量子力学的定义(6篇)
量子力学的定义篇1
此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立:
〖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)注
13al5.9862299.37992305.35692304
14si8.1512666.73642674.88742673
15p10.4863061.30463071.79063070
16s10.3603483.08433493.44433494
17cl12.9673932.07563945.04263946
18ar15.7594408.27864424.03764426
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rarb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?=nh,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?=nh,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?=nh,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!
量子力学的定义篇2
论文关键词:大学生;量子物理;物理学史
量子力学是反映微观粒子(分子、原子、原子核、基本粒子等)运动规律的理论。它是20世纪初在大量实验事实和旧量子论基础上建立起来的,是人们认识和理解微观世界的基础。量子物理和相对论的成就使得物理学从经典物理学发展到现代物理学,奠定了现代自然科学的主要基础。量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明,对人类社会的进步作出了重要贡献。通过量子物理的教学,有利于培养大学生的科学素质、科学思维方法和科研能力,培养学生的探索精神、创新精神、科学思维能力以及辩证唯物主义的科学观。另外,量子物理是处于发展中的理论,怎样将量子论和广义相对论(引力作用)统一起来仍是困扰人们的问题。“弦理论”的提出使人们看到了希望,通过这部分的教学可以培养学生的横、纵向思维和不断追求科学真理的精神。因此,在大学物理的教学中应适当增加量子物理的教学内容。由于量子物理里好多概念、思想和宏观世界里的完全不同,叫人无法理解,以致量子论的奠基人之一玻尔(NielsBohr)都要说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。”那么怎样让学生在轻松愉快的状态下学好量子物理呢?在教学过程中适当引入物理学史有利于学生掌握其核心,既培养了学生的学习兴趣,又有利于实现启发式教学,而非纯粹的概念和公式的教学。下面主要从几个方面阐述物理学史在大学生学习中的重要作用。
一、非物理专业大学生学习量子物理的需要
即使是物理专业的学生,多数人在学习量子物理时一直如在云里雾里,虽然知道微观粒子的波粒二象性,也知道不确定原理,了解原子的轨道理论,但是却不知道为什么这样。这一方面是由于量子物理里好多概念、思想和宏观世界里的完全不同。另一方面,学生没有掌握量子物理的核心,没有从整体上把握量子物理的基石。一些教材对这部分的介绍也较少。如果在教学中能够引入量子物理的发展史,不仅能吸引学生的注意力,调动学生的学习兴趣,还有利于学生理解量子物理的概念和思想,使学生能够身临其境地感受到那场史诗般壮丽的革命,深刻体会量子论的伟大,有利于学生辩证唯物主义观的形成。而非物理专业的学生与物理专业的学生相比,在学习量子物理时难度更大。这是由于物理专业的学生开设了许多物理专业课,如原子分子物理、物理学史等课程,为量子物理的学习奠定了基础。而非物理专业的学生没有前期的知识铺垫,对知识的掌握难度增大。如果能适当加入量子发展史的介绍,不仅降低了学生学习难度,还激发了学生学习兴趣,这就更突显出物理学史在大学物理教学中的重要作用。
从整体上介绍量子物理的发展史可以使学生掌握量子物理的核心,从整体上把握量子物理的基石,即波恩的概率解释、海森堡的不确定性原理和玻尔的互补原理。[2]这三大核心原理中,前两者摧毁了经典世界的因果性理论,互补原理和不确定原理又合力捣毁了世界的客观性和客观实在性理论。一些实验和理论斗争的介绍不仅可以吸引学生的学习兴趣,还可以培养学生的科学思维方法。19世纪末20世纪初,好多物理学家认为物理学大厦已经基本建成,后辈的工作只是做些细枝末节的修补和完善。但当时物理学天空漂浮着两朵小乌云,一朵是“以太的绝对参考系”,另一朵是“黑体辐射的紫外线灾难”。前者导致了相对论的建立,后者导致了量子物理的建立。
对量子物理三大基石的掌握,即波恩的概率解释、海森堡的不确定性和玻尔的“互补原理”是量子物理的三大支柱。大学所学的量子物理学是基于这三个支柱的。这就像数学中的公理一样,对于大学生而言不能去讨论为什么,只能是是什么。
二、大学生素质教育的需要
大学物理的量子部分教学不同于物理专业学生的量子物理教学。大学物理教学的目的主要是增强学生分析问题和解决问题的能力,培养学生科学的思维方法、辩证唯物主义观等素质教育,重在方法而非纯理论教学。因此,大学物理的教学目的与任务是使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解,为进一步学习打下坚实的基础。更为重要的是,在大学物理课程的各个教学环节中,都应在传授知识的同时注重培养学生分析问题和解决问题能力,注重培养学生科研探索精神和辩证唯物主义世界观的形成。量子物理发展史的介绍和讲解有助于培养学生这方面的能力。
1.辩证唯物主义世界观的培养
