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量子力学理论范文精选

量子力学理论

量子力学理论范文第1篇

一直以来,我国学前教育都在不断地发展之中,在发展中取得的成就也是有目共睹的,也是值得我们肯定的。但是,在发展的同时,也不免出现一些问题,具体表现为:①相当多的地区出现了入园困难,以及入园费用昂贵的情况;②多元化多样化的办学模式遭遇了生存危机;③在学前教育阶段中存在着明显的两极分化现象。现实状况下,存在着许多学前教育的问题,城市农民工子女的受教育问题都应该值得关注;学前教育的重点应该转向农村以及相当的弱势群体;对于学前教育发展路径的改革是否对于我国的整个教育体制有一定的影响等,都是目前学前教育面临对一些具有挑战性的问题。

二、学前教育的发展对策

1.壮大师资队伍力量雄厚的师资力量是学前教育专业建设和发展的重要前提和根本

因此,学前教育学校在适当建立学科的同时,也应特别注意师资力量的引进,务必建立一支专业性足够强的队伍。还要对教师加强培训,特别是对学前教育的理解与认识。从而使老师的专业知识能够渗透到具体的教学活动中。另外,学校应该建立学前教育的发展方向和目标,同时不断对教师结构进行优化配置,使学前教育具有真正的素质和水平。

2.优化专业课程设置

学前教育在课程的设置上,通常都是全面且十分综合的。但是也仅仅只是相对的几个领域,且领域之间相互独立,不能渗透和交融,使学前教育课程没有相关性。学前教育的课程专业化,不仅是对教师素质的要求,更是对学生个性化发展的体现。学前教育应该创新课程设置,划分技能课程、理论课程和实践课程以及公共课程等部分。这样做不仅优化了师资结构,同时也适应了学生的兴趣,加强培养学生的实践能力,适应了时代的发展和要求。

3.遵循学前教育的发展规律

学前教育作为教育环节的重要组成部分,它与普通教育相比是特别的。这种独特性,不光表现在它的福利性、公益性、社会服务性等特性,还表现在学前教育是与社区生活紧密联系的,是一项具有综合性质的事业。因此,不应该将学前教育纳入一般的教育制度化当中而无法发挥其特有的社会功能。

4.走学前教育的社会化道路

众所周知,学前教育在我国属于非义务教育,因此,社会化的道路就成为学前教育的重要选择。这样学前教育不仅可以满足社会多元化的发展与多样化的需求,同时也能自主挖掘社会中存在的一切资源和价值,提高了积极性和创造性。

5.办人民满意的学前教育

量子力学理论范文第2篇

关键词:量子力学;经典科学世界图景;非机械决定论;整体论;复杂性;主客体互动

Abstract:Asoneofthreerevolutionsofphysicsin20thcentury,quantummechanicshasgreatlytransformedtheworldviewofclassicalscienceinmanyaspects.Quantummechanicsbreaksthoughthemechanicaldeterminisminclassicalscience,transformingitintononmechanicaldeterminism;itchangesscientificcognitiveprocessfromthetheoryofreductionismtothetheoryofwholism;itshiftsthewayofthinkingfrompursuingsimplicitytoexploringthecomplexity;italsoestablishestheinteractionbetweensubjectandobjectinscientificresearches.

Keywords:quantummechanics;worldviewofclassicalscience;nonmechanicaldeterminism;wholism;complexity;interactionbetweensubjectandobject

经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的,近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论,片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲:统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是:微观粒子的各种力学量(位置、动量、能量等)的出现都是几率性的;量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的,对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释;决定论不适用于量子力学领域;仪器的作用同观察对象具有不可分割性,确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界

图景。

一、量子力学突破了经典科学的机械决定论,遵循因果加统计的非机械决定论

经典力学是关于机械运动的科学,机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单,因为机械运动比较容易认识,牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学,获得了空前成功;说它最普遍,因为机械力学有广泛的用途,容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上,解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性,无论从因到果的轨迹多么复杂,沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果;机械决定论的核心在于只要初始状态一定,则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实,机械决定论仅仅适用于宏观物体,而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4]

量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解,同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论,微观粒子运动遵守统计规律,我们不能说某个电子一定在什么地方出现,而只能说它在某处出现的几率有多大。

玻恩的统计解释指出,因果性是表示事件关系之中一种必然性观念,而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性,自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中,几率性是基本概念,统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变:统计描述代替了严格的因果描述,非机械决定论代替了机械决定论的统治。

经典统计力学虽然也提出了几率的概念,但未能从根本上动摇严格决定论,量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性,它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定,不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量,只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此,量子力学必须是几率的、统计的。而且,随着认识的发展,人们发现量子统计的随机性,不是由于我们知识和手段的不完备性造成的,而是由微观世界本身的必然性(主客体相互作用)所注定。

二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论

还原论作为一种认识方法,是指把高级运动形式归结为低级运动形式,用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质,以及完全还原是不可能的,决定了还原论不能揭示世界的全貌。

量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义,整体的特征绝非部分的叠加,而是部分包含着整体。部分作为一个单元,具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系,同时还要表现出“主体性”,可将自身的内在联系传递到周边,并直接参与整体的变化。因而,部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态,部分的少许变化将引起整体的突变。[6]

波粒二象性是微观世界的本质特征,也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看,也就是按照还原论的思想,粒子与波毫无共同之处,二者难以形成直观的统一图案,这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法,是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下,只表现波动性;而在另一些实验条件下,只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是,玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾,并试图寻找一种解决矛盾的方法,这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性,即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”,即从整体到部分。同样,海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置,这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出,造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观,而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以,量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。

三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性

从经典科学思维方式来看,世界在本质上是简单的。牛顿就说过,自然界喜欢简单化,而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标,也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动,牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性,这就隐去了自然界的丰富多样性。

量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体,而且把研究对象的条件理想化,使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此,特别是进入微观领域,微观粒子运动的几率性、随机性;观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。

在现代科学中,牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例,成为非线性科学中交互作用近似为零的情况,在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性,而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中,正如莫兰所说的,复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本,可能性比现实性更基本,演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式,不是以现实来限制可能,而是从可能中选择现实;不是以既存的实体来确定演化,而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性,在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通,而不是仅仅限于孤立和分离,它强调的是一种整体的协同。

四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动

经典科学思维方式的一个指导观念就是,认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们,根本不存在所谓的“真实”,除非你首先描述测量物理量的方式,否则谈论任何物理量都是没有意义的!测量,这一不被经典物理学考虑的问题,在面对量子世界如此微小的测量对象时,成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰,使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来,在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时,我们就会遇到一个矛盾:我们的观测仪器是宏观的,可是研究对象却是微观的;宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰,这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰;人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果,可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定,从而建立了科学活动中主客体互动的关系。

例如,关于光到底是粒子还是波,辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排,人们可以看到光的波现象;另一种实验安排,人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言,它却表现出波粒二象性。因此,海森伯就说,我们观测的不是自然本身,而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8]

量子力学的发展表明,不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够描述出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能够“说什么”。

参考文献:

[1]林德宏.科学思想史[M].第2版.南京:江苏科学技术出版社,2004:270-271.

[2]郭奕玲,沈慧君.物理学史[M].第2版.北京:清华大学出版社,1993:1-2.

[3]刘敏,董华.从经典科学到系统科学[J].科学管理研究,2006,24(2):44-47.

[4]宋伟.因果性、决定论与科学规律[J].自然辩证法研究,1995,11(9):25-30.

[5]彭桓武.量子力学80寿诞[J].大学物理,2006,25(8):1-2.

[6]疏礼兵,姜巍.近现代科学观的演进及其启示[J].科学管理研究,2004,22(5):56-58.

量子力学理论范文第3篇

在建立科学理论体系的过程中,往往需要以一系列巨量的、通常是至为复杂的实验、归纳和演绎工作为基础。而且人们一般相信科学知识就是在这个基础上产生和累积起来的。但只要这种认识活动过程是为一个协调一致的目标所固有,只要它真正属于科学研究自我累进的进程,则不论其如何复杂,仍只是过程性的,而不从根本上规定科学的性质、程序,乃至结论。这就使我们在考察复杂的科学认识活动时,可以抽取出高于具体手段的,基本上只属于人类心智与外在世界相联络的东西,即科学语言,来作为认识的中介物。

要说明科学语言何以能成为这样的中介,需要先对科学的认识结构加以分析。

作为一种形式化理论的近现代科学,其目的是力图摹写客观实在。这种摹写的认识论前提是一个外在的、自为的客体和作为其思维对立面的内在的主体间的双重存在。这一认识论前提在科学认识方面衍生出一个更实用的前提,就是把客体看作是一种自在的“像”或者“结构”(包括动态结构,比如动力学所概括的各种关系和过程)。

这一自在的实在具有由它的“自明性”所保证的严格规范性。这种自明性只在涉及存在与意识的根本关系时才可能引起怀疑。而科学是以承认这种自明性为前提的。因此科学实际就是关于具有自明性的实在的思维重构。它必须限于处理自在的实在,因为科学的严格规范性(主要表现为逻辑性)是由实在的自明性所保证的,任何超越实在的描述都会破坏这种描述的前提。这一点对稍后关于量子力学的讨论非常重要。

上述分析表明,科学的严格规范性并非如有唯理论倾向的观点所认为的那样,是来自思维,也并非如经验论观点所认为的来自具体手段对经验表象的操作,也并不象当代某些科学哲学家所认为的纯粹出于主体间的共同约定。科学的最高规范是存在在客观实在中的,是来自客体的自明性。一切具体手段只是以这种规范为目标而去企及它。

在科学认识活动中,不论是一个思维过程还是一个实验过程,如果其中缺失了语言过程,那就什么意义都不会有。科学语言与人类思维形态固然有很大的关系,但是它们可能在一个很高的层次上有着共同的根源。就认识的高度而言,思维形态作为人类的一种意识现象,对它进行本质的追究,至少目前还不能完全放在客观实在的背景上。因此,在科学认识的层次上,思维形态完全可以被视为相对独立的东西。而科学语言则是明确地被置于实在自身这一背景之中的。这就使我们实际上可以把科学语言看作一种知识,它与系统的科学知识具有完全相同的确切性,即它首先是与实在自身相谐合,然后才以这种特殊性成为思维与对象之间的中介。这才能保证,既使科学语言所述说的科学是关于实在的确切图景,又使思维活动具备与实在相联络的手段。

科学语言作为一种知识所具备的上述特殊性,使它成为客观实在图景构成的基本要素,或科学知识的“基元”。思维形态不能独立地形成知识,但思维形态却提供某种方式,使科学语言所包含的知识基元获得某种特定的加成和组合,从而构成一种系统化的理论。这就是语言在认识中的中介作用。由于任何事物都必须“观念地”存乎人的意识中,才能为人的心智所把握,所以,在这个意义上,一个认识过程就是一个运用语言的过程。

二、数学语言

数学语言常常几乎就是科学语言的同义词。但实际上,科学语言所指的范围远比数学语言的范围大,否则就不会出现量子力学公式的解释问题。在自然科学发生以前,数学所起的作用也还不是后世的那种对科学的叙录。只是由于精密推理的要求所导致的语言理想化,才推进了数学的应用。但归根究底,数学与前面说的那种合乎客观实在的知识基元是不同的。将数学用作科学的语言,必须满足一个条件,即数学结构应当与实在的结构相关,但这一点并不是显然成立的。

爱因斯坦曾分析过数学的公理学本质。他说,对一条几何学公理而言,古老的解释是,它是自明的,是某一先验知识的表述,而近代的解释是,公理是思想的自由创造,它无须与经验知识或直觉有关,而只对逻辑上的公理有效性负责。爱因斯坦因此指出,现代公理学意义上的数学,不能对实在客体作出任何断言。如果把欧几里德几何作现代公理学意义上的理解,那么,要使几何学对客体的行为作出断言,就必须加上这样一个命题:固体之间的可能的排列关系,就象三维欧几里德几何里的形体的关系一样。〔1〕只有这样,欧几里德几何学才成为对刚体行为的一种描述。

爱因斯坦的这种看法与上文对科学语言的分析是基本上相通的。它可以说明,数学为什么会一贯作为科学的抽象和叙录工具,或者它为什么看上去似乎具有作为科学语言的“先天”合理性。

