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结束量子力学诠释的混乱局面  

2010-08-17 03:54:41|  分类: 我的文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       量子力学诠释的困难主要在于:人们将量子力学看成是微观的直接描述,概括和总结;而不是将量子力学看成是间接的,通过解读量子密码来获取微观信息的;即人们将量子力学看成是客观的真实反映,量子力学反映的现象就是客观的真实表现,将量子力学看成 是真实的物理理论,没有将量子力学看成是一种方法或手段。在这种认识观指导下,必然造成量子力学诠释的困难或无法得到合理,客观的诠释。量子力学形式体系建立后,寻求形式体系诠释的问题,苦恼了整个科学界和科学技术哲学界,至今还没有一种所谓绝对标准诠释。量子力学对微观世界的描述确实取得了惊人的成就,利用量子力学所做的计算与实验惊人的符合,常使人们对量子力学的正确性深信不疑。然而,量子力学的巨大成就,量子力学解释体系的混乱和不足及与相对论深层次的尖锐矛盾,使得全世界没有一个物理学家完全懂得量子力学,其原因是波函数没有相应的物理图像和量子框架无法相容量子测量问题。 量子力学是将有定域性的的客观世界转化为非定域性的波动及其理论来进行描写的。这是一种变换方法你的描写,并没有改变客观世界的本质,也不代表客观世界客观世界就有这样的性质;换句话说,量子力学是将经典波动理论(成熟的简谐波动理论)与德布罗意波结合而形成的理论。将粒子赋予波动性是因为量子力学描述的需要,不是客观存在。正如玻尔所说的:“根本就不没有什么量子世界,仅仅只有一个抽象的量子物理描述。认为物理学的任务是发现自然是怎样的观点是错误的,物理学关心的是我们关于自然能说什么”。的确不存在量子世界,量子世界是因函数转换而形成的假象。量子世界是由量子化引起的,量子化的实质是将光的动能同普朗克能量子;将粒子的动能同德布罗意波等同起来,再经过薛定谔方程来描述世界的。要解读量子力学必须弄清楚波所表达的物理图象是什么,它的物理意义是什么,即波的本质。波是什么?电子波,地震波,水波,声波,光波,辐射波,引力波等一系列波都带表着什么?物理学对波的认识是和水的类比开始的,并产生的图像。波是存在的物理概念,还是对一类周期运动的概括?例如:单摆是摆锤的往复的周期运动,摆锤并不是一条摆动的波动线。简谐波就是可以化为三角函数的周期振动,简谐指的是三角函数的简谐性,只要是周期振动的线性运动都可以化为三角函数的简谐波函数来描写。客观世界不存在一条波动前进的波和轨迹,所有的波都是力,能量等物理量等周期变化的图像,不是运动的波动。水波是波幅向外的振荡传播,水波各质点并没有向四周前进,而是在上下摇曳。因此,简谐波是将周期运动的化为三角函数一类运动的总称。在经典力学中光的运动被化成简谐波来描写,光的运动是球对称的放射性的膨胀传播,不是波动前进。对波的测量实际上是对波的函数图像进行测量,即对波函数的理论图(纸)进行测量。我们知道波动是无法同时测量位置和波长的,要确定位置就要损失波长,要确定波长就无法确定位置,即在图纸上波是测不准的。由此我们得到两点:1波是理论存在,粒子是客观存在。2测不准是理论上测不准,跟现实没有关系。在光具有波粒二象性的启发下,法国物理学家德布罗意(1892~1987)在1924 年提出一个假说,指出波粒二象性不只是光子才有,一切微观粒子,包括电子和 质子、中子,都有波粒二象性.他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ 推广到一切微观粒子上,指出:具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性,这种波 的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比.即λ= h/(mv).这个关系式后来就叫做德布罗意公式.前文指出:客观不存在波动现象,波动是理论图像不是客观物理图像。德布罗意波是将物质粒子的质量,动量和能量带入三角函数的简谐波函数来描写,即运用光子的膨胀能量和粒子的动能等同起来,即德布罗意动量关系,将粒子周期运动同简谐运动建立起关系,将粒子周期运动图像化为粒子受力,或能量的周期振动图像来描写。