在大学物理的教学过程中融入物理学史的内容有利于培养学生的辩证唯物主义世界观。如关于光的本性的争论持续了300年,光的波动理论和微粒理论艰苦卓绝地斗争了300年。量子论就是在这种斗争中逐渐建立起来的。托马斯·杨的双缝干涉实验、菲涅尔的圆盘衍射等实验形象的描述可使学生体会到光的波动性;而光电效应实验、康普顿的X射线散射实验等实验的介绍可使学生深刻体会光的粒子性;德布罗意电子波及实物粒子波理论的介绍及戴维逊和革末关于电子的实验,电子通过镍块时展现了X射线衍射图案,证明了电子具有波动性,由此人们认识到了光及实物粒子的波粒二象性。这部分的教学可使学生领悟到看似毫不相干的量实际上存在着深刻的联系,波动性和粒子性原来是不可分割的一个整体。就像漫画中教皇善与恶的两面,虽然在每个确定的时刻只有一面能够体现出来,但它们确实集中在一个人的身上。从中学生们可以深刻体会到任何事物都存在两面性,人们要辩证地看待问题。这部分历史的简单介绍还可以使学生深刻体会到人们对真理的认识是随着科技的发展而不断完善的过程,也是一个艰苦长期的斗争过程。对光的波粒二象性的认识有利于培养学生辩证唯物主义世界观。
2.分析问题和解决问题能力的培养
在大学物理的教学过程中适当引入一些实验的描述或利用多媒体等手段演示实验过程有利于培养学生的分析能力和解决能力。对康普顿实验的讲解分析可以培养学生的分析问题和解决问题的能力,尤其是康普顿的分析过程,而非纯理论上的推导分析。康普顿在研究X射线被自由电子散射的时候发现一个奇怪的现象:散射出来的X射线分成两个部分,一部分和原来的入射射线波长相同,而另一部分却比原来的射线波长要长,具体的大小和散射角存在着函数关系。如果运用通常的波动理论,散射应该不会改变入射光的波长才对。但是怎么解释多出来的那一部分波长变长的射线呢?康普顿苦苦思索,试图从经典理论中寻找答案,却撞得头破血流。终于有一天,他作了一个破釜沉舟的决定,引入光量子的假设,把X射线看作能量为hν的光子束的集合。这个假定马上让他看到了曙光,眼前豁然开朗:那一部分波长变长的射线是因为光子和电子碰撞所引起的。光子像普通的小球那样,不仅带有能量,还具有动量。当它和电子相撞,便将自己的能量交换一部分给电子。这样一来,光子的能量下降,根据公式E=hν,E下降导致ν下降,频率变小,便是波长变大。这样,X射线被自由电子散射的问题得到完美的解决。然后再进行理论推导,根据动量和能量守恒解决该问题,这样不仅使学生印象深刻,还锻炼了物理思维能力。
3.求实精神的培养
通过大学物理量子史部分的教学,介绍科学家严谨的治学态度、勇于追求真理的精神,培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。
4.科学观察和思维能力的培养
在教学的过程中适当融入量子发展史的内容有利于培养学生科学观察和思维能力。如玻尔的互补原理的提出过程。当海森堡完成“不确定原理”后向玻尔请教,两人就“不确定原理”是从粒子性而来还是波动性而来展开了论战,从而提出了互补原理:波和粒子在同一时刻是互斥的,但它们却在一个更高的层次上统一在一起,作为电子的两面性被纳入一个整体概念中。这就是玻尔的“互补原理”。它连同波恩的概率解释、海森堡的不确定性共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响人们对于整个宇宙的终极认识。讲解过程中应形象生动地描述海森堡和玻尔的讨论过程及他的思维过程,使学生有种身临其境的感觉,从而培养科学观察和思维的能力。在教学过程中适当介绍思维实验有利于培养学生的思维能力及科学分析能力。如海森堡不确定性原理的提出过程就借助了思维实验及1935年爱因斯坦提出EPR思维实验等。
5.创新意识的培养
通过学习大学物理学的研究方法、量子物理的发展史以及物理学家的成长经历等,引导学生树立科学的世界观,激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望以及敢于向旧观念挑战的精神。如普朗克能量子假设的提出体现了敢于向旧观念、权威学家挑战的精神。而创新意识对一个学生来说是非常重要的,对社会生产力的发展也起着重要作用的。
6.科学美感的培养
以麦克斯韦方程组为例,描述麦氏方程所表现出的深刻、对称、优美,使得每一个科学家都陶醉在其中,玻尔兹曼情不自禁地引用歌德的诗句“难道是上帝写的这些吗?”描述麦克斯韦方程组的美。一直到今天,麦氏方程组仍然被公认为科学美的典范。许多伟大的科学家都为它的魅力折服,并受它深深的影响,有着对于科学美的坚定信仰,甚至认为:对于一个科学理论来说,简洁优美要比实验数据的准确来得更为重要。依此引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相对、和谐统一等美学特征,培养学生的科学审美观,使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律,逐步增强认识和掌握自然科学规律的能力。
7.科学探索精神的培养
物理学在追求着大统一。许多科学家献身于这项伟大的事业,比如弦理论的提出。讲述其发展过程可激发学生的科学探索精神。
三、科学发展的需要
量子力学的定义篇3
关键词:社会调控量化中庸义率
构建社会主义和谐社会,是我国我党当前的战略任务和历史使命,这其中面临重要机遇也面临巨大挑战,尤其涉及社会各阶层各系统利益的调整整合,需要以大智慧去解决,和谐社会建设的实质问题是实现利益的合理和有效整合,而社会调控机制作为利益协调的重要手段,成为构建和谐社会的关键途径。[1]探索完善社会调控机制,使之更高效合理,就是构建和谐社会的重中之重。
国家政府作为社会调控的主体,一需有调控的能力,土地公有和国有企业是我国发展和调控有力的物质资源保障,二要有调控的合理措施,监管审计策略、财政货币政策就是我们经常使用的调控手段,以及现阶段的住房限购政策也是调控的非常规手段,毫无疑问,出台政策是调控的直接有效对策。但是调控过多依靠行政性的刚性力量,也会带来社会的负面影响,适当使用市场、媒体等柔性力量,如果调控能够数字化的指示调控力度和目标,量化显示调控的成效和进度。图形化显示调控过程和趋势,最终并能数学建模进一步能分析和指导调控的运行。形成一个科学量化的完整调控体系,更易于为调控群体所接受,运行成效更为显著。