首先,作为科学的推理和记载工具的数学,实际上是从思维对实在的一些很基本的把握之上增长起来的。欧几里得几何学中的“点”、“直线”这样一些概念本身就是我们以某种方式看世界的知识。之所以能用这些概念和它们之间的关系去描绘实在,是因为这些“基元”已经包含了关于实在的信息(如刚体的实际行为)。

其次,数学体系的那种严密性其实主要是与人类思维的属性有关,尽管思维的严密性并不是一开始就注入了数学之中。如前所述,思维的严密性是由实在的自明性来决定的,是习得的。这就是说,数学之所以与实在的结构相关,只是因为数学的基础确切地说来自这种结构;而数学体系的自洽性是思维的翻版,因而是与实在的自明性同源的。

由此可见,数学与自然科学的不同仅表现在对于它们的结果的可靠性(或真实性)的验证上。也就是说,科学和数学同样作为思维与实在相互介定的产物,都有可能成为对实在结构的某种描述或“伪述”,并且都具有由实在的自明性所规定的严密性。但数学基本上只为逻辑自治负责,而科学却仅仅为描述的真实性负责。

事实正是如此。数学自身并不代表真实的世界。它要成为物理学的叙录,就必须为物理学关于实在结构的真实信息所重组。而用于重组实在图景的每一个单元,实际上是与物理学的基本知识相一致的。如果在几何光学中,欧几里德几何学不被“光线”及其传播行为有关的概念重组,它就只是一个纯粹的形式体系,而对光线的行为“不能作出断言”。非欧几何在现代物理学中的应用也同样说明了这一点。

三、物理学语言

虽然物理学是严格数学化的典范,但物理学语言的历史却比数学应用于物理学的历史要久远得多。

在认识的逻辑起点上,仅当认识论关系上一个外在的、恒常的(相对于主体的运动变化而言)对象被提炼和廓清时,才能保证一种仅仅与对象自身的内在规定性有关的语言描述系统成为可能。对此,人类凭着最初的直觉而有了“外部世界”、“空间”、“时间”、“质料”、“运动”等观念。显然,这些观念并非来自逻辑的推导或数学计算,它是人类世代传承的关于世界的知识的基元。

然后,需要对客观实在进行某种方式的剥离,才能使之通过语言进入我们的观念。一个客观实在,比如说,一个电子,当我们说“它”的时候,既指出了它作为离散的一个点(即它本身),又指出了它身处时空中的那个属性。而后一点很重要,因为我们正是在广延中才把握了它的存在,即从“它”与“其它”的关系中“找”出它来。

当我们按照古希腊人(比如亚里士多德)的方式问“它为什么是它”时,我们正在试图剥离“它”之所以为“它”的属性。但这个属性因其离散的本质,在时空中必为一个“奇点”,因而不能得到更多的东西。这说明,我们的语言与时空的广延性合若符节,而对离散性,即时空中的奇点,则无法说什么。如果我们按照伽利略的方式问“它是怎样的”时,我们正是在描绘它与广延有关的性质,即它与其它的关系。这在时空中呈现为一种结构和过程。对此我们有足够的手段(和语言)进行摹写。因为我们的语言,大多来自对时空中事物的经验。我们运用语言的主要方式,即逻辑思维,也就是时空经验的抽象和提升。

可见,近现代物理学语言是一种关于客观实在的时空形式及过程的语言,是一种广延性语言。几何学之所以在科学史上扮演着至为重要的角色,首先不在于它的严格的形式化,而在于它是关于实在的时空形式及过程的一个有效而简洁的概括,在于与物理学在面对实在时有着共同的切入点。

上述讨论表明了近现代物理学语言格式包含着它的基本用法和一个根深蒂固的传统,这是由客观实在和复杂的历史因素所规定的。至为关键的是,它必须而且只是关于实在的时空形式及过程的描述。可以想象,离开了这种用法和传统,“另外的描述”是不可能在这种语言中获得意义的。而这正是量子力学碰到的问题。

四、量子力学的语言问题

上文说明,在描摹实在时,人类本是缺乏固有的丰富语言的。西方自古希腊以来,由于主、客体间的某种相互介定而实现了有关实在的时空形式和过程的观念及相应的逻辑思维方式。任何一种特定的语言,随着时代的变迁和认识的深入,某些概念的含义会发生变化,并且还会产生新的语言基元。有时,这样的变化和增长是革命性的。但不可忽视的是,任何有革命性的新观念首先必须在与传统语言的关系中获得意义,才能成为“革命性的”。在自然科学中,一种新理论不论提出多么“新”的描述,它都必须仍然是关于时空形式及过程的,才能在整体的科学语言中获得意义。例如,相对论放弃了绝对时空、进而放弃了粒子的观念,但代之而起的那种连续区概念仍然是时空实在性的描述并与三维空间中的经验有着直接联系。

量子力学的情况则不同。微观粒子从一个态跃迁到另一个态的中间过程没有时空形式;客体的时空形式(波或粒子)取决于实验安排;在不观测的情况下,其时空形式是空缺的;并且,观测所得的客体的时空形式并不表示客体在观测之前的状态。这意味着,要么微观实在并不总是具有独立存在的时空形式,要么是人类无法从认识的角度构成关于实在的时空形式的描述。这两种选择都将超出现有的物理学语言本身,而使经典物理学语言在用于解释公式和实验结果时受到限制。

量子力学的这个语言问题是众所周知的。波尔试图通过互补原理和并协原理把这种限制本身上升为新观念的基础。他多次强调,即使古典物理学的语言是不精确的、有局限性的,我们仍然不得不使用这种语言,因为我们没有别的语言。对科学理论的理解,意味着在客观地有规律地发生的事情上,取得一致看法。而观测和交流的全过程,是要用古典物理学来表达的。〔2〕

量子力学的反对者爱因斯坦同样清楚这里的语言问题。他把玻尔等人尽力把量子力学与实验语言沟通起来所作的种种附加解释称之为“绥靖哲学”(Beruhigunsphilosophie)〔3〕或“文学”〔4〕,这实际上指明了互补原理等观念是在与时空经验相关的科学语言之外的。爱因斯坦拒绝承认量子力学是关于实在的完备描述,所以并不以为这些附加解释会在将来成为科学语言的新的有机内容。

薛定谔和玻姆等人从另一个角度作出的考虑,反映了他们以为玻尔、海森堡、泡利和玻恩等人的观点回避了经典语言与实在之间的深刻矛盾,而囿于语言限制并为之作种种辩解。薛定谔说:“我只希望了解在原子内部发生了什么事情。我确实不介意您(指玻尔)选用什么语言去描述它。”〔5〕薛定谔认为,为了赋予波函数一种实在的解释,一种全新的语言是可以考虑的。他建议将N个粒子组成的体系的波函数解释为3N维空间中的波群,而所谓“粒子”则是干涉波的共振现象,从而彻底抛弃“粒子”的概念,使量子力学方程描述的对象具有连续的、确定的时空状态。

固然,几率波的解释使得理论的数学结构不能对应于实在的时空结构,如果让几率成为实验观察中首要的东西,就会让客观实在在描述中成了一种“隐喻”。然而薛定谔的解释由于与三维空间中的经验没有明显的联系,也成了另一种隐喻,仍然无法作为一种科学语言而获得充分的意义。

玻姆的隐序观念与薛定谔的解释在语言问题上是相似的。他所说的“机械序”〔6〕其实就是以笛卡尔坐标为代表的关于广延性空间的描述。这种描述由于经典物理学的某些限定而表现出明显的局限性。玻姆认为量子力学并未对这种序作出真正的挑战,在一定程度上指出了量子力学的保守性。他企图建立一种“隐序物理学”,将量子解释为多维实在的投影。他以全息摄影和其它一些思想实验为比喻,试图将客观实在的物质形态、时空属性和运动形式作全新的构造。但由于其基础的薄弱,仍然只是导致了另一种脱离经验的描述,也就是一种形而上学。

这里所说的“基础”指的是,一种全新的语言涉及主客体间完全不同的相互介定。它涉及对客体的完全不同的剥离方式,也就是说,现行科学语言及其相关思维方式的整个基础都将改变。然而,现实地说,这不是某一具有特定对象和方法的学科所能为的。

可见,试图通过一种全新的语言来解决量子力学的语言问题是行不通的。这个问题比通常所能想象的要无可奈何得多。

五、量子力学何种程度上是“革命性”的

量子力学固然在解决微观客体的问题方面,是迄今最成功的理论,然而这种应用上的重要性使人们有时相信,它在观念上的革命也是成功的。其实,上述语言与实在图景的冲突并未解决。量子力学的种种解释无法在科学语言的基础上必然过渡到那种非因果、非决定论观念所暗示的宇宙图景。这就使我们有必要对量子力学“革命性”的程度作审慎的认识。

正统的量子力学学者们都意识到应该通过发展思维的丰富性来解决面临的困难。他们作出的重要努力的一个方面是提出了很多与经典物理学不同的新观念,并希望这些新观念能逐渐溶入人类的思想和语言。其中玻恩用大量的论述建议几率的观念应该取代严格因果律的概念。〔7〕测不准原理以及其中的广义坐标、广义动量都是为粒子而设想的,却又不能描述粒子在时空中的行为,薛定谔认为应该放弃受限制的旧概念,而玻尔却认为不能放弃,可以用互补原理来解决。玻尔还希望,波函数这样的“新的不变量”将逐渐被人的直觉所把握,从而进入一般知识的范围。〔8〕这相当于说,希望产生新的语言基元。

另一方面,海森堡等人提出,问题应该通过放弃“时空的客观过程”这种思想来解决。〔9〕这又引起了量子力学的客观性问题。

这些努力在很大程度上是具有保守性的。

我们试把量子力学与相对论作比较。相对论的革命性主要表现在,通过对时间和空间的相对性的分析,建立起时间、空间和运动的协变关系,从而推翻了绝对时空、绝对同时性等旧观念,并代之以新的时空观。重要的是,在这里,绝对时空和绝对同时性是从理论上作为逻辑必然而排除掉的。四维时空不变量对三维空间和一维时间的性质依赖于观察者的情形作了简洁的概括,既不引起客观性危机,又与人类的时空经验有着直接关联。相对论排除了物理学内部由于历史和偶然因素形成的一些含混概念,并给出了更加准确明晰的时空图景。它因此而在科学语言的范围内进入了一般知识。

量子力学的情况则不同。它的保守性主要表现在:

第一,严格因果律并不是从理论的内部结构中逻辑地排除的。只是为了保护几率波解释,才不得不放弃严格因果律,这只是一种人为地避免逻辑矛盾的处理。

第二,不完全连续性、非完全决定论等观念并没有构成与人类的时空经验相关联的自洽的实在图景。互补原理和并协原理并没有从理论内部挽救出独立存在于时空的客体的概念,又没有证明这种概念是不必要的(如相对论之于“以太”那样)。因此,量子力学的有关哲学解释看似抛弃旧观念,建立新观念,实际上,却由于这些从理论结构上说是附加的解释超出了关于实在的描述,因而破坏了以实在的自明性为保证的描述的前提。所以它实际上对观念的丰富和发展所作的贡献是有限的。

第三,量子力学内在地不能过渡到关于个别客体的时空形式及过程的模型,使得它的反对者指责说这意味着位置和动量这样的两个性质不能同时是实在的。而为了保护客观性,它的支持者说,粒子图像和波动图象并不表示客体的变化,而是表示关于对象的统计知识的变化。〔10〕这在关于实在的时空形式及过程的科学语言中,多少有不可知论的味道。

第四,人们必须习惯地设想一种新的“实在”观念以便把充满矛盾的经验现象统一起来。在对客体的时空形式作抽象时,这种方法是有效的。而由于波函数对应的不是个别客体的行为,所以大多新的“实在”几乎都是形而上学的构想。薛定谔和玻姆的多维实在、玻姆在阐释哥本哈根学派观点时提出的那种包含了无限潜在可能性的“第三客体”〔11〕,都属于这种构想。玻恩也曾表示,量子力学描述的是同一实在的排斥而又互补的多个影像。〔12〕这有点象是在物理学语言中谈论“混元”或“太极”一样,很难说对观念有积极的建设。

本文从科学语言的角度,对量子力学尤其是它的哲学基础的保守性作出一些分析,这并不是在相对论和量子力学之间作价值上的优劣判断。也许量子力学的真正价值恰恰在于它所碰到的困难是根本性的。

海森堡等人与新康德主义哲学家G·赫尔曼进行讨论时,赫尔曼提出,在科学赖以发生的文化中,“客体”一词之所以有意义,正在于它被实质、因果律等范畴所规定,放弃这些范畴和它们的决定作用,就是在总体上不承认经验的可能性。〔13〕我们应该注意到,赫尔曼所使用的“经验”一词,实际上是人类对客观事物的广延性和分立性的经验。这种经验是科学的实在图景成立的基础或真实性的保证,逻辑是它的抽象和提升。

在本文的前三节已经谈到,自从古希腊人力图把日常语言理想化而创立了逻辑语言以来,西方的科学语言就一直是在实在的广延性和分立性的介定下发展起来的。我们也许可以就此推测,对于人的认识而言,世界是广延优势的,但如果因此认为实在仅限于广延性方面,却是缺乏理由的。广延性优势在语言上的表现之一是几何优势。西方传统中的代数学思想是代数几何化,即借助空间想象来理解数的。不论毕达哥拉斯定理还是笛卡尔坐标都一样。直角三角形的斜边是直观的,而根号2不是。我们可以用前者表明后者,而不能反过来。可是一个离散的数量本身究竟是什么呢?它是否与实在的另一方面或另一部分(非广延的)相应?也许在微观领域里不再是广延优势而量子力学的困难与此有关?

