT描述，从而形成一个完整的洛伦兹群结构，对质量与非定域性产生新启示。

ABSTRACT

First, some superluminal phenomena and experiments are introduced briefly. Next, based on the basic principles of the special relativity, the Lorentz transformation (LT) with smaller velocity and the general Lorentz transformation (GLT) with larger velocity should be derived simultaneously by the classification of the timelike and the spacelike intervals. In deriving LT, an additional independent hypothesis has been used, thus the values of velocity are restricted absolutely, and the spacelike interval is excluded. LT and GLT are connected by the de Broglie relation. The fundamental properties of any four-vector and the strange characteristic which these tachyons should possess are described. The various superluminal transformations are discussed. Further, we think that LT is unsuitable for photon and neutrino, the photon transformation (PT) is unified for space and time. It may reasonably overcome some existing difficulties, and cannot restrict that the rest mass of photon and neutrino must be zero. LT, GLT and PT together form a complete structure of the Lorentz group. Finally, we discuss that new experiments on the quantum entangled state shown some characters, for example, coherency, nonlocality, quantum teleportation and superluminal. Further, it should be a new fifth interaction, and may probably apply GLT.

研究动机与目标

• 解决在可能具有非零静质量的光子和中微子上应用标准洛伦兹变换时存在的不一致问题。
• 通过广义洛伦兹变换（GLT）统一快子和超光速粒子的时空变换。
• 提出一种新的光子特异性变换（PT），对称处理空间与时间，避免对光子质量的限制。
• 探讨量子纠缠现象可能代表一种超越四种已知基本力的新基本相互作用的可能性。
• 建立一个包含标准LT、GLT与PT的完整洛伦兹群结构，揭示其对超光速动力学与快子性质的深远影响。

提出的方法

• 通过分类类时与类空区间，推导标准洛伦兹变换（LT）与广义洛伦兹变换（GLT），并引入额外独立假设以限制速度取值。
• 提出一种光子变换（PT），统一空间与时间变换，与标准LT不同，且允许光子具有非零静质量。
• 利用德布罗意关系连接标准LT与GLT，实现亚光速与超光速区域之间连续过渡。
• 分析快子的四维矢量结构及其奇特物理特性，如负能量与因果性倒置。
• 提出量子纠缠现象——相干性、非定域性、量子隐形传态——可能由GLT描述，代表一种新的第五种基本相互作用。
• 构建一个结合LT、GLT与PT的完整洛伦兹群框架，统一亚光速、超光速与光子特异性变换。

实验结果

研究问题

• RQ1 标准洛伦兹变换能否在可能具有非零静质量的粒子（如光子和中微子）上保持一致应用？
• RQ2 如何在不违反因果性或对称性的前提下，从狭义相对论原理推导出超光速变换？
• RQ3 德布罗意关系在连接亚光速与超光速区域的时空变换中起什么作用？
• RQ4 量子纠缠现象是否可被解释为一种新基本相互作用的体现？若如此，它如何由广义洛伦兹变换描述？
• RQ5 LT、GLT与PT的统一框架是否构成一个完整且一致的洛伦兹群，包含快子与具有非零静质量的无质量粒子？

主要发现

• 标准洛伦兹变换（LT）因对速度的限制及对类空区间排除，被证明对光子和中微子不充分。
• 推导出适用于超光速粒子的广义洛伦兹变换（GLT），允许非零静质量，并一致处理类空区间。
• 提出一种新型光子变换（PT），统一空间与时间变换，允许非零光子静质量，克服标准LT的局限。
• 发现快子具有负能量与因果性倒置等奇特性质，与其假设的超光速特性一致。
• 量子纠缠现象（包括非定域性与量子隐形传态）被建议为一种新第五种基本相互作用的体现，可能由GLT描述。
• LT、GLT与PT的结合形成一个完整且一致的洛伦兹群结构，将狭义相对论扩展至包含超光速与质量扩展现象。