本文提出这个想法并基于此目标,对量化的调控体系方案框架作一个初步的探讨,社会调控是一个复杂的系统工程,调控包括社会的各个阶层部门,调控内容有社会阶层利益协调如公有制经济和私有经济比例分配,社会保障如社会保险、救助、福利,纷繁复杂,但总体调控组织架构是一个树状垂直体系,调控方向是自上而下,调控动作是纲举目张,牵一发而动全身,调控部门单元将其调控职能尽量量化,提炼政策实质核心,将政策变化的状态和范围用量值描述,并围绕顶层的量纲作相关性变化。
故此建立调控的量化体系就是社会调控各单元提炼政策核心量值,调整匹配其随量纲变化的数量关系,构建变化之间的数学模型,最终用数量统计和概率的科学方法引导调控事件的执行进程。
政府调控的实质是对冲突利益的协调整合,正如老子曾言道,“天之道,损有余而补不足。人道则不然,损不足,奉有余。”,没有政府调控的参与,奉行弱肉强食,适者生存的竞争丛林法则,最终会强者通吃造成社会分配的不均不公,社会底层生活痛苦,导致最终社会整体走向崩溃解体,形成中国历史的循环怪圈。损有余而补不足这也正是政府主导调控的道义之所在,调控在有余和不足之间利益均衡[2],其实质也就是在私利和公利之间,资本和公权之间,公平和效率之间,在义和利之间,在矛盾的辩证统一之间保持“中道”,不走极端,以达到和谐的目标。故政府社会调控也是国家义利观、和谐观的体现。
但和谐不意味着绝对平衡,中道不代表绝对中间,事物都是相互依存影响而变化,调控本身就是为了适应变化的变化,是一个不断反馈调节的动态过程,其目标是维持社会发展活力并保持稳定前行的一种动态均衡。理想模式的和谐应该能保持动态平衡并能促进良性发展的中道。即保证公平,也应考虑效率,如果调控达到某种平衡却破坏了发展的动力作用机制。其最终也会无法适应环境的发展变化而失去和谐。
“中道而立”中如何计量,度应如何把握,又如何衡量社会变化的差异,所以社会调控需要是一个量化的评价体系,社会调控可以是在义利两极之间的数字化驱动和表述。度量在两极间用率描述,是否可以设置义率,以反映国家的世界观、义利观,用概率的方式反映国家对待社会矛盾变化,利益调整博弈的选择态度,并作为社会调控的量纲,指导社会调控政策量值的变化。
义率的存在并不是对单个事件给出绝对判断的标准,结果义或利的行为都有其理由,对普通民众教化引导,不强调对错,但是国家的社会调控,处理大量的事件行为,从宏观的角度调整整体事件行为结果符合统计学上的概率分布规则,用统计概率的方法表明国家对待义利的选择态度,以义率作为社会调控的量纲,社会利益调整分配的重要依据。
如此对于单体事件的决定行为,如非重大或特定情况,按照既定概率无妨也引入天定随机的法则,这样对提高行政效率,消除矛盾遗留并非不无好处。最近对于死刑存废的争论,在我国现实的社会发展水平,存废未尝不是两个极端,行中庸之道,定义率,天意决,即保留人道选项,也应保持法律和社会的公道尊严,这不也是一种解决之道么?正如孟子所说,“杨子取为我,拔一毛而利天下,不为也。墨子兼爱,摩顶放踵利天下,为之。子莫执中;执中为近之。执中无权,犹执一也。所恶执一者,为其贼道也,举一而废百也。”
从某种意义上我们可以这样理解,理想中社会模式就是建立义的纯粹社会,义率为1,而极端的资本竞争社会,义率为0,当前的国家都进行了社会调整改革,结构中同时包含自由竞争和人权保障的内容,只是多少和名称的差异。我国的社会实践也证明社会主义同样需要市场经济,不讳言利,承认利也是激励人类竞争,社会前进的推动力之一,和谐的社会意味民众对待义利选择的高度和谐统一。中庸本质上就是一种事物发展的最佳状态。[3]孔子说“见利思义”、“君子喻于义,小人喻于利”,而管子说:“仓癛实,则知礼节;衣食足,则知荣辱。”也许我们需要的义利观,要随时代大局和历史环境的发展而适应变化调整。最终真正做到义利并重,以义率利。
义率配套还应建立一套相匹配的义值体系,就好比此次两会李小琳委员提出的建立道德档案的提议,明确规定道德行为规范的具体内容并建立科学的量化评分体系,引导人们从事符合义的行为规范,宣传教化是软性手段,行之有效的激励奖惩制度,在册的道德记录和义值评估才是硬性手段,我们应该两手都要抓,多行义者国家也对你行义,在就业、社会保障、养老、医疗求助、甚至利率等国家资源上给予优惠或优先权。引导民众的素质提高,社会的文明进步,但同时义值体系应明确一定的适用范围不宜干涉民间自由逐利的经济行为。
本文是对量化社会调控机制初步的探讨,提出一些个人粗略的想法,框架结构和内部机理都不完善,如此巨大和重要的国家系统工程,更需要群策群力,大胆假设,小心求证。此文也是希望能抛砖引玉,引起更多的思考,更多学有建树的专家继续能做进一步深入的研究。
参考文献:
[1]夏芸.完善社会调控机制提高构建和谐社会能力[J].前沿,2007(2).
量子力学的定义篇4
关键词:本体论;能量;广义物质;波粒场;五构素
方向是指总星系、物体、人、粒子、云气等在运动场中发生相互作用时产生的波走向,即“波(方向)、粒(物)、场”说中的波为方向元。其中总星系、物体、人、粒子、云气定义为常规物质概念即实物质;物体粒子表现自身特征、地位的波动环境范围即场是物理学上的时空结构(传递介质);波反映了物体能量、意志、特征和运动趋势,定义为与实物质概念对称的虚物质(范畴)。但它们都是能量在冷胀宇宙中的表现形式,即在一定条件下,事物都可从能量中转化而来。由代物理理论可推知原始宇宙是纯能量的;据阴阳学说和宇称均匀特性,可拟设世界为虚物质、实物质(软硬)二元;为应用数理生化研究手段对人文社科作数量化技术化处理,应建冷胀宇宙构造模型于力量与热量(力热)、实物质、方向、空间、时间五维坐标系中。至此,我们同时得到能量一元论、内容对称的广义物质虚实二元论、波粒场三元论和力热、实物质、方向、时间、空间五构素的设定。