如果量子力学面临的是实在的无限可能性向语言的有限性的挑战,那么问题的解决就不单单是语言问题,甚至不单单是目前形态的物理学的问题。它将涉及整个认识活动的基础。玻尔似乎是深刻地意识到这一点的。他说“要做比这些更多的事情完全是在我们目前的手段之外。”〔14〕他还有一句格言;“同一个正确的陈述相对立的必是一个错误的陈述;但是同一个深奥的真理相对立的则可能是另一个深奥的真理。”〔15〕

参考文献和注释

〔1〕〔3〕〔4〕《爱因斯坦文集》第一卷,商务印书馆,1994,第137、241、304页。

〔2〕〔5〕〔9〕〔13〕〔14〕〔15〕海森堡:《原子物理学的发展和社会》,中国社会科学出版社,1985,第141、84、82、131、47、112页。

〔6〕玻姆:《卷入——展出的宇宙和意识》,载于罗嘉昌、郑家栋主编:《场与有——中外哲学的比较与融通(一)》,东方出版社,1994年。

〔7〕玻恩:《关于因果和机遇的自然哲学》,商务印书馆,1964年。

量子力学理论范文第4篇

〖测得准原理〗:世间万物,无例外,都是测得准的(准确程度最终都将取决于普朗克常数h=2π?的准确度),绝非测不准的;世间只存在测不准的学者,并不存在【测不准原理】——《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实,全面、系统、严格地证明了量子力学——世界权威理论,纯系伪科学。其基本原理——【测不准原理】系反科学的理论,由此量子力学已把科学引入歧途,并使之陷于恶性循环不解之中!

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性,任何单方面对其论说全然无效,必须给量子力学以全面充分曝光,所以篇幅显得较长。实乃:

有道僧是愚氓忧可训,

奈何量子愚氓胜和尚!

第一章.世界是测得准的,并非测不准的

乍看,题目好象哲学的。不屑哲学,只谈物理。

大量研究表明,目前为止的实验已经给出物质世界准确信息,物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是,目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架——《量子力学》已经建成,剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明,《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚,往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈,实则以其昏昏使人昭昭!请看事实:

1.1关于“量子化”根源问题。

微观世界“量子化”已被证实,人们已经公认。但接踵而来的就是“量子化”根源问题,又机制怎样?这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾,翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄!

就是说,《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈“量子”的“科学”。其结果只能使原子结构凭空量子化,量子化则成为无源之水,无本之木。这就是目前物理科学之现状!

可有人,例如一位量子力学教授辩论时说:“量子化是电子自身固有属性,阴极射线中的电子能量也是量子化的”。

虽然,这量子力学家利用了“微小量子”数学“极限”概念进行诡辩,显得很聪明,但却误了人类物理学前程!

不可否认的事实是:阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变,决不表现量子化!这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末,原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题,作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学,由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然,作为理论物理决不可以!本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的,并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。1.2理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化,就难免臆造之嫌,所以《量子力学》就下意识往实验上靠――“符合”试验。然而,既下意识就难免拙劣,请看事实:

世界著名理论物理第六册——《量子力学》(文献[1])中著:“量子力学,可建立于数个基本假定上,大体上这些基本假定分属两大项……,两项的假定便构成一量子力学完整系统”。

这明确表明,量子力学就是建立在基本假定上的(种种猜测)。“科学学”研究还表明:任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学!然而量子力学家们却娓娓动听说:“量子力学是建立在实验基础上的科学”。这不是弥天大谎么?!

文献[1]在建立对易关系:

pq-qp=(?/i)E―――――――――(1)

时说:“这是一基本假定”。并告诫人们:“不可懂”!就是说(1)式不能用任何数学——物理方法导出,即:不否认这是一种猜测。然而,(1)式就是昭著世界的“波动方程”的基础,也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说,量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识!

研究表明,量子力学所谓实验基础,首先在于德布罗意“物质波”理论。认真研究表明,物质波究竟是什么?德布罗意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能说“建立在实验基础上”呢?!

研究表明,量子力学的实际过程是:德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象(猜测)(以下证明),提出“物质波”概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象(猜测)(以下证明),提出“波函数”(Ψ)概念,并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即(1)式上,便铸成了著名的“波动方程”——量子力学的理论基础:

(h2/2m)▽2Ψ+(E-V)Ψ=0―――――(2)

由于量子力学凭空引进“波函数Ψ”,实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3量子力学诡辩伦理

1.3.1关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明,量子力学是,由于缺乏了解,错误地估计了试验(以下严格证明),用了错误的基本假定(不能由任何合理方法导出)而形成的,错误理论。然而量子力学家们却口口声声:“量子力学是建立在实验基础上地科学”。这分明是在诡辩,再加上社会意识,量子力学又具备了狡辩能力。1.3.2关于物质波的狡辩

对于“物质波”概念,量子力学[1]应用了三个基本假定:其一假定“对易关系”即(1)式,由此构成量子力学骨架;其二假定“测不准原理”,由此编造了电子“几率云”图像;其三假定“波粒互补原理”,这种原理本身就是一种诡辩,因为“波粒二象性”问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出“波函数Ψ”并强加给电子。经如此之假定,电子便具备了神奇性质——量子力学家们的主观意识。

然而“波函数”的物理意义究竟是什么?量子力学家们着实应向人们交代清楚,遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义,量子力学家们也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。这分明是狡辩理论!

如果需要,量子力学(文献[1])首先拿出:

2πa=n――――――――――――――(3)

很明显式中2πa是粒子中心轨迹。于是说,物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者,但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法,言(3)式系近代物理概念,对此不能用经典概念理解。于是又出现:

1.3.3关于“经典”与“近代”狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论,已经超脱经典,又不时贬低经典理论。

然而,以下讨论完全证明:量子力学除了主观臆造因素外,完全没有离开经典物理一步,也未超出经典物理一点,就连波函数Ψ的表达式(无例外)也完全是经典数学和经典力学关系式,并且以下用不可否认的事实——量子力学所犯经典错误,表明量子力学连经典理论也不通。所以,量子力学所谓超脱经典,正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说,量子力学不仅超脱经典,而且也超脱科学!1.3.4量子力学方法论狡辩

确切说,量子力学不能给波函数Ψ做出完整的真实物理学定义,但在理论中却轮番使用:①波函数Ψ表示粒子中心轨迹波动;②波函数Ψ表示粒子出现几率;③波函数Ψ表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念,又可各取所需,自然一切物理问题都“迎刃而解”了。

然而,量子力学同时又“有权”轮番否定这三种概念。但却不是自我否定,而是另一种需要——否定其它理论,其中包括真理。要指出的是,量子力学轮番使用三种概念,又轮番否定这三种概念,并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念,这是卖矛又卖盾的故事,连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多,这叫认识方法狡辩。

似这样,在哲学面前,用“建立在实验基础上”量子力学可以蒙混过关;其它科学由于研究任务不同,不会关心“量子化”根源,又由“领地”限制也无权过问波函数的真实意义;量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是,量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威!

1.4关于“符合”试验问题

以下将证明,量子力学所谓符合实验,实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测(以下揭示),并美其名曰“符合”试验。其实,对实验的真实物理过程并不清楚,又何谈相符呢?请看事实:

基于玻尔理论的成功,量子力学作两项重要推广。心理学原因,人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误,请看:

1.4.1量子力学推广(一)

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近,于是量子力学推广为:

试验电离能=原子真实能级――――――――――(4)

将该式推广到多电子原子中显然很省力气,但这是严重错误。请看氦原子事实:

试验(文献[1])测得氦原子两个电离能,这里分别用E1,E2表示为:

E1=1.80(Rhc)=24.58(ev)――――――――(5)

E2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――――(6)

量子力学[1]认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用E玻表示类氢氦离子基态能玻尔理论值,则

E玻=54.42(ev)―――――――――――――(7)

显然下式成立:

E2=E1+E玻――――――――――――――(8)

该式明确表明E2不是氦原子的真实能级,因为其中包含有E1,即第一电离能。

那么,实验值E2即(8)式表示什么物理内容呢?

研究表明:要使氦原子第二电子电离,仪器必先付出能量E1=24.58(ev)先使第一电子电离,这好比代价,氦原子于是变成类氢氦离子,其基态能为E玻=54.42(ev)。要使它电离,仪器必须再付出与E玻相等的能量,才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为E2=E1+E玻,这就是氦原子电离实验真实过程,由此不难结论:

1.4.2据电离实验本文结论

电离实验结论一:氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二:目前电离能实验值≠原子真实能级。

电离实验结论三:所有元素最低能级皆为其类氢离子能级,不存在比这更低的能级。然而量子力学(文献[1]、[3])却竞相用“微扰法”、“变分法”乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的“能级”E2:

E2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――(9)

显然,量子力学这种下意识“符合”实验,拙劣以极,形同瞎子摸象!

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解,又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此,进一步证明如下,参见表(一):

表(一)几个元素的类氢离子能级

原子序

元素

E1(ev)

E玻(ev)

E1+E玻

E实(ev)

13

Al

5.986

2299.3799

2305.3569

2304

14

Si

8.151

2666.7364

2674.8874

2673

15

P

10.486

3061.3046

3071.7906

3070

16

S

10.360

3483.0843

3493.4443

3494

17

Cl

12.967

3932.0756

3945.0426

3946

18

Ar

15.759

4408.2786

4424.0376

4426

表中E1为元素第一电离能实验值,E玻为类氢离子基态能玻尔理论值,E实表示类氢离子电离能实验值,可见下式成立:

E实=E1+E玻―――――――――――――(10)

该式明确表明类氢离子电离能实验值E实不能直接代表其真实能级,因为E实中包含有E1(第一电离能)。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律,这种规律就是以上三条结论。实际上(9)、(10)二式等价,但(10)式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂,不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论,再做如下推论:

1.4.3据电离试验本文推论

电离实验推论一:任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实,因此

电离实验推论二:任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三:随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明(4)式完全错误,然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见,量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞!

1.4.4量子力学推广(二)

根据玻尔理论的成功,量子力学(文献[4])又作一项重要推广:认为多电子原子结构不同壳层K,L,M,N…中电子的量子数分别为n=1,2,3,4…

显然,这种推广也很省力,然而也是严重错误!

参见图(1)氢原子的能级,这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图(1)推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。

稍经分析不难发现,图(1)所示物理意义可用图(2)类比。谁都知道图(2)表示的内容是三个人在同一时刻的官位(级),或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图(1)也如此:或者表示在同一时刻三个氢原子的能级(画在一起),或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图(1)决不表示在同一时刻氢原子有三个能级(注意氢原子只有唯一电子)。

要知道,这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样,量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。

研究表明,原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知,严彦却夸夸其谈什么“量子”、什么“力学”,实在误人不浅!