这样就给简谐波输入了质量,动量,能量等相关的物理量,这样带有德布罗意波物质信息的简谐波动力学就是量子力学。量子力学的几率波是粒子作用力或能量分布的振动图像。量子力学是通过德布罗意波进入微观世界的,她将微观周期运动图像转换为宏观的简谐振动图像来描写。由此我们可以得出,在量子力学中,波粒二象性可解释为:波是理论图象,粒子是客观存在。波动图象不是运动的轨迹,它是运动的振动图象。单摆运动不是波,而是摆锤的左右摆动;但是它的运动可以转化为摆锤的受重力或势能的振动图象来描述,这样摆锤运动就被人们赋予了波的性质。量子力学是通过解读量子密码来获取微观信息的,量子密码是波函数所传达的微观信息。波函数是微观世界的传感器,通过解读传感器所传来的量子密码,量子力学来构画出微观世界的图象的。量子力学是将原子等微观系统中粒子受力或势能的周期性变化,转化为简谐的振动图象来加以描写的。在探索微观的世界的进程中,由于原子中电子绕原子核运动的周期是瞬间的,几乎是不可捉摸的(见博文《新原子模型》)很难用运动轨迹和轨道方程来描写,用经典的轨道方程是很难进入微观世界的。德布罗意无意识的架起了一条微观与宏观勾通对话的通道,量子力学借用经典电磁波的图象和成熟的振动与波的数学模型,用德布罗意波巧妙的将粒子赋予了波的行为。将粒子的运动状态转化为粒子在系统内的周期振动状态来描述;也就是说,将粒子在系统中的运动轨迹,转化为粒子受力或势能周期振动的振动函数,再用经典的波动理论来描述的。我在博文《波的本质》中已经说明波是力周期振动的图象,这是问题的关键。所以说,量子力学是研究波函数的学问,德布罗意假设是它的精髓。量子力学是处在数学和物理学中间的学问,它不管微观状态如何,甚至也不管物理本质和概念,它只管将粒子的运动转化为振动的状态函数,用振动波的形式对其描述的。既然粒子运动可以用波来描述,那么粒子的运动就化成了一条周期振动波的曲线,粒子也就有波动性了,这就是粒子“波粒二象性的真实物理内容。既然粒子有波动性”,结合德布罗意“通道”,就得出了“海森伯不确定关系”。
     在量子力学中,海森伯不确定关系,动力学算符,波函数和薛定谔方程都含有德布罗意波的物质信息和经典波函数的周期振动性质。从数学上讲,量子力学波函数和方程同经典波动力学没有本质的区别;从物理上讲,量子力学波函数和方程携带有粒子能量,动量等信息,而经典波动力学则不带有这些信息。如果将德布罗意能量,动量等物理量同经典波动力学相结合,就形成量子力学。将量子测量问题排除在量子力学形式体系之外,就消除了量子力学还原问题的三大死结,打通了还原之路,将量子力学和经典力学统一在一个理论体系中。量子力学理论体系的真正确立是由德布罗意波的引入开始的,这时量子理论体系具有了力学的基本性质,动力学变量,算符和方程都赋予了物质粒子的动力学性质,从数学变换转化成物理作用。德布罗意波沟通了宏观与微观的对话,是通向量子还原中的一座精美之桥。笔者的《解读量子力学》一文率先走上了这座还原之桥,将量子力学还原到经典波动理论之中,使量子力学和经典力学得到完美的统一。在科学哲学中,还原论的终极目标是科学的统一,所以它的含义主要是建立理论之间的一种关系。物理学家一直试图把经典力学统一在量子力学体系中,而现在情况恰恰相反,量子力学被经典力学所统一了。这种情况是物理学家意想不到的,也是不情愿的;一个成功描述微观世界的量子力学竟是一个唯象的理论,竟被经典力学所统一。
       量子测量问题已超出了量子力学理论体系。量子测量问题一方面和量子理论体系有某种关联,另一方面又和空间的本质分不开。空间的本质已不是量子力学体系所能相容的,空间的本质是科学大统一的问题,是世界的本源和本质的问题。由于空间的本质问题还没有搞清楚,量子测量问题自然也就得不到解决。量子测量问题是真空的本质问题,笔者的《解读量子力学》一文认为系统的1/f低频噪声是空间能量的一种状态,是形成退相干和波包坍缩的本质。量子力学不包括测量部分是完备的,逻辑统一的。将带有空间本质的量子测量问题统一在一个理论中,必然是不完备的,出行主观意识介入的量子力学诠释是难免的。《解读量子力学》一文有可能是代表中国人率先完成量子大还原的,同时有可能结束量子力学诠释的混乱局面,还量子力学一个真实的本来面目。
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