“波、粒、场”是关于物质间地位联系通过场发生波的干涉作用的三元论,其中波正是五构素说中的方向,并对应于广义物质中的虚物质范畴。可见,虚物质决定了物体在实现消费体系的运动场中体现自身特征与价值的大方向不变,从而规定和影响了一切事物发展的大体趋势,而不是事先计划或安排好了事物的一切。故虚物质论关于方向不变属大尺度范畴的概念正是相对论所研究的范畴。因为每秒30万公里速度的光子行进空间正常情况下是大尺度的,而相对论是在光速不变的支持下推导出来的,主要涉及到大尺度时空中宇宙根本律和运动总方向不变问题。虚物质论强调自由至高无上,因为自由在消费体系内容中位于最高层次,因为量子测不准原理表明粒子运动中存在无限自由;无限自由标志着没有运动相同的粒子,是任何高超的检测手段都测不出来的;虚物质论关于自由至上是低层物体(层次高尺度大),特别是量子世界的普遍要求。这些是虚物质论同量子力学相关的局部方向变化原理。由于广义物质范畴是指物体的虚、实二个层面,则可界定弦理论所描述的“弦”上的一个波动或振动模式为构成物体的一个最基本微观粒子(量子),即“波粒场”中定义波属虚物质范畴已触及到弦理论,说明物体的本质是实物质中潜在虚物质振动。虚物质振动体现物体意志,在实现消费体系的过程中表现出复杂的社会现象和矛盾事件。对社会现象和矛盾进行分析,人们得出人与自然的关系是生产力,人与人的关系是生产关系,生产力与生产关系的矛盾决定社会形态与制度。这证明实物质是广义物质的宏观显性表现,虚物质是广义物质的微观显性表现,二者是物体的二个层面,不可分离但可相互转化,以致人们日常从看到物体认知到实物质,虽看到事件矛盾却看不见虚物质。
能量转化为广义物质,广义物质包括虚、实二个侧面,二个面在一定场相位条件满足下构成物体。如果忽略虚物质其它范畴不计,则虚物质可展开为方向、时间、空间等。当将虚物质、实物质构成物体后的热量和力量抽离出来考虑时,物体构成要素则成了力热、实物质、方向、时间、空间五元。对虚物质中方向加以研究,发现的社会矛盾和运动规律可归结到方向不变原理和层次结构论上;结合数学推出五构素坐标系来观察宇宙得到遵循五大律使用三大模件去达成责权利一致原则的531理论,进而使管理经济学等人文社科理论数量化技术化。在这二个基础上,社会全员之能力信誉、需求欲望在网上按程序进行交换的意控式TMS网系作为解决社会问题与矛盾的先进平台就能形成。
世界观即微观、宏观、宇观,概称宇宙观。宇宙产生前先是空无后是能量汤,自宇宙大爆炸后的世界是能量的也是广义物质的,即能量、实物质与虚物质三者同时存在并共同构成事物而不能单独存在。如时空(虚物质范畴)决定(实)物质运动轨迹而(实)物质迫使时空发生变形,它们谁也不比谁优越,平权共处却不能单独存在。五构素只是描述宇宙观一个比较方便的坐标系,从广义物质范畴来看,也可以说世界是五构素的。一句话,能量、广义物质应是哲学上的主要概念,波粒场是物理学上的新学说,而五构素则可通过数理论而成科技中概念。世界统一于能量,宇宙是唯能量的。
参考文献
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量子力学的定义篇5
该方程式由20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦于1915年提出,是广义相对论的组成部分。它颠覆了此前科学家对引力的定义,将其描述为时空扭曲的结果。
“直到现在,我依然为仅用一个数字方程就完整覆盖了时空的定义而感到震惊。”美国天体物理学家马里奥・利维奥表达了自己对该方程式的推崇,“方程式的右边代表我们所在宇宙,包括推动宇宙膨胀的暗物质在内的总能量。左边则表述了时空的几何形式。左右两边合起来描述了爱因斯坦广义相对论的实质,即质量和能量决定时空的几何形式以及曲率,表现为我们俗称的引力。”
标准方程是另一条被物理学界奉为经典的方程式,描述了那些被认为组成了当前宇宙的基本粒子。
在美国物理学家兰斯・迪克森看来,它成功地描述了迄今为止除重力之外人们在实验室中发现的基本粒子与力,其中就包括最近发现的被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,即该方程式中的希腊字母“φ”。
不过,尽管标准方程与量子力学、狭义相对论可以彼此兼容,但是却难与广义相对论建立统一关系,因此它在描述重力上显得无能为力。
如果说广义相对论与标准方程描述的是宇宙的某些特殊方面,那么其他一些方程则适用于所有情况,比如微积分基本定理方程。
该方程式把积分与导数这两个微积分中最重要的概念联系在一起,堪称微积分学的肱骨理论,“简单地说,它表述了某平滑连续变量的净变值,比如其在特定时间内走过的距离,等于这个量变化率的积分,即速度的积分。”美国福特汉姆大学数学系主任马尔卡纳・布拉卡洛娃・特里维西克说,“微积分基本定理让我们能够在整个间隔变化率的基础上测算某一间隔的净变值。”
“卡伦・西曼吉克方程可以说是上世纪70年代以来最为重要的方程之一。它告诉我们在量子世界里需要具备全新的思维和眼光。”美国罗格斯大学理论物理学家马特・斯特拉瑟给出了自己的推荐理由。多年来,该方程在诸多方面都得到了有效应用,包括让物理学家们测量了质子和中子的质量。
按照基础物理学,两个物体之间的引力和电磁力与两物体之间距离的平方成反比。将质子、中子聚合在一起组成原子核的那种力量也具有此属性,它同样是将夸克聚合在一起形成质子和中子本身的原因。不过,哪怕微小的量子震荡,都会或多或少地改变这种力量与距离之间的关系。
“这种特性阻止了该力量长距离延伸时产生的衰减,使其能够捕获夸克并将其压聚成质子和中子,进而构成原子。因此,卡伦・西曼吉克方程的意义在于,用相对简单易行的计算效果,将这种剧烈且难以计算的重要关系表达了出来。”斯特拉瑟说。
看起来非常简单的欧拉方程实质上描述了球体的本质。用马萨诸塞州的数学家科林・亚当斯的话说:“如果你能将一个球体分割成为面(F)、边(E)和点(V),那么这些面、边和顶点之间的关系,必定符合V-E+F=2。”
在亚当斯看来,该方程式最大的魅力在于,它用一个包含面、棱和顶点数目的方程,体现了不同形状物体的本质属性。不论代入什么样的物体,该方程式的结论都是成立的。比如,除了球体,如果人们考察5面金字塔形,即4个三角形与1个正方形的组合,就会发现等号的右边一样是数字2。
爱因斯坦再次因为相对论入选本次评选,只不过这次是狭义相对论。
狭义相对论并没有把时间和空间看作是绝对、静止的概念,它们呈现的状态与观察者的速度有关。这个方程式描述了随着观察者向某一方向移动的速度加快,时间是如何膨胀或者说开始变慢的过程。