经量子力学如此推广,其结果必然使得原子结构——物质世界变得一塌糊涂。因之,物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。

所以如上述,量子力学所谓符合实验,实际上是对实验进行貌似合理(但谬之千里)的猜测并作勇敢推广而已。

1.5关于【测不准原理】问题

如果人们要问,量子力学就会说:【测不准原理】是根据实验的总结。

根据什么实验?

还是根据“物质波”。

但须知,与其说世界公认量子力学是理论物理权威,毋宁说世界公认“波粒二象”性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢?!

所以,在问题循环不解情况下,由于量子力学诡辩性及其狡辩能力,方才成为世界理论权威!以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中,常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露!

大量研究可以结论,目前为止的实验已经给出大部物理世界准确信息,这就是普朗克常数h

=2π?给出的信息。根据这种信息,本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述,其中包括目前困难问题,也包括“波粒二象”性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果,以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立(参见提要)。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话!

然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏,却完全错误地应用了大自然给出的准确信息:

Δp·Δx≥(1/2)?―――――――――――(11)

这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息——普朗克常数?作为测不准的量度,是乃天大谬误。

第二章普朗克常数给出物质世界准确信息

本文大量研究,现总结普朗克常数:

h=2π?――――――――――――――――――(12)

给出的物质世界准确信息:

2.1?已经给出所有元素原子结构的准确信息

据此可以准确具体描述任何原子的真实结构,并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述,这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话。2.2?已经给出任何微观粒子(质子、中子、电子、光子以及场粒子等)自身结构准确信息

例如,可以算得质子自身结构理论半径,以rP表示,准确为:

rP=1.3214100×10-13(cm)―――――(13)

并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果,已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的!

又例如,可以算得电子自身结构理论半径,以re表示,准确为:

re=2.9742175×10-14(cm)----------(14)

同样可证明此结果唯一正确(繁琐,略),量子力学对此望尘莫及。

2.3?已经给出普适常数Φ的准确信息

普适常数定义:任何光子的波长λ与发射该光子的电子在原子中的轨道半径r之比为常数,以Φ表示之,那么有:

Φ=λ/r=常量=1/(ε。·α)

=4π×137.03600=1722.0451--------(15)

(说明:当电子跃迁为r→∞时,轨道半径直接用r;当电子跃迁为rA→rB时,式中要用当量轨道半径,略。)

研究表明这是一个斩新的物理常数,虽无量纲,但具有丰富重要物理意义。由(15)式已经看出,普适常数Φ严格规定着光子和电子;以下还将看到,普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其“反常”。相形之下,量子力学竟将光速C称作“普适常数”,不知多么无聊!

此外,根据普适方程(见下)和普适常数Φ还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类问题,由于量子力学【测不准原理】的限制,人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极!并且,这种计算完全表明光子的粒子实在性,而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。

2.4?已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息

本文如下普适方程可以变为:V=n2?2/mr2――――――――――――(16)

式中V为引力势能,它将准确决定晶体晶格能;而r则决定晶体晶格常数(略)。

2.5?已经给出量子数n=0,1,2,3…真实物理意义的准确信息

但在量子力学中,量子数n=0,1,2,3…只表示自然数,除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论:宏观温度T就是量子数n在统计意义上的单值函数,即:

T=f(n)――――――――――――――(17)

研究还表明,对单个粒子(原子、分子)该式也严格成立,只不过对单个粒子(原子、分子)则无需统计。这已表明,微观粒子的温度也是“量子化”的,不能连续取值。此外还表明,任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学(文献[8])却说:“对于个别分子,温度这个概念是毫无意义的”。这表明量子力学先天不足后天亏损,由理论贫乏导致理论错误!

2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息

周知,由气体状态方程可以导出绝对零度。那么,由普适方程即(20)式可以推出宇宙最低温度。并且,不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸,那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7?已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明,任何天体天文结构与原子一样,都只能有唯一稳态解,他们遵循完全相似的基本规律,也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

也周知,据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构(位置、动能),但却实际上无穷多解,不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在,量子力学对此无能为力,只能缺省“上帝一次推动”说!。

宇宙正在膨胀,没有稳态解呀!有人说。

不管你膨胀(例如银河系)还是稳态(例如太阳系),哪怕你收缩,都逃不脱普适方程严格支配!也所以这叫:普适方程!

2.7.1太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于:若用强大火箭推动,改变任意行星(例如地球)轨道(黄道面内)半经大小,待火箭动力消失后,该行星(例如地球)将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定,也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算,可以得到太阳系的三个重要天文结构常数:K1、K2、K3,其中K1、K2是基本的,K3是导出的(略)。可惜,量子力学半个也不知!

2.7.2太阳系第一天文结构常数K1:

K1=Vi2·Ri=常数

=1.327×1026(达因·cm2/克)――――(18)

式中Vi为各行星轨道速度,Ri为各行星轨道半径。并且,由此可直接推出开普勒定律(略)。

2.7.3太阳系第二天文结构常数K2:

K2=mi2·Vi2·Ri2/ri5=常数

=9.747×1049(克2/cm·秒2)―――(19)

式中mi为各行星质量,ri为各行星携带半径(定义:包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径)。

研究表明,太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸(包括大气)、轨道、速度以及轨道曲线性质,无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果,并由普适方程所确定。(说明:①普适方程计算天文结构要经过变换;本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。)2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下,物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章普朗克常数的真实物理意义

上述可见,普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容,量子力学所知无几。不仅如此,由于缺乏了解,量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见(11)式]。

现初步总结普朗克常数h=2π?真实物理意义如下:

3.1?对宏观,谓最小能量单位。

这就是:E=ω?=(h,这由普朗克首先发现,并由此人们公认能量“量子化”。

3.2?表征微观能量交换的最大单位。

研究表明,?是微观能量交换的最大单位。研究表明,还有更小级别的量子化能量单位:(1/Φn)?,其中,n=0,1,2,3…为量子数;而Φ=1722.0451为普适常数即(15)式。

3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号Le表示,那么有:Le=n·?,其中n=0,1,2,3…为量子数。

3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心,狄拉克用量子力学算得费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?是完全错误的结果。

3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认,原子核自身能量也是量子化的,其量子化的单位为?。

需要指出,原子核这种量子化状态并不是孤立的,然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明,原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界,尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系,遗憾的是所有理论均未能如此。并且,量子力学家们皆置此本职任务于不顾(可谓不务正业),而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹!

3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明,原子核的量子能量状态首先作用到核外电子,而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配:

第一,核外所有电子同时受静电(库仑)引力能(场)支配,这种作用是经典的。在这种作用下,电子有落向原子核的趋势。

第二,原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此,原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且,这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因!也因此,核外所有电子的量子状态必与原子核一致,同一原子中核外所有电子的量子数必都相同,且都等与原子核的量子数。

也所以,量子力学认为原子不同壳层K,L,M,N…中电子的量子数分别为:n=0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象!量子力学很善于这种猜测,又美其名曰“符合”试验。多么荒唐!

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用,这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程:

T=(1/2)V――――――①

T=E――――――――②―――(20)

E=n2·?2/2m·r2――――③

该方程因具有普遍意义,故称普适方程。研究表明,普适方程适于所有元素的原子结构,还适用于天体的结构,并且计算与实验真正符合很好(普适方程物理意义见下)。

3.7?表征任何粒子(含天体)间相互作用能量的最大量子化单位(还有更小单位)。

这不是简单推广,而有极为丰富的物理内容。例如,?将准确决定晶体结构,还准确决定天体天文结构。

3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关,还将决定粒子的“反常磁矩”,附录中具体讨论。

3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容(准确具体证明待续)。

3.10?(普朗克常数)将贯穿于全部物理世界全部内容,其中包括宇宙的爆炸和膨胀,光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题,核力与弱力问题等无一例外。

然而量子力学一无所知,严彦却夸夸其谈,自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明,量子力学并未解决任何实质性物理学问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑——【测不准原理】——科学史上奇耻大辱!历史将证明这是对量子力学恰如其分的评价。

上述可见,普朗克常数h=2π?已经揭示并将揭示大自然内在本质规律…

第四章大自然(物质世界)内在本质规律一

大量研究,现总结普朗克常数已经揭示的大自然内在本质规律。对这些规律,量子力学完全科盲!

4.1大自然内在本质规律之一——辐射能场客观存在

注意教材书(文献[9])已有“辐射场”及“能量场”的物理学概念。但囿于理论局限,使得教材书对这种场的描述是静止的(机械的)、孤立的(与物质世界无必然联系的)、无源的(原因不清),因而也是抽象的(没有物理意义的)。

上已证明,原子中能量量子化的根源是原子核,量子化是原子核自身性质。值得物理学注意的是,原子核这种性质并不孤立存在,它同时还严格地规定着所有外部世界。因而使得电子、原子、分子、物体、天体、宇宙都只能有唯一稳态位置和结构。这就是大自然最基本的内在本质规律。也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

那末,具体规律是什么呢?请看:

4.2辐射能场(存在)定理

研究表明,辐射能场准确存在可用定理表述。

〖辐射能场定理〗:任何粒子(含场粒子及天体,无例外,下同)在其周围都形成(存在)一种辐射能场,这种辐射能场可用普朗克常数?和量子数n=0,1,2,3…准确具体描述。在微观辐射能场表现为量子化,在宏观则表现为大量粒子的简并统计结果。

4.3辐射能场实质

辐射能场实质系以粒子为中心,向周围空间抛射场粒子流(这里主旨中性场粒子流,对于电磁场当有别论),这种场粒子流经电子集约化就成了光子。研究也表明,任何光子包括X射线都准确如此。参见(15)式,据此不难描述任何光子的自身结构。并且可以证明任何光子的静止(如可能)质量均不为零。认为光子静止质量为零,还是量子力学根据“相对论”瞎子摸象猜测结果。

这已表明光子的真实粒子性。并可准确具体证明,所谓波动性实际上是普朗克常数与量子数相互作用的一种客观表象,任何光子都不存在任何物理意义上的波动属性。

4.4辐射能场形象

研究表明,辐射能场形象与点光源的光通量完全一致。对于原子核,其辐射能场可用图(3)准确表示:

图中箭头方向表示辐射能流方向,其线密度表示能流密度,n为量子数。

4.5辐射能场性质

研究表明,辐射能场实质系以光速抛射场粒子流(粒子上限为中微子),故,辐射能场具有排它性。原子核的辐射能场首先排斥核外所有电子,任何电子也因此未能落到核上,这是事实。所以,电子未能落到核上量子力学的任何解释都只能是自欺欺人的胡言乱语!也所以,玻尔对电子的担心完全多余。

需要指出,辐射能场这种排斥作用,通常主要表现为能量形式。相形之下排斥力效应很小,一般可忽略。这与太阳光辐射的能量效应十分明显,而太阳光的压力效应十分微小,完全相似。不过在研究宇宙膨胀时,完全不可忽略天体辐射的斥力效应。就是说,“宇宙斥力”存在。然,囿于历史和理论局限,爱因斯坦在提出宇宙斥力概念后,又不得不自我否定。

4.6原子核辐射能场数学表达式

大量研究表明,原子核(质子)的辐射能场数学表达式准确为:

E=n2·h2/2mP·r2――――――――(21)

式中h为普朗克常数,n为量子数,mP为质子质量,距离为r=0→∞,需指出,辐射能场场强E具有能量量纲(这是因为使用因子h结果),其数值则为r处单位面积上的能量。

注意:该式与(64)式有必然联系,但物理意义微妙不同,且具有丰富物理内容(略)。

研究还表明,由此电子所得到的原子核辐射能场能量准确地为:E=n2·?2/2me·r2―――――――(22)

注意:这也就是玻尔量子化条件。

式中me为电子质量,不难看出普朗克常数h=2π?紧密地联系着质子和电子。

已很明显,量子力学与玻尔相比,玻尔正确,量子力学谬误!

并且由(21)、(22)式不难看出,当量子数n=0时,E=0。需指出,这是物质结构非常状态。参见图(3),在n=0时,原子核没有了辐射能场,原子核不再有排斥电子的能力。于是,电子必然落到核上。研究表明,这就是宇宙到达最低温度——宇宙奇点的情况。于是,原子中发生比核反应还强烈的变化,结果原子爆炸——物质爆炸——宇宙爆炸!这就是宇宙爆炸原因,由此也不难了解宇宙过去。

可悲的是,量子力学竟将量子数n=0也定义为原子的一种稳定状态。可歌呼?可泣乎?灾难,罪过!阿们——

4.7辐射能场的实验验证

4.7.1太阳的辐射本领已足够大

目前世界公认太阳发射本领(文献[2])为3.8×1033(尔格/秒),这相当于太阳每秒抛射出质量为m=4.2×109(千克)物质。但如上可知,太阳实际发射本领远大于此。因为太阳光仅是辐射能流的一部分,这种能流粒子上限为中微子。

4.7.2宇宙正在膨胀

宇宙正在膨胀,表明“宇宙斥力”存在,这是宇宙中心辐射能场性质。宇宙正在膨胀恰系宇宙中心辐射能场的客观真实写照(或曰照片)。4.7.3“太阳风”的存在

文献[10]介绍的“太阳风”正是本文定义的太阳辐射能场,太阳风就是太阳辐射能场的客观真实写照。该文献给出了对太阳风考察的卫星实际探测结果(文献图示略)。这可谓太阳辐射能场的真实实验验证。

4.7.4第四个验证是,任何原子中任何电子均未能落到核上,这是事实

不仅如此,人为方法:高能阴极射线、X射线或高能加速器也很难将电子打到原子核上。这绝非因碰撞截面太小,总会有几率。实际上正是由于原子核具有排它性的辐射能场排斥效应所致。由(22)式可见,电子得到的原子核排斥能与距离平方成反比例。在核半径处排斥能十分巨大,以致可忽略静电引力能。简单计算表明,电子必须具有200倍C(光速)才可能到达核半径处。也因此,玻尔对电子的担心完全多余!

需要指出,对此类问题,量子力学仍会故伎重演——狡辩。但经如上及以下分析论证,量子力学纯系主观臆造,对物理学实质问题全然无知,已经使得量子力学的狡辩不再有任何效力。

4.7.5第五个验证是人们熟悉的,然而又不熟悉的,这就是气体压力

量子力学会立即反驳说:“气体压力来自分子热运动和碰撞”(文献[8])。需指出,这种解释充其量只能算作表面化非本质解释,作为哲学或市民语言尚可,但不能作为物理学家语言。在严格物理意义上说这种解释是自欺欺人的。这种解释实际上并不清楚分子热运动的实质和根源,更不知温度对单个分子的意义是什么。量子力学(文献[8])以公开宣称:“对单个分子温度没有任何意义”。

这是因为量子力学有一剂灵丹妙药——波函数Ψ——量子力学家主观意识,就可以包治百病。温度与这灵丹妙药无任何联系,在灵丹妙药中没任何位置,所以温度没有用处。也所以量子力学结论:对于单个分子,温度没有意义。

但是,只要神经不错乱,人人都懂得,既然宏观温度是大量分子集体贡献,怎么能说单个分子没有贡献?单个分子又怎能摆脱温度环境?这与人对社会贡献完全一致,能说个人对社会的贡献没有意义吗?!

大量研究已经表明,温度概念同样也有极为丰富的物理内容。温度问题同样也贯穿全部物理世界全部内容。并对此可做如下结论:

普朗克常数h=2π?与量子数n=0,1,2,3…好比一对孪生兄弟,他们共同贯穿全部物理世界全部内容,并且,宏观温度T就是量子数n=0,1,2,3…的照片。

注意,此结论在确切物理意义上正确。

研究还表明:分子热运动及分子间斥力的实际根源正在于原子(核)间排斥能场相互作用的结果。并可得以下具体结果:PV=∑Ei――――――――――――――――(23)

式中PV为气体压力势能,Ei为单个气体分子的辐射能场能量(推导略)。这种严格关系唯一证明分子(原子)辐射能场客观存在。此时并唯有此时辐射能场的排斥力效应也十分明显,这就是气体压力。

第五章大自然内在本质规律二

5.1大自然内在本质规律之二——潜动能客观存在

研究还表明,这种规律正确存在也可用定理表述:

5.2潜动能定理

〖潜动能定理〗:任何质量为m的物体(含场粒子及天体)当以速度V运动时,必有潜动能存在。若以符号T2表示则为:

T2=(1/2)mV2―――――――――――(24)

可见,潜动能在数值上与物体经典动能(机械动能)相等。现将经典动能定义为显动能,并以符号T1表示之:

T1=T2=(1/2)mV2――――――――(25)

那么,可以定义物体运动全动能,以符号Tm表示则为:

Tm=T1+T2=mV2―――――――――(26)

如果,质量m以光速C运动,其全动能必为:

Tm=mC2=E―――――――――――(27)

看!这就是遐迩闻名的爱因斯坦质能关系。这已表明,爱因斯坦质能关系只不过是物体(粒子)运动全动能之特例!然而,不仅爱因斯坦本人,而且后人至今都不清楚质能关系的物理意义。可(27)式中E=mC2的物理意义是再清楚不过了!

5.3潜动能的物理意义

研究表明,潜动能普遍客观存在,实际上它是物体(粒子)运动时的伴随能量。由于潜在性,低速时或直观上人们难以发觉。只有在高速时才明显表现出来,所以人们至今尚不知晓。

研究表明,潜动能实质也是一种辐射能场,这种场粒子上限亦为中微子,对中微子目前尚不能检测,这也是人们尚未发现潜动能的直接原因。

需指出,温度为T的物体当以速度V运动时,同时存在辐射能场及潜动能能场,两种能场分别可测并须分别描述。但是,以下将完全证明原子核的辐射能场实际上就是原子核自旋潜动能。由此也证明潜动能普遍客观存在。

也所以潜动能的能量效应较其压力(即动量)效应明显,尤其当速度V<<C时,人们无法观测到这种动量效应。然而当物体速度接近光速(V→C)时,潜动能的能量效应与动量效应均不可忽略。这时潜动能的能量效应形成爱因斯坦的质能关系事实;而其动量效应则形成“物质波”的事实。这就是“物质波”的本来面目和真实内容。

5.4潜动能的实验验证

5.4.1回旋加速器的验证

文献[10]介绍:“电子在回旋加速器中,任何瞬间,轨道平均磁场的增量必须是轨道上磁场增量的2倍”。即:

dBave=2dB―――――――――――――-(28)

这无疑表明本文如上全动能成立,亦即表明潜动能客观存在。

5.4.2电子在加速器中同步辐射光

电子在加速器中同步辐射光能正是电子运动的潜动能,并且,电子同步辐射光的波长λ为:

λ=h·c/E――――――――――――――(29)

注意:式中能量E是电子同步辐射光能量,也就是电子的潜动能。

5.4.3地球的潜动能

地球有潜动能?从没听说过!有人说。

不错,但经本文由普适方程已经计算出地球确有潜动能:月球的存在给出完全的证明。因为本文对月球的计算表明,普适方程不仅适用于太阳系,而且适于地(球)——月(球)结构。并且,对月球的计算,得出两个重要结果:①由普适方程计算月球绕地(球)轨道半径与天文观测(文献[2])的误差小于1%;②由普适方程计算得出——月球是颗裸星。这已是个奇迹,目前为止任何理论都办不到!

这种结果无疑表明:

第一,地球所得到的太阳辐射能刚好等于地球轨道动能,也刚好等于地球的潜动能。于是,地球能量处于一种动平衡中。这表明,月球绕地(球)轨道受地球潜动能严格支配,亦即受地球轨道动能严格支配,亦即受太阳能量严格支配。不仅如此,太阳以此严格支配着系内所有天体(无例外)的运行(位置、动能、尺寸、质量以及轨道曲线性质)。

第二,地球运动潜动能客观存在,在数值上准确等于地球轨道运行动能。故〖潜动能定理〗成立!

第三,“物质波”就是本文所定义的“潜动能”。

第四,普适方程无条件成立!

5.4.4X射线韧致辐射

周知,X射线韧致辐射最短波长λmin为:

λmin=h·c/E-―――――――――――(30)

式中E为外加能量,在数值上等于电子显动能,也等于潜动能。需要指出的是,电子只能放出潜动能形成所谓的“波长”:λ。而电子的显动能与宏观物体的机械动能一样:只能直接作机械功,不能直接成为辐射能。量子力学对此问题“心不在肝”!

所以,(30)式的真实物理内容是:电子放出潜动能形成所谓波长:λ,这证明潜动能客观存在。可是,量子力学,还有德布罗意,把这称为“物质波”!

还要注意:由(30)式可见,韧致辐射最短波长λmin连续可变,这已完全表明电子能量连续可变。再一次证明“量子化”并非电子自身固有属性。

第六章物质波及其实质

6.1究竟物质波是什么

谈物质波问题,恰进入量子力学权威领地。作为权威,理应对此做出科学合理解释。遗憾的是虽经近百年发展量子力学仍满足于对物理现象作似是而非的猜测,量子力学的“波函数”概念正是对“物质波”现象的猜测,并强加给电子。

下面考察物质波。

德布罗意“物质波波长”表达式为:

λ=h/p――――――――――――――――(31)

该式表示什么物理意义呢?

认真研究表明:虽然λ具有长度量纲,但并不表征任何长度物理量,只能表征粒子动量p的反比量度。之所以具有长度量纲,是因为动量p反比量度的单位取h的结果。除此之外(31)式不再有其他物理意义,或将其变化如下:

λ=h/p=hv/pv=hv/mv2=hv/Em―――(32)

式中Em=Tm为前文定义的粒子运动“全动能”,这表明λ亦可表征粒子运动全动能的反比量度,或者说是对潜动能的一种量度。所以可结论:

6.2物质波实质

第一,“物质波”波长只能表征粒子运动时的动量效应或者潜动能,实质是潜动能的反比量度。除此之外(32)、(31)式不再有其它意义。

第二,“物质波波长”绝不表示粒子有任何物理意义上的“波动”性质!

第三,那又为何将λ定义为“波长”呢?研究表明,这还是在于量子力学的特长——富于猜想的结果:看到粒子(光子或电子)的干涉和衍射现象,联想宏观波动(水面波动)的干涉,于是猜想微观粒子(光子和电子)有一种说不清的波动性质。由此便将λ定义为“波长”。殊不知,宏观波动(水面波动)的干涉与微观粒子的干涉是完全不同的两回事。

研究表明,水面波动确系水面物质波动。而粒子(光子和电子)的干涉和衍射却完全是由普朗克常数?与量子数n(一对孪生兄弟)共同(技术)表演的结果。并可严格准确具体证明:粒子(光子或电子)的干涉条件中的自然数n=0,1,2,3…恰为量子数n=0,1,2,3…(略)。这是因为粒子的干涉和衍射现象是粒子与(量子化了的)物质场(辐射能场)相互作用的必然结果。

并且在本文已到达的深度——准确描述场粒子自身结构深度上说,仍未发现任何粒子有任何内禀波动属性。这说明根本不存在“物质波”。而德布罗意“物质波”概念恰在于粒子运动“潜动能”的事实。所以,与其说德布罗意发现了“物质波”,毋宁说他发现了粒子运动的潜动能。

之所以人们认为粒子具有波动性,客观原因在于人们对微观粒子,例如光子,几乎完全缺乏了解。也因之,目前为止,光子的“波粒二象性”问题仍属世界公认遗难问题之一!

第七章普适方程物理意义

7.1普适方程物理意义

普适方程物理意义可用图(4)

描述如下:

图中曲线①就是普适方程①

式,这代表大自然一种普遍基本规

律——相互吸引规律。式中T为

粒子(含天体)轨道动能,V为引

力势能。动能等与势能之半,这本是

经典物理内容。

曲线③就是普适方程③式,

这代表大自然另一种普遍基本规律

——相互排斥规律。式中E为粒子

(含天体)所得到的由辐射中心来的

辐射(排斥)能。

显然,曲线①是线性的,即引

力能V随距离r呈直线变化;而

排斥能E(曲线③)是双曲线。故,

两条曲线必相交,交点为②,即普适方程②式(T=E)。这代表大自然第三种基本规律——普遍客观存在规律——两种相反作用永恒绝对平衡规律:既可以是稳态平衡,例如原子和太阳系;又可以是动态平衡,例如银河系及宇宙的膨胀(含宇宙爆炸)。并且牛顿力学在大自然中完全好用!量子力学对牛顿力学的非议纯属癔语糊勒!