在欧洲核中心粒子物理学家比尔・莫瑞看来,与广义相对论相比,狭义相对论更令自己钟爱。因为理解前者所需要的那些深奥的数学知识,连他这样的专业学者都会感到一头雾水。他说:“整个方程中没有代数等复杂的运算,一个普通中学生都能够完成计算。当然,不只这么简单,这个方程式提供了一种全新的看待宇宙的角度和方式,一种看待人与现实世界之间关系的态度。”
从形式上看,这是一个很简单的等式,1等于0.999999999……这个无穷数。之所以推荐这个等式,美国康奈尔大学数学家斯蒂文・斯特罗盖茨的理由是:“每个人都能理解它,但同时人们又会觉得有些不甘心,不太愿意相信这种‘简单’意味着‘正确’。”在他看来,这个等式展现了一种优雅的平衡感――1代表数学的起点,而右边的无穷数则寓意无限的神秘。
勾股定理(也称毕达哥斯定理)可谓老而弥香的骨灰级理论,几乎是每个学生学习生涯中所学的第一批几何定理之一。
这条定理的具体内容是:任何直角三角形的两个直角边长度的平方相加,其和等于斜边长度的平方。
“毕达哥拉斯定理是第一个让我感到震惊的数学定理。”美国数学家戴安娜・塔米娜说,“这条定理同样能用数字表达,对当时还是孩子的我来说奇妙又有趣。”
“这个方程某种程度上解释了肥皂泡的秘密。”威廉姆斯学院数学家弗兰克・摩根推荐时表示,该方程式是非线性的,蕴含了指数、微积分等知识,描述了美丽肥皂泡背后的数学。
这与人们相对熟悉的热方程、波动方程以及量子力学领域的薛定谔方程等线性偏微分方程有很大的不同。
量子力学的定义篇6
关键词:物理本体;物理实体;量子现象;主观;客观
基金项目:国家社会科学基金项目“量子概率的哲学研究”(16BZX022)
中图分类号:N03文献标识码:A文章编号:1003-854X(2017)06-0054-06
一、引言
时间和空间是人类所有经验的背景。除去存在的事物,时间、空间什么也不是,不存在只有一件事物的时间、空间,时空是事物之间相互关系的一个方面。
人类通过感性经验认知的时空,称作经验时空;以科学原理和科学方法指导认知的时空是科学时空;牛顿时空、狭义相对论时空、广义相对论时空、量子力学时空,是经验时空的科学提升和科学发展,称作物理时空①。物理时空是科学时空。描述现象实体的时空是现象时空,经验时空、物理时空、科学时空均是现象时空。而未经观察的“自在实体(物理本体)”所在时空,称为“本体时空”。“本体时空”是复数的②,因此,人类实质生活在复数时空中。作为自然人,观察者存在于“本体时空”,实时空是人类对时空认识的简化③。
主体、客体、观察信号是人类认知自然的三大基本要素④。一般“现象对观察者的主观依赖性”有其客观原因,体现观察信号的自然属性对观察者在认知中的影响。当把现象对观察者的主观依赖性转化为时空的属性后,就可以达到客观描述物质世界⑤。所谓客观描述就是理论计算与经验及科学实验结果相符。
考虑观察信号的客观作用并纳入时空理论的科学建构之中,客观描述物理现象,是物理学家的重要工作。一般,哲学认知中没有明晰“观察信号中介作用”的客观地位,不管“机械反映论”,还是“能动反映论”,都自动将其融入“反映论”理论体系,尤其是前者,往往容易导致主观唯心主义的滋生。
狭义相对论用光对时,考虑了光对建立时空的贡献;牛顿时空是对时信号速度c趋于无穷大的极限情态;考虑引力场对建立时空的影响,引力时空是弯曲的,狭义相对论的平直时空是它的局域特例。从牛顿力学到狭义相对论再到广义相对论,时空发生了变化,但主体与描述对象的关系没有变,主体对客体的描述是客观的。那么是否主体对认知对象完全没有主观影响?如果有,它如何产生,又如何消解,实现客观描述物质世界?经典力学中,人类的处理方法是通过揭示“现象对观察者的主观依赖性”及其产生机理,在不同认知领域区分描述中可以忽略的和不可忽略的,能忽略的舍弃,不能忽略的转化成时空的属性,实现客观描述;而从牛顿力学(或相对论力学)到量子力学,时空没有变化,描述对象具有波粒二象性,“量子现象的主观依赖性”更为突出。如何消解“量子现象对观察者的主观依赖性”,实现量子现象的客观描述,一直是量子力学基础讨论的热点。量子力学必须有自己的客观描述量子现象的时空⑥。
量子力学时空是闵氏时空的复数拓展和推广⑦,由此可以实现客观描述量子世界。它与相对论时空有交集,也有异域。有因必有果,反之亦然,时间与因果关系等价⑧。量子力学中的非定域性,与能量、动量量子化及量子态的突变性相关联。突变无须时间,导致因果链断裂,与因果关联的相互作用也被删除,由此引进了类空间隔。平行并存量子态的出现,是不遵从因果律的量子力学新表现;当能量、动量和相互作用变得连续,宏观时序得到恢复时,回到相对论时空,量子测量中“量子态和时空的坍缩”⑨是不同物理时空的转换,希尔伯特空间只是它们的共同数学应用空间⑩。
时空不是绝对的,相对时空有更广阔的含义,人类需要扩大对时空概念的认知,不同的认知层次有不同的时空对应,复数时空更为本质。人们不应该将所有领域的物理实体归于某一时空描述,或者用一种时空的性质去否定另一种时空的存在。还是爱因斯坦说得好:是理论告诉我们能够观察到什么。当然,新的实验事实又将告诉人们,理论及其对应的时空应该如何修改和发展。理论不同时空不同,时空具有建构特征。
二、时空的哲学认知与物理学描述
时空是哲学的基本概念,也是物理学的基本概念。马克思主义哲学认为,时间和空间是物质的存在形式,既不存在没有时空的物质,也不存在没有物质的时空。笛卡尔指出,空间是事物的广延性,时间是事物的持续性;康德认为,时空是感性材料的先天直观形式;牛顿提出时间和空间是彼此分离,绝对不变的,强调数学的时间自我均匀流逝;莱布尼茨说,空间是现象的共存序列,时间与运动相联系;黑格尔认为,事物运动的本质是空间和时间的直接统一。休谟认为,时、空上的接近和先后关系与因果性直接相关。中国的“宇”和“宙”就是空间和时间概念,它是把三维空间和一维时间概念同宇宙密切联系在一起的最早应用{11}。
哲学具有启示作用,但时空概念如果不与人的社会实践、科学实验、科学理论及其数学物理方法相联系,就只能停留在形而上,无法上升为科学理论概念。
物理学中,空间从测量和描述物体及其运动的位置、形状、方向中抽象出来;时间则从描述物体运动的持续性、周期性,以及事件发生的顺序、因果性中抽象出来;空间和时间的性质,主要从物体运动及其相互作用的各种关系和度量中表现出来。描述物体的运动,先选定参照物,并在参照物上建立一个坐标系,一般参照物被抽象成点,它就是坐标系的原点;假定被描述物体的形体结构对讨论的问题(或对参照物的时空)没有影响,将物体抽象成质点,讨论质点在坐标系中的运动及其相关规律,这就是物理学。由此,“时空是物质的存在形式”的哲学认知也就转化为人类可操作的具体物理理论描述。
可见,时空的认知与人类的社会实践、科学实验、科学进步直接相关,离不开物理和数学方法的应用。笛卡尔平直空间、闵可夫斯基空间、黎曼空间都已作为物理学所依托的几何学,在牛顿力学、狭义相对论、广义相对论中得到了充分应用。由此,几何学被赋予了物理意义。从牛顿力学到狭义相对论再到广义相对论,时空发生了变化,但描述对象与观察者之间的关系没有变,描述是客观的,并且描述对象都可抽象成经典的粒子,采用质点模型。量子力学不同,从牛顿力学(相对论力学)到量子力学,描述量子现象的时空没有变化{12},物理模型没有变,但量子现象对观察者有明显的主观依赖性,难以客观描述微观量子现象。深入分析,解决的办法有两种,一是更换物理模型的同时也改变物理时空,消除“量子现象对观察者的主观依赖性”,实现客观描述微观量子客体;二是改变时空的同时,保留“量子现象对观察者的主观依赖性”,将本体、认识、时空融为一体,主观纳入客观,模糊主客关系。双4维时空量子力学基础采用了第一种方法。通过场物质球模型,把点模型隐藏的空间自由度释放出来;在改变物理模型的同时,也改变了描述时空;将不是点的微观客体自身的空间分布特性,转化为描述空间的属性,客观描述量子客体。我们认为,第二种方法将主观认识不加区分地“融入时空”,有损客观性、科W性,量子力学时空必须是描述客观世界的时空。物理时空需要建构。
三、牛顿绝对时空中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
众所周知,物理学对物体运动状态的描述,理应包含参照物和被描述物体自身的时空特征,而参照物和物体自身的时空特征,必须通过观察发现。观察需要观测信号,物体运动状态及其时空特征必然带有观测信号的烙印{13}。
“物理本体”不可直接观察,我们观察到的是“物理实体”{14}。参照物与研究对象都有自己对应的物理时空,牛顿力学时空应该是两者的综合,而不应该只是参照物的时空。但是,牛顿力学中光速无穷大,在讨论物体运动时,又假设研究对象的时空结构对讨论的问题没有影响,忽略不计,于是,研究对象抽象成了质点,整个理论体系就只有与参照物联系的时空了。
任何具体物体都不会是质点。当用信号去观察它时,物体自身的时空特征与物体的运动状态与观察信号的性质、强弱和传播速度相关。质点模型忽略物体自身的几何形象及其变化,忽略运动及观察信号对物体自身时空特征的影响,参照物也不例外。在从参照物到坐标系的抽象中,抽掉运动及观察信号对参照物时空特性的影响,就是抽掉物体运动及观察信号对坐标系时空特性的影响,就是抽掉人的参与对时空认知的影响{15}。牛顿力学时空与物体运动及观察者无关,绝对不变,基于绝对不动的以太之上。所以,牛顿可以把时间和空间从物质运动中分离出来,时间和空间也彼此分割,空间绝对不变,数学的、永远流逝的时间绝对不变{16}。哲学的时空演变成了可操作的物理时空。这是宏观低速运动对时空的简化与抽象,理论与宏观经验及计算相符。
相互作用实在论认为,现实世界是人参与的世界,对一个研究对象的观察,离不开主体、客体、观察信号三个基本要素。参照物和观察对象的运动和变化及其时空属性,与观察信号的性质相关。牛顿力学中,不是没有现象对观察主体的依赖性,而是在理论的建立中认为影响很小,可以忽略不计。牛顿力学是“物理本体=物理实体”的力学{17}。这与宏观经验和科学实验相符,在宏观低速运动层次实现了主客二分,理论被看作是对客观实在的描述。牛顿力学中,物质告诉时空如何搭建描述背景,时空告诉物质如何在背景中运动。二者构成背景相关。
牛顿时空是均匀平直时空,相对匀速运动坐标系间的变换是伽利略变换。物理定律在伽利略换下具有协变性,相对性原理成立。
四、狭义相对论中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
狭义相对论建立之前,洛伦兹就认为高速运动中物体长度在运动方向发生收缩{18}。这是他站在牛顿时空立场,承认以太及绝对坐标系的存在对洛伦兹变换所作的解释。描述时空没有变,“现象对观察者出现了主观依赖性”。自然现象失去了客观性,这是一次认识危机,属19世纪末20世纪初两朵乌云之一。
狭义相对论不同,它考虑宏观高速运动中观察信号对物体时空特征的影响。爱因斯坦在“火车对时”实验中,他用“光”作为观察、记录、认知物体时空特征的信号{19};通过参照物到坐标系的抽象,论证静、动坐标系K与K′“同时性”不同,静、动坐标系运动方向时空测量单位发生了变化;将洛伦兹所称“运动物体自身运动方向上的长度收缩”演变成坐标系时空框架的属性,还原质点模型,建立相对论力学。实现了观察者对观察对象的客观描述。
狭义相对论中质点的动量、能量、位置和时间都有确定值,质点的运动具有确定的轨迹,这一点与牛顿力学相同。
狭义相对论时空的另一重要物理意义是揭示了“物理本体”的客观实在性。
牛顿力学缺少相对论不可直接观察的静能(m0c2,m0c)对应物,物理本体=物理实体,哲学上的抽象时空直接过渡到牛顿物理时空。
狭义相对论不一样,每一个物体都有一个不可直接观察的静能(m0c2,m0c)对应物,它在任何静止参考系中都是不变量,是物理实体背后的物理本体,物理本体不变,变的是mc2、mc对应的物理实体。“物理本体”既不是形而上的(物自体),也不是形而下的(物体),是形而中的(静能对应物)。它可以认知、可以理论建构,但又不可直接观察。相对于牛顿,爱因斯坦相对论揭示了“物理本体”的真实存在性。“客观物质世界”不是思维的产物。
狭义相对论中,物质告诉时空在运动方向如何修正测量单位,时空告诉物质如何长度收缩、时间减缓。时空具有相对性。
狭义相对论时空虽然也是均匀平直时空,但由于有上述“相对时空”的出现,时空度规与欧氏时空度规有明显区别,所以称为赝欧氏时空。
但狭义相对论仍然是只考虑光及光速的有限性对建立时空的影响,没有考虑引力作用对建立时空的影响。如果考虑引力对时空的影响又如何呢?