7.2普适方程注释

第一,普适方程物理意义虽很宽广,但却真实具体,并不抽象。

第二,普适方程可以直接用来计算原子结构,计算天文结构须要变换(略)。

第三,已不难看出大自然(宇宙万物)没有任何东西能够(可以)逃脱普适方程规律的支配!所以这里用了“永恒绝对普遍”规律说法,不仅物理意义,而且哲学意义准确可靠。亦不难看出人类目前为止的哲学理论错误(略)!

第四,因此不难理解:普朗克常数及量子数好比一对孪生兄弟,他们共同贯穿全部物理世界全部内容!

研究表明,这已构成物理学最基本的定律——物理学奠基定律。以致物理学不得不另辟一章:

第八章物理学奠基定律

8.1物理学奠基定律

〖物理学奠基定律〗:普朗克常数h=2π?与量子数n=0,1,2,3…好比一对孪生兄弟,它们同时共同贯穿全部物理世界全部内容,无例外。

8.2奠基注释

大量研究表明,这不是简单推广。该定律普遍永恒绝对全天候成立!世界上找不到脱离这种定律的东西,人类的灵魂也不例外。因此,也没有能脱离〖物理学奠基定律〗的物理学。所以这叫〖物理学奠基定律〗,名副其实也!

第九章量子力学的猜测

上述可见,量子力学对一些基本物理学问题要么似是而非,要么一无所知,俨然却夸夸其谈。甚者竟反科学之道建立了【测不准原理】,于是使得科学陷于恶性循环不解之中。这就是目前科学活生生的现实!

现总结量子力学对科学的种种似是而非的猜测:

量子力学猜测一:(目前)试验电离能=原子真实能级

量子力学猜测二:原子结构不同壳层K,L,M,N…中电子的量子数分别为n=0,1,2,3…

量子力学猜测三:粒子(物质)具有(一种朦胧的)波动属性

量子力学猜测四:“物质波”①是轨迹波;②是几率波;③是弥撒物质波包

量子力学猜测五:费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?

量子力学猜测六:电子具有反常磁矩属性(闭着眼睛摸大象)(以下准确计算证明)

量子力学猜测七:物质世界是测不准的,且不可能测准的,并由此建立一种反科学的理论──【测不准原理】等等,仅举与本文有关七例。

以上及以下讨论充分证明《量子力学》完全错误,一无是处!并可对物理学做如下结论。

第十章物理学正论

10.1世界是粒子的(含场粒子及天体)。但任何粒子都不存在任何物理意义上的内禀波动属性。

10.2粒子能量是量子化的(包括天体)。但实际上根本不存在什么“量子”,即使将“量子”理解为“能量子”也不科学。(量子力学纯属虚构!)

10.3普朗克常数?及量子数n已给出并将给出全部物理世界准确信息,它们共同贯穿全部物理世界全部内容。

10.4任何粒子(含天体,电子,无例外)均不具反常磁矩内禀属性(以下给出具体计算严格证明)。

10.5物质世界是可测的,并完全可测准的,其准确程度完全取决于普朗克常数h=2π?的准确度。

10.6电子、质子、中子都是经典粒子。附录中严格证明(这种证明本身就是物理学一种奇迹,量子力学望尘莫及)。

10.7目前为止,世界是经典的。所以,量子力学所谓超脱经典实际就是超脱科学!

以下附录是对全文的严格、具体证明。

第十一章附录:粒子及其磁矩问题

粒子物理问题,由于缺少直观经验,这给人们正确认识造成极大困难。然而量子力学的出现并没有帮助人们解决困难,反而给人们本来有限的认识能力又设置了人为的更难以逾越的障碍,这就是【测不准原理】。并把人们的认识能力禁锢在量子力学谬误之中。

目前为止的实验,已经验证粒子具有磁矩。但对粒子磁矩问题,量子力学由于缺乏了解,又为了“符合”试验,经常自觉不自觉混淆,有时偷换,普朗克常数的物理概念。这已使得量子力学对粒子磁矩问题的描述严重有诈!

以下用CGS和高斯单位制具体讨论:

11.1粒子磁矩问题的实验表达式

文献[10]中,粒子磁矩表达通式如下:

g=(h/μ0H=ω?/μ0H―――――――(33)

研究表明,该式可谓经验公式,因由试验而来,应当是正确表达式。

然而问题在于,量子力学对实验表达式的真实物理意义及实验的真实物理过程并不清楚。对表达式的理解也有错误,因而得出完全错误的结果和结论。

对于电子,(33)式可变为:

ge=ωe?/μBH――――――――――――(34)

式中ge=1.0011596被量子力学定义为电子的“反常磁矩”值,ωe为电子自旋磁矩在磁场中进动角频。并有:

μB=γe?=(e/2meC)?―――――――(35)

其中γe=e/2meC――――――――――――(36)

那么有ge=(ωe?/?H)÷γe――――――――(37)

可简为ge=ωe/γeH―――――――――――(38)

这就是量子力学基本思路,并由此得出电子自旋磁矩错误结果。又将这种错误勇敢地推广到其它粒子和其他情况,这就错上加错。

需要指出,根据教科书概念,(36)式为电子轨道回旋比。量子力学又认为电子自旋回旋比为轨道回旋比的2倍,这是由于认为(实际是猜测)电子自旋量为(1/2)?的必然结果。也得出电子的朗德因子为2的结果,这是完全错误的(见下)。

以下讨论给出完全的证明:电子纯系经典粒子,并且其荷质比绝对均匀。

那么,对于这样的经典粒子——电子来说,不管其角动量如何变化其轨道回旋比与自旋回旋比永远相等(只要建立均匀荷质比的经典粒子模型,立即可证,略)。

考虑到量子力学错误因素在内,不影响以上及以下讨论。研究表明(38)式对电子仍然准确成立。

但量子力学错误主要表现在:

11.2量子力学所犯经典错误

量子力学所犯经典错误一:将g定义为磁矩“反常”因子。这表明量子力学缺乏了解又理论贫乏,犯指导方向错误。以下将给出g因子的真实物理意义和内容。

量子力学所犯经典错误二:认为费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?,这是狄拉克根据量子力学计算的错误结果:实际上是与作为能量单位的?简单呼应导出结果,没有物理意义。因而是完全错误的。

量子力学所犯经典错误三:量子力学自觉不自觉混淆并滥用普朗克常数?的物理概念并偷换之,这叫偷换概念。注意,(37)式中分线上下都有?项。由(33)式可知:

(h≡ω?=E――――――――――――――(39)

这里?分明表示能量E的单位,这就是(37)式分线上面之?。而(37)式分线下面之?却是角动量的单位。两种完全不同的物理概念不容混淆,虽然它们的数值和量纲完全一致。

称职的物理学家在未有把握之前不会轻易消去?项。然而量子力学却毫不顾忌这么做了,那末所得结果必有诈!

量子力学所犯经典错误四:以下将证明量子力学完全不了解粒子磁矩实验的真实物理过程以及(33)、(38)式的真实物理意义。

那么,电子磁矩实验真实物理内容是什么呢?现将(34)式变化如下:

ωe=(ge·H/?)μB――――――――――(40)注意,式中μB为玻尔磁子,系作为磁矩的单位出现,为常数;而?则作为能量的单位出现,亦为常数;因子ge也是常数。

那么,(40)式明确表明:ωe与H成正比,而与电子真实角动量无关(注意式中无有角动量物理量)。也就是说,无论电子真实角动量是多少,(40)式中的ωe都保持不变。

或者由(38)式得:

ωe=ge·H·γe―――――――――――(41)

式中ge及γe均为常数,该式仍然表明ωe只与H成正比,与电子真实角动量无关。并请注意,这种认识上的差异将产生完全不同的结论。

由此可结论:由于粒子磁矩进动实验结果与粒子真实角动量这种无关性(注意:与实验无关,并非理论无关),因而这种试验就不能直接测得任何粒子真实磁矩。因为完全相反,粒子真实磁矩直接与角动量紧密(理论)相关(只要建立经典粒子模型立即可证)。并且研究表明,这一结论对任何粒子都成立。

然而,量子力学却由此直接得出“电子自旋磁矩”μe:

μe=ge·μB―――――――――――――(42)

注意:这种结果,①偷换了常数?概念;②假定电子自旋量为(1/2)?;③并不了解ge因子的真实物理意义,因而是完全错误的结果。

然而,(41)式是有功劳的,它已经揭示出粒子磁矩问题的本质规律(量子力学全然不知)。并且,这种规律的正确性可用下述Ⅳ条磁矩定理表述。

11.3粒子磁矩定理Ⅰ

〖粒子磁矩定理Ⅰ〗:任何粒子(含场粒子及天体,下同)的磁矩问题都是经典问题,不存在任何非经典问题。

显然,此定理的证明,不可能立竿以毕。但是,本文如下仍将给出完全的证明!

这定理的证明本身就已是物理学奇迹之一。这已表明量子力学完全无聊!

11.4粒子磁矩定理Ⅱ

〖粒子磁矩定理Ⅱ〗:任何磁矩进动试验都不能直接测得任何粒子的真实磁矩。但玻尔磁子除外。

其实,上述讨论已经给出定理Ⅱ的证明。这是由于实验磁矩进动角频(ω)与粒子真实角动量(L)无关,而粒子真实磁矩(μ)却与粒子真实角动量(L)紧密直接相关(不可开胶)!

然而,量子力学竟然由实验直接得出粒子的磁矩结果。那么,这种结果必不真实,严重有诈!这表明,量子力学先天不足,后天空虚,已养成寄生性和猜测性。所谓寄生旨在寄生于经典物理,经典物理已清的,量子力学也清楚,并夸其谈而娓动听;经典物理未清的,量子力学也一无所知,不得不依赖对实验进行猜测——并美其名曰“符合”试验。

11.5粒子磁矩问题理论表达式

研究表明,为了要得到粒子真实磁矩,就必须建立磁矩问题的理论表达式。量子力学对此完全无能。本文大量研究,现给出粒子磁矩问题的准确理论表达式如下:

Kφ=ω·L/μ·H――――――――――(43)

或为讨论方便变为:

ω=Kφ·μ·H/L――――――――――(44)

注意,这种理论表达式的正确性,可用粒子磁矩定理Ⅲ表述如下:

11.6粒子磁矩定理Ⅲ

〖粒子磁矩定理Ⅲ〗:任何粒子(同上)不管公转还是自旋(旋转轴须平行),其磁矩在磁场中进动角频ω与粒子磁矩μ成正比,与外加磁场强度H成正比,与粒子角动量L成反比。其比例为常数。

若用符号Kφ表示这个常数,那么有:

Kφ=1.0011596――――――――――――(45)

研究表明,Kφ为物质与物质场相互作用常数,并且这是所有粒子(含天体)的共性问题,绝非任何粒子(例如电子)所特有。任何粒子,无例外,都不具反常磁矩内禀属性,以下给出完全的证明。

研究还表明,理论表达式即(43)、(44)式具有普遍意义,对所有粒子(含天体)任何情况(公转和自转)都准确适用。并都将得到与实验完全相符的结果。

这一事实完全表明:

第一,粒子磁矩问题是共性问题。

第二,粒子磁矩问题确系经典问题。这表明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗成立(以下还将证明)。

11.7电子及其磁矩

作为物理学者,在将(34)式变为(38)式时不应忘记两件事:

11.7.1物理学者不应忘记第一件事

第一件事:由于混淆并(偷)更换常数?物理概念的结果,使得(38)式具有了完全特殊的意义。在于,(38)式却反映且唯能反映电子基态轨道磁矩真实情况。这是由于唯基态电子轨道运动角动量为?,也方可与作为能量单位的?相消。这么做的结果,使得磁矩实验只能直接测得电子基态轨道运动真实磁矩,且在数值上等于玻尔磁子μB:

μB=ωe·?/ge·H――――――――――(46)

需指出,这是所有磁矩进动试验所能测得的唯一真实磁矩。除此之外任何粒子任何情况(公转和自转)的真实磁矩都不可能由磁矩进动实验直接得出(只要建立经典模型立即可证)!