五、广义相对论中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
广义相对论中有水星近日点进动问题和光走曲线的讨论。站在牛顿平直时空的立场,观察结果与理论计算不符。这不是仪器的精度不够,也不是操作失误,而是理论本身的问题。因为,牛顿力学也好,狭义相对论也好,讨论引力问题,引力场对参照物和研究对象时空属性的影响都没有计入其中,而留在观察者对“现象”的观察、判断之中,出现宇观大尺度“现象对观察者的主观依赖性”。如果考虑引力场使时空发生弯曲,利用弯曲时空计算水星近日点进动和光走曲线现象,“现象对观察者的主观依赖性”就变成时空的属性。“现象对观察者的主观依赖性”就得到了“消解”,观察现象与理论结果就取得了一致。这里,物质使时空弯曲,时空告诉物质如何在弯曲时空中运动。广义相对论实现了观察者对观察对象的客观描述。
广义相对论时空是弯曲的,时空度规是变化的。
六、量子力学中“现象对观察者的主观依赖性”及其“消解”
微观客体具有波粒二象性,同一个电子,通过双缝表现为波,而打在屏幕上又表现为粒子,电子集波和粒子于一身,“量子现象对观察者的主观依赖性”更为突出。经典力学中波动性和粒子性不能集物体于一身,量子力学与经典力学表现出深刻的矛盾。矛盾的产生,可能是描述微观现象的时空出了问题。量子力学的研究领域是微观世界,研究对象是微观客体,不是经典的粒子,用以观察的信号也不是连续的光,而是量子化了的光,通过光信号建立的时空应该与牛顿、相对论时空有所区别。而量子力学使用的还是牛顿时空、狭义相对论时空,时空没有变,物理模型没有变,而研究领域、观察信号和研究“对象”变了。量子力学必须有自己对应的时空,将“量子现象对观察者的主观依赖性”,转化为描述时空的属性,实现客观描述量子现象!双4维时空量子力学就是为实现这一目标应运而生的。
现有量子力学“量子现象对观察者的主观依赖性”之所以难以消解,与量子力学中的点模型相关。许多量子现象与点模型隐藏的空间自由度有直接联系,但点模型忽略了这些自由度对产生微观量子现象的作用和影响。我们必须将隐藏的空g自由度还原于时空,才可能正确地认识、客观描述量子现象。
可以公认,微观客体不是点{20},是一个有形客体,有一定的空间分布,不存在确定于某点的空间位置,这是客观事实。理论上,牛顿时空几何点位置是确定的,量子力学使用的是质点模型,0维,位置也是确定的,牛顿时空可以精确描述质点的运动。那么微观客体空间分布的不确定性如何处理?人们只好转而认为点粒子在其“空间分布”区域位置具有概率属性。微观客体自身空间分布的客观实在性在量子世界转化成了一种主观认知,赋予了微观客体“内禀”的概率属性,其运动产生概率分布,或称其为概率波。
这是一个认识上的困惑,似乎量子力学描述失去了客观实在性。这也是量子力学当今的困境。解决困难的方法是:(一)更换点模型,释放点模型隐藏的自由度,展示“这些自由度对产生微观现象的贡献”;(二)建立适合量子力学自身的时空,将释放的自由度植入其中,让“量子现象对观察者的主观依赖性”变成量子力学时空自身的属性。
双4维时空量子力学的办法是:(一)用“转动场物质球”模型取代“质点”模型,释放点模型隐藏的空间自由度;(二)将4维实时空M4(x)拓展到双4维复时空W(x,k),且将“释放的空间自由度――曲率k”作为双4维复时空的虚部坐标;(三)4维曲率坐标将量子力学赋予微观客体自身的概率属性变成量子力学复时空的几何属性,场物质球自身的旋转与运动产生物质波――物理波。
“场物质球”与“物质波”(类似对偶性假设)既是同一物理实在的两种不同描述方式,更是微观客体粒子性和波动性的统一,曲率的大小表示粒子性,曲率的变化表示波动性。场物质球的物质密度是曲率k的函数,因此,物质波既是场物质球的结构波又是场物质密度波。物质波不是传播能量,而是传播场物质球的结构或物质密度变化,可映射成实时空M4(x)的概率分布{21},与实验结果相一致。
这样,点模型中“量子现象对观察者的主观依赖性”通过“释放的自由度”转变为时空W(x,k)的属性,物质波传播其中,量子现象是物质波所为。
研究表明,是量子测量引入的连续作用,使双4维时空W(x,k)全域转换到实时空M4(x),波动形态转变成粒子形态(“相变”),球模型转换成点模型,概率属性内在其中,物质波自动映射成概率波,数学处理类似表象变换{22}。
简言之,传统量子力学,微观客体简化成质点,描述时空不变,人的主观意识介入其中,将其空间分布特性――位置不确定性,变成点粒子的概率属性,实现描述对象从客观到主观认知的转变,具有位置不确定性的点粒子,其运动产生概率波;双4维时空量子力学,微观客体简化成场物质球,“空间分布具体化为几何曲率”,空间分布特性变成曲率坐标,仍然是从客观到客观,描述时空变成了复时空,曲率坐标在其虚部,场物质球的运动产生物质波――物理波。通过量子测量,物质波映射成概率波,球模型演变成点模型,显示概率属性,时空内在自动转换,量子现象对观察者的主观依赖性消解在建构的时空理论中。具体论证方法是:
将静态场物质球写成自旋波动形式:Ψ0=е■,描述在复空间。ω0是常数,它的变化只与自身坐标系时间t0相关,全空间分布(物理本体所在空间)。设建在“静态”场物质球上的坐标系为K0,观察微观客体从静止开始作蛩僭硕,由洛伦兹变换:
微观客体的运动速度不同,平面波相位不同。复相空间kμxμ即为物质波所在时空。物质波是物理波。
自由微观客体的速度就是建在其上惯性坐标系的速度,惯性系间的坐标变换,隐藏速度突变――“超光速”概念,因为,连续变化会引进引力场破坏线性空间。不同惯性系中平面波之间,相位不同,类似量子力学中的不同本征态。这是相对论中的情形{24}。
但是,量子力学建立其理论体系时,把上述不同惯性系中的平面波(不同本征态,每一本征态则对应一惯性系),通过本征态突变跃迁假设(量子分割),切断因果联系,形成同一时空中“同时”并存的本征态的叠加。态的跃迁不需要时间,“超光速”(非定域),将类空间隔引入量子力学时空,破坏了原有的因果关系。叠加量子态的存在,是“违背”因果律在量子力学中的新表现。