(46)式也可由(34)式直接导出,但物理意义完全不同:在(34)式中,μB系作为磁矩的单位出现,为常数,?则作为能量的单位出现;而(46)式中μB则是电子基态轨道真实磁矩,而?为电子基态轨道运动真实角动量。

11.7.2电子快报

电子快报:

研究表明,(46)式又有引伸的重要物理意义(可谓物理学今古奇观):在于由电子自旋的实验竟然得出电子轨道运动的真实磁矩μB;反而无论如何也不能直接测得电子的自旋真实磁矩。就是说,将电子自旋试验参数(自旋进动角频ωe、自旋试验场强H、自旋因子ge)代入(46)式,居然得出电子基态轨道运动真实磁矩μB!并且计算也表明,对其它轨道磁矩(38)式也适用。这便是值得物理学家注意的“电子快报”!于是有:

11.7.3电子磁矩问题的表达通式

因此,可以构造电子磁矩问题的表达通式:

μe=ωe·Le/ge·H――――――――(47)

式中μe既表示电子的自旋磁矩,也表示轨道磁矩,Le则为对应的角动量。

11.7.4电子磁矩问题表达通式的应用

例一:用电子磁矩表达通式即(47)式求解电子轨道角动量为L2=2?时的轨道磁矩μ2

解:将L2=2?代入(47)式有:

μ2=ωeLe/geH=ωeL2/geH=ωe·2?/geH=2(ωe?/geH)

=2μB(正确)

研究表明,对电子自旋(47)式当然成立,因为(34)~(38)式是系由自旋试验而来。只要将电子自旋真实角动量代入(47)式便得电子自旋真实磁矩(以下给出结果)。11.7.5庄严事实

庄严事实:

由电子自旋试验得到的结果即(38)式,却完全适用于电子任何情况(包括自旋各种状态,也包括轨道公转各种情况)。这已充分证明〖粒子磁矩定理Ⅲ〗成立,同时证明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗也成立。如果电子不是经典粒子,(47)式绝不会成立。

11.7.6一条真理

一条真理:

上述庄严事实展示一条真理,即下式成立:

ω自/ω公=ωe/ωB≡1――――――(48)

式中用ω自表示电子自旋磁矩进动角频,亦即ωe;而ω公表示电子轨道磁矩进动角频,亦即ωB。研究表明这是〖粒子磁矩定理Ⅲ〗及〖粒子磁矩定理Ⅰ〗的必然结果!以下还将对(48)式进一步证明。

这种结果,唯一表明电子纯系经典粒子,因为只有经典的荷电粒子模型(并且荷质比均匀)才有(48)式结果(只要建立经典模型立即可证,略)。

11.7.7量子力学错误结果

然而,量子力学却得出与(48)式相悖的错误结果:

ωe/ωB=μe/μB=ge=1.0011596―――(49)

显然,量子力学完全不知常数ge的真实物理意义。更不知:〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已无余地地指出,任何磁矩进动试验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩!然而,量子力学却直接得出(42)、(49)式结果。所以这种结果必不真实,严重有诈!

也显然,这种结果纯系根据实验比值瞎子摸象。又美其名曰“符合”试验,多荒唐!

11.7.8物理学者不应忘记第二件事——荷质比均匀问题

第二件事:电子(作为粒子)自身内部结构各点微荷质比是否均匀?如果微荷质比均匀,则(34)~(38)式均成立,反之都不成立。

这问题,只要建立经典模型立即可证(略)。同样可证明,如果粒子内部微荷质比不均匀对轨道公转磁矩影响甚微,可忽略;但对自旋磁矩影响显著,不可忽视(研究表明质子和中子正是这种情况)。然而,量子力学一律忽视!

以下对荷质比作定量讨论,需要定义。

微荷质比的定义:将粒子内部结构各点的真实荷质比定义为微荷质比,用符号△q/△m表之。

那么,如果粒子自身内部结构各点微荷质比点点相同,即:

△q/△m=常数―――――――――――(50)

则被定义为:粒子自身内部结构荷质比均匀。

否则谓荷质比不均匀。

显然,此类问题量子力学显得力所不及。但值得庆幸的是,对电子来说大量研究表明(50)式准确成立。也正因如此,才允许(否则不允许)进行(35)~(38)式变换,才有(48)式结果。否则(48)式不会成立,也不会有(47)是正确结果。

此外,本文应用普适方程已准确推出电子自身内部结构(繁琐,略),这种结构也准确表明电子内部结构各点微荷质比点点相同。且有:

△q/△m=常数=e/me―――――――(51)

那么,以下〖粒子磁矩定理Ⅳ〗给(48)式以严格证明。

11.8粒子磁矩定理Ⅳ

〖粒子磁矩定理Ⅳ〗:任何粒子(同上)只要是经典的,如果(50)式成立,不管公转还是自旋下式总成立:

ω1/ω2=q1/m1÷q2/m2-―――――(52)

式中q1/m1、q2/m2分别表示两种情况下的粒子平均荷质比;ω1、ω2分别表示两种情况下磁矩进动角频;下表“1”、“2”表示两种情况:其中包括两种粒子情况m1、m2,或者两种电荷q1、q2情况,或者表示同一粒子两种试验条件,或者表示自转与公转两种情况。

这表明(52)式的广泛适应性。它也表明粒子磁矩问题的共性,同时也表明离子磁矩问题的经典性。

只要建立经典模型,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗立即可证(略)。需指出,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗既可由理论表达式推导证明(略),也可由实验表达式推导(略)。

那么,将(52)式应用于电子的自旋与公转两种情况,则有:

ω1/ω2=ω自/ω公=ωe/ωB

=q1/m1÷q2/m2――――――(53)

式中下标“1”表示电子自旋情况,下标“2”表示电子公转情况。于是:

q1/m1≡q2/m2≡e/me

那么有:ω自/ω公≡ωe/ωB≡1―――――――(54)

这表明(48)式成立,亦即表明电子自身内部荷质比均匀。

这再一次证明了电子问题的经典性质。如果电子不是经典粒子(54)式绝不成立。

至此,上述四条磁矩定理严格证毕。

那么,这就在事实上彻底打破了《量子力学》关于电子理论问题的神话——鬼话。

并且至此,已完全、充分、确切地证明了量子力学纯系伪科学(非任何偏见)。在哲学及物理学意义上说,此结论都严格准确。

11.9粒子磁矩理论表达式的应用

11.9.1用理论表达式计算电子轨道磁矩

例二,应用粒子磁矩理论表达式即(43)式求解电子基态轨道运动角动量为L1=?时的轨道磁矩μB

解:由(43)及(54)式得

Kφ=ωBL1/μBH=ωe?/μBH――――(55)

那么μB=ωe?/KφH―――――――――――(56)

式中Kφ=ge(数值相等但物理意义不同)。显然,该式与(46)式等价。所以(56)式结果正确。这表明本文磁矩理论表达式正确成立。

也显然,对于其它轨道磁矩理论表达式都成立(略)。

那么,(55)式是一个很有用的式子,他好比粒子磁矩问题杠杆,由它可导出所有粒子所有情况(公转和自传)的真实磁矩。

11.9.2用理论表达式计算电子自旋真实磁矩

例三,用粒子磁矩理论表达式求解电子自旋真实磁矩:μe

解:将磁矩理论表达式用于电子自旋则有

Kφ=ωeLe/μeH―――――――――――(57)

联立(55)、(57)二式则有

μe=(ωeLe/ωB?)μB――――――(58)

由〖粒子磁矩定理Ⅳ〗及(48)式知:ωe=ωB,故有:

μe=(Le/?)μB―――――――――――(59)

只要将电子真实自旋角动量:Le

Le=(1/401.16764)?―――――――――(60)

(这是本文大量研究结果,推导繁琐,略)代入(59)式便得电子自旋真实磁矩:μe

μe=(1/401.16764)μB――――――――(61)

可有人不敢相信这(61)式结果。但是,(59)式必正确!

那么,为何量子力学猜测电子自旋量为(1/2)?,又能与实验“相符”呢?这是由于磁矩实验表达式即(34)~(38)式与电子真实角动量无关,不管电子真实角动量是多少,(34)与(38)二式总自洽成立。因此,量子力学诡称符合实验,实属欺诈!

下面考察质子。

11.10质子及其真实磁矩

考察质子磁矩立刻出现困难:却乏质子有关数据。

11.10.1质子结构数据

不过不要紧,本文大量研究已经给出质子自身结构准确描述,并在几方面都与实验完全相符。这种描述给出如下两个重要结果:

第一,质子自旋真实角动量以LP表示,则为:

LP=h=2π?=6.6260755×10-27(尔格妙)―――(62)

第二,质子自旋理论半径以rP表示,则为:

rP=1.324100×10-13(cm)――――――(63)

这两项结果推导繁琐,但以下仍将给出出其不意令人叹为观止的证明。

仿照电子,对质子做如下计算:

EP=n2LP2/2mPrP2=n2h2/2mPrP2―――(64)

式中mP为质子质量,n为量子数。将(63)、(62)式代入得:

EP=n2×7.5163935×10-4(尔格)――――(65)

注意:式中数字恰为质子自旋动能,现以符号TP1表示:

TP1=(1/2)mP·C2

=7.5163935×10-4(尔格)――――――(66)

那么,据潜动能定理,质子必有潜动能,以TP2表示:

TP2=TP1=(1/2)mP·C2

=7.5163935×10-4(尔格)―――(67)

那么,质子必有全动能以EPm表示:

EPm=TP1+TP2=mP·C2

=1.5032787×10-3(尔格)―――――(68)

这就是闻名遐迩的爱因斯坦“质能关系”式:E=mC2――――――――――――――――(69)

这表明质子自旋速度恰为光速C,那么质子自旋角动量若以符号LP表示必为:

LP=mP·C·rP=6.6260755×10-27(尔格妙)

=h=2π?―――――――――――――(70)

如上计算表明,(63)、(62)二式必需同时成立。如果LP、rP中一项不成立,则上述计算都不成立。这可谓对质子结构数据初步证明,以下还将证明。

11.10.2质子世界

注意,(64)式有着极为丰富的物理内容。现将其变化如下

E=n2h2/2mPr2――――――――――――(71)

这就是质子辐射能场准确数学表达式,式中r=rP→∞为距离,E的量纲为能量,但其数值为在r处单位面积上的能量,即能场强度。当距离从∞收缩至rP时,能量E恰为EP即(65)式,且此时质能关系式E=mC2成立。这说明质子活动(自旋)范围为rP(自旋半径),亦即(63)式成立。

上述可见,质子世界的(作用)范围为r=0→∞。其中0→rP为质子内部结构世界,而rP→∞为质子(或原子核)的外部作用世界。

11.10.3量子化的根源

注意,(64)式及(71)式能量都是量子化的,并且,这就是世界量子化的真实根源!这是质子(原子核)的内禀属性。也并且,原子核(质子)以此严格规定并支配着所有外部世界:核外所有电子、原子、分子、晶体、固体、液体、气体、天体、宇宙的结构和性质,以及宇宙的历程。这些也都是大自然内在本质规律。

11.10.4质子与普适常数

根据经典物理,现将质子电荷库仑自举能用Epe表示,则:

Epe=e2/2rP=8.7296129×10-7(尔格)―――(72)

那么有:

EPm/Epe=1722.0451=Φ―――――――(73)

这也就是正文中的普适常数Φ之值,参见(15)式。式中EPm为质子全动能,即(68)式。可见,普适常数Φ还严格规定着质子。

注意:(15)式与(73)式是完全不同的计算,然而竟得出完全相同的结果,即普适常数Φ之值。这种令人叹为观止的结果,已完全表明本文对质子的计算无误。以上质子数据都成立。

11.10.5质子与反常磁矩

作如下计算:

(TP1+TP2)/TP1=1.0011614――――――(74)

这就是试验测得的“反常磁矩值”。注意文献[10]介绍:“试验测得电子反常磁矩值为1.0011609(±0.0000024)”。

再做如下计算:1+1÷(Φ/2)=1+2/Φ=1.0011614―――(75)

这就是普适常数Φ与反常磁矩的关系。

上述计算已经表明:

第一,谓反常磁矩值并非为电子所特有,而是物质间相互作用常数,为任何粒子(包括天体)所共有。

第二,本文关于质子结构数据的计算准确无误。

11.10.6质子的真实磁矩

有了上述准备,现在继续考察质子磁矩。但又出现困难:质子内部结构微荷质比是否均匀?不过不要紧:可以先假定其荷质比均匀,然后在研究处理。

那么,如果质子荷质比均匀,亦即假定(50)式对质子成立,就可将〖粒子磁矩定理Ⅳ〗应用于质子和电子两种粒子。必有:

ω1/ω2=ωe/ωP=q1/m1÷q2/m2=e/me÷e/mP

=mP/me―――――――――――(76)

式中用下标“1”表示电子,下标“2”表示质子,所以有:

ωe/ωP=mP/me―――――――――――(77)

该式右端为质子与电子的质量之比,为:

mP/me=1836.1528―――――――――――(78)

而(77)式左端,实验(文献[12])已经测得:

ωe/ωP=658.210688―――――――――(79)

然而,量子力学(文献[12])错误地推荐此值为:

ωe/ωP=μe/μP=658.210688―――――(80)

显然,这是错误结果:第一因为,上述〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已无余地地指出,任何磁矩进动实验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩;第二因为,试验实际测得的数据是ω而不μ,

这表明(79)式正确无误,而(80)式错误。

回头再看,(77)式并不成立!究其原因恰在于:假设不合理。原来质子自身结构荷质比并不均匀!然而,不均匀程度如何?需作如下计算:

mP/me÷ωe/ωP=1836.1528/658.201688

=2.7896125――――(81)

注意:这就是质子内部结构荷质比不均匀程度。因为如果荷质比均匀,(77)式必成立(据磁矩定理Ⅳ)!而事实不成立,恰在于质子的荷质比不均匀(唯一原因)。故,(81)式准确表征质子荷质比不均匀程度。

若以符号gP表示质子荷质比不均匀因子(即不均程度),则有:

gP=mP/me÷ωe/ωP=2.7896125――――(82)

大量研究表明,此种关系对任何粒子都准确成立。

于是粒子荷质比不均因子(以符号g表示)的表达通式为:g=m/me÷ωe/ω―――――――――――(83)

显然,这里的荷质不均因子与教科书中(文献[4])朗德因子数值相近,但物理意义完全不同。若以符号g’表示朗德因子,则有:

Kφ=g’/g=1.0011596――――――――(84)

研究表明,(84)式对所有粒子都准确成立。那么,对质子则有:

Kφ=gP’/gP=2.79284386/2.7896125

=1.0011596――――――(85)

看!质子也有了“反常磁矩值”:1.0011596。这种计算,再次打破了量子力学关于电子的神话——鬼话。

所以研究表明,Kφ=1.0011596为物质与物质场相互作用常数(参见〖粒子磁矩定理Ⅲ〗),为任何粒子(包括天体)所共有。并不为电子所特有,因而不能表征磁矩“反常”。

那么,将磁矩理论表达式,即(43)式用于质子:

Kφ=ωP·LP/μP·H―――――――――(86)

联立(55)、(86)二式有:

μP=(ωP·LP/ωe·?)μB―――――――(87)

将(70)、(79)二式代入得;

μP=(2π/658.210688)μB

=8.8528430×10-23(尔格/高斯)―――(88)

这就是质子自旋真实磁矩!这是质子磁矩的第一种算法。用这种算法可以算得任何粒子的真实磁矩,下面介绍另种算法。

11.11粒子磁矩另一种算法

大量研究,下面给出粒子磁矩另种算法表达通式:

μ=g·γ·L――――――――――――――(89)

研究表明,该式对所有粒子的磁矩都准确适用。虽然教科书中也有一模一样的公式,但物理意义大相径庭!

这里,L为粒子真实角动量;γ为所谓的回旋比,但对荷质比不均匀的粒子,γ已不再能表征真实回旋比,而只能表征平均荷质比概念;g则为荷质比不均因子,它表征粒子内部荷质比不均匀程度,为无量纲常数,可由实验测定,也可理论推导。并且有:

g≡g’/Kφ―――――――――――――――(90)

式中g’为教科书中的“朗德因子”。研究表明(89)、(90)二式对任何粒子(含天体),不管公转还是自转都严格成立。

11.11.1电子磁矩另一种算法

对于电子,(90)式变为:

ge=ge’/Kφ=1.0011596/1.0011596≡1―――(91)

这里,电子的ge≡1,表征电子内部结构各点荷质比绝对均匀。并再次证明电子确系经典粒子。那么,以上所有计算均有效!

11.11.2用另种算法计算电子轨道磁矩

例四,用(89)式求解电子轨道角动量为L3=3?时的轨道磁矩μ3

解:对于电子,ge≡1,γe=e/(2meC),并将L3=3?代入(89)式有

μ3=(e/2meC)×3?=3μB(正确)

11.11.3用另种算法计算电子自旋磁矩

例五,用(89)式求解电子自旋磁矩:μe

解:对于电子,ge≡1,γe=e/(2meC),代入(89)式得

μe=(e/2meC)Le=(Le/?)μB―――(92)

此结果与(59)式全同,正确。

11.11.4质子和中子磁矩的另种算法略……

11.12结语

综上述可见:

第一,Ⅳ条〖磁矩定理〗完全是经典的。

第二,电子、质子、中子完全遵从Ⅳ条〖磁矩定理〗,这已无可辩驳地证明:电子、质子、中子完全是经典粒子。《量子力学》纯属主观臆造!

第三,本文《物理学正论》成立。

参考文献

[1]理论物理《量子力学》-----------吴大猷著(台湾)

[2]《物理量和天体物理量》-----------艾伦著(英)

[3]《关于氦原子的计算》-----------黄崇圣著(成都科技大学学报1980.6)

[4]《原子物理学》----------------诸圣麟著

[5]《氦原子光谱,兼谈原子结构》-----朱正拥著(铁岭师专学报1986.4)

[6]《18个元素的原子结构计算》------张奎元著(铁岭卫校校刊1988.1)

[7]《36个元素的原子结构计算》------陶宝元著(铁岭教育学院院刊1989.1-2)

[8]《物理学》(教材)---------------复旦大学编

[9]《电动力学》------------------郭硕鸿著

[10]《物理大辞典》-----------------台湾版

量子力学理论范文第5篇

二十世纪即将结,二十一世纪即将来临,二十世纪是光辉灿烂的一个世纪,是个类社会发展最迅速的一个世纪,是科学技术发展最迅速的一个世纪,也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命,建立了相对信纸和量子力学,完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后,现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展,产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科,人类对物质世界的规律有了更深刻的认识,物理学理论达到了一个新高度,现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候,人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景,探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先,我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况,把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初,经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段,随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立,经典物理学达到了它的顶峰,当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画,几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就,当时不少物理学家产生了这样一种思想:认为物理学的大厦已经建成,物理学的发展基本上已经完成,人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决,剩下来的只是进一步精确化的问题,即在一些细节上作一些补充和修正,使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而,在十九世纪末二十世纪初,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现:电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾,经典物理学的传统观念受到巨大的冲击,经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论;海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了!

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较,可以看到两者之间有相似之外,也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后,现代物理学经过七十多年的发展,已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度,用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说,现代物理学的大厦已经建成。在这一点上,目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此,有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了,物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了,今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学,对现有的理论作一些补充和修正。然而,由于有了一百年前的历史经验,多数物理学家并不赞成这种观点,他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面,虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的,但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面,目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交,经典物理学发生了“严重的危机”;而在本世纪之交,现代物理学并无“危机”。因此,我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的,但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面,目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交,经典物理学发生了“严重的危机”;而在本世纪之交,现代物理学并无“危机”。因此,我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来,每个层次中的体系都由大量的小体系(属于下一个层次)构成。从一定意义上说,宏观与微观是相对的,宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括:探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展,是在三个方向上前进的。在二十一世纪,物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1)在微观方向上深入下去。在这个方向上,我们已经了解了原子核的结构,发现了大量的基本粒子及其运规律,建立了核物理学和粒子物理学,认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象,必须有更强大得多的加速器,而这是非常艰巨的任务,所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2)在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论,当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射,再加上其他的观测结果,为“大爆炸”理论提供了有力的证据,从此“大爆炸”理论得到广泛的支持,1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后,英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生,认为宇宙从“无”诞生,今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说,现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果,这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜,这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的,并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”,而我相信宇宙是无限的,在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”,这些宇宙不是互不相干、各自孤立的,而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”,当然只能得到近似的结果,把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来,则失误更大。

3)深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就,先是非平衡态统计物理学有了得大的发展,然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论,接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪,物理学的基本理论应该怎样发展呢?有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面,起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”;直到1967、1968年,美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”;目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”,他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4],但是他努力探索了三十年,最终没有成功。我对此有不同的观点,根据辩证唯物主义的基本原理,我认为“物质世界是既统一,又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功,即便此理论完成了,它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中,各个具体过程的发展都是相对的,因而在绝对真理的长河中,人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和,就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢?我认为可能有两个方面值得考试:

1)客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢?现在我们不知道。我的直觉是:将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后,其运动和变化实在太奥妙了,我们没有认识的问题实在太多了,我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识,因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为,物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一,与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2)现代物理学理论也只是相对真理,而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口,在下一节中将介绍我的观点。

二、现代物理学的理论基础是完美的吗?

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱,这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢?我们来审思一下这个问题。

1)对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始,创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口,也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4],他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”,这样就很自然地导出了洛仑兹变换,进一步导致一个四维时空(x,y,z,ict)(c是光速)。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟,而不用别的信号呢?在他的论文中没有说明这个问题,其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式,不能脱离物理质运动谈论时间、空间,在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的,A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去,传递需要一定的时间,时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场,则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此,爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空,适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动,实际上就暗含了这样的假设:引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢?令引力相互作用的传递速度为c'。至今为止,并无实验事实证明c'等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c'。我持有“物质世界既统一,又多样化的”以观点,再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多,因此我相相信c'可能不等于c。工样,关于由电磁力引起的物质运动的四维时空(x,y,z,ict)和关于由引力引起的运动的时空(x',y',z',ic't')是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用,则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如,爱因斯坦引力场方程的形式不变,只需把常数c改为c'。如果研究的问题涉及两种相互作用,则需要建立新的理论。不过,首要的事情是由实验事实来判断c'和c是否相等;如果不相等,需要导出c'的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点,当时测量引力波是众所瞩目的一个热点,我曾对那些实验寄予厚望,希望能从实验结果推算出c'是否等于c。令人遗憾的是,经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果,随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的,如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下,这样弱的引力波应该能够探测到的话,长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c'可能不等于c这个角度来考虑问题,如果c'和c有较大的差异,则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同,前两者是短程力,后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子;电磁相互作用的传递者是光子;弱相互作用的传递者是规范粒子(光子除外);强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零,按照爱因斯坦的理论,引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关,因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时,定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”,是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢?我对核物理学和粒子物理学是外行,不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号,那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空(x,y,z,ict)及关于由引力引起的运动的时空(x',y',z',ic't')

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c'',c''不是常数,而是可变的,则关于由弱或强力引起的运动的时空为(x'',y'',z'',Ic''t''),时间t''和空间(x'',y'',z'')将是c'的函数。然而,很可能应该这样来考虑问题:关于由弱力引起的运动的时空,在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了,因此有可能c1=c,则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的,同为(x,y,z,ict)。关于由强力引起的运动的时空,在定义中应该以介子的静质量取作零(在理论上取作零,在实际上没有静质量为零的介子)时的速度c''取代光速c,c''可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空(x'',y'',z'',Ic''t'')不同于(x,y,z,ict)或(x',y',z',ic't')。无论上述两种考虑中哪一种是对的,整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力(或只是强力)引起的物质运动,如果时空有了新的一义,就需要建立新的理论,也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力,又涉及短程力(尤其是强力),则更需要建立新的理论。

1)对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候,遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间,日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法,克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷,并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量(静止能量)与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6],这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境:如果采用传统的德布罗意关系,就只得接受不合理的德布罗意波奇异性;如果采纳修正的德布罗意关系,就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢?我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义,而不确定原理是微观世界的一条基本规律,所以时间、空间都不是严格确定的,决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候,描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外,在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了,把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1)在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展(1)在微观方向上深入下去;(2)在宏观方向上拓展开去;(3)深入探索各层次间的联系,进一步发展非线性科学。

2)可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。(1)发现客观世界中已知的四种力以外的其他力;(2)通过审思相对论和量子力学的理论基础,重新定义时间、空间,建立新的理论

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