量子力学时空显然不是牛顿、狭义相对论时空,但量子力学却误认为量子跃迁引起的时空性质的变化是牛顿、狭义相对论时空中的特征,这当然会带来不可调和的认知矛盾。
同一微观客体,不同本征态“同时”并存的物理状态,从整体看,是洛伦兹协变性在量子力学中的新表现。突变区“超光速”,是类空空间,“不遵从”因果律;释放光子的运动在类光空间;而本征态自身在类时空间,微观客体运动速度不能超过光速,需保持因果律,物质波讨论的就是这一部分,就像相对论讨论类时空间物理一样。量子纠缠态将涉及到上述三种不同性质物理空间量子态的转换,有完全合理的物理机制,不需要思维的特殊作用。不过,相对论长度收缩效应,将以物质波波长在运动方向上的收缩来体现。有了双4维时空量子力学,量子力学与相对论就是相容的,光锥图分析一样适用。
相对论与量子力学的不同,关键在于认知层次发生了变化,光由连续场演变成了量子场。而我们用来观察世界的光信号直接与时空相关,光的物理性质的变化,必然带来物理空间性质的变化,带来物理模型的变化,带来量子力学时空W(x,k)与相对论时空M4(x)之间的区别,带来对物质波――物理波的全新认知。我们预言,物质波有通讯应用价值{25},但与量子力学非定域性无关。
《双4维复时空量子力学基础――量子概率的时空起源》的理论实践表明,我们的工作是可取的{26}。结论是,量子力学中,物质告诉时空如何具有概率属性,时空告诉物质如何作概率运动。量子现象对观察者的主观依赖性消解在对应的时空理论之中,实现了观察者对量子现象的客观描述。
双4维时空是描述量子现象的物理时空,时空度规,无论实数部分,还是虚数部分,都是平直的{27}。
近年来,由于量子通讯技术的飞速发展,量子纠缠的物理基础引起了人们的特别关注,波函数的物理本质,量子力学的非定域性讨论十分热烈。“量子现象对观察者的主观依赖性”更是讨论的核心。人们甚至被量子现象的奇异性迷惑了,特别是,有科学家甚至认为:“客观世界很有可能并不存在”。世界是人臆造出来的?科学实在论者当然不能赞成!更加深入的探讨,我们将另文讨论。
按照曹天予的评论,《双4维复时空量子力学基础――量子概率的时空起源》值得关注{28}。双4维复时空与弦论、圈论比较,最大优点是将时空拓展、推广到了复数空间,数学没有那么复杂,而物理学基础却更加坚实、清晰。
七、结论与讨论
1.“现象对观察者的主观依赖性”普遍存在于人与自然的关系之中,融入时空的只能是物理实体对时空有影响的部分,时空具有建构特征。
2.物质运动与时空的关系:牛顿力学中,物质告诉时空如何搭建运动背景,时空告诉物质如何在背景上运动;狭义相对论中,物质告诉时空如何修正测量单位,时空告诉物质如何在运动方向长度收缩、时间减缓;广义相对论中,物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何在弯曲时空中运动;量子力学中,物质告诉时空如何具有概率属性,时空告诉物质如何作概率运动。
3.量子力学时空是平直的,其方程是线性的,而广义相对论时空是弯曲的,其方程是非线性的{29}。量子力学与广义相对论的统一,不能机械地凑合,它们的统一,必须从改变时空的性质做起,建立相应的运动方程,并搭起非线性空间与线性空间的相互联络通道。
注释:
①赵国求:《双4维时空量子力学基础》,湖北科学技术出版社2016年版,第5页;CaoTianYu,FromCurrentAlgebratoQuantumChromodynamics:ACaseforStructuralRealism,Cambridge:CambridgeUniversityPress,2010,pp.202-241.
②RocherEdouard,Noumenon:ElementaryentityofaNewmechanics,J.Math.Phys.,1972,13(12),pp.1919-1925.
③④⑥⑦⑩{13}{15}{17}{21}{22}{24}{25}{27}w国求:《双4维时空量子力学基础》,湖北科学技术出版社2016年版,第5、105、9、147、179、94、133―136、106、151、151、159、152、149页。
⑤主观与客观:“客观”,观察者外在于被观察事物;“主观”,观察者参与到被观察事物当中。辩证唯物主义认为主观和客观是对立的统一,客观不依赖于主观而独立存在,主观能动地反映客观。
⑧L・斯莫林:《通向量子引力的三条途径》,李新洲等译,上海科学技术出版社2003年版,第29―33页。
⑨张永德:《量子菜根谭》,清华大学出版社2012年版,第29页;赵国求:《双4维时空量子力学基础》,湖北科学技术出版社2016年版,第178页。
{11}冯契:《哲学大辞典》,上海辞书出版社2001年版,第1579―1582页。
{12}参见L・斯莫林:《物理学的困惑》,李泳译,湖南科学技术出版社2008年版。
{14}相互作用实在论中的基本概念:(1)物质:外在世界的本原。(2)基本相互作用:遍指自然力,有引力,电磁、强、弱等力。(3)自在实体:指未经观察的“自然客体”(相互作用实在论中,自在实体作为物理研究对象时称物理本体)。(4)现象实体:经过观察,系统的、稳定的、深刻反映事物本质的理性认知物。现象则表现自在实体非本质的一面。(相互作用实在论中,现象实体作为物理研究对象时称物理实体)。(5)观测信号:人类认知世界使用的探测信号。
{16}参见伊・牛顿:《自然哲学之数学原理宇宙体系》,武汉出版社1996年版。
{18}参见倪光炯等:《近代物理学》,上海科学技术出版社1980年版。
{19}参见A・爱因斯坦:《相对论的意义》,科学出版社1979年版;爱因斯坦等:《物理学的进化》,周肇威译,上海科学技术出版社1964年版。
{20}坂田昌一:《坂田昌一科学哲学论文集》,安度译,知识出版社2001年版,第140页。
{23}参见GuoQiuZhao,DescribeQuantumMechanicsinDual4dComplexSpace-TimeandtheOntologicalBasisofWaveFunction,JournalofModernPhysics,2014,5(16),p.1684;赵国求:《双4维时空量子力学基础》,湖北科学技术出版社2016年版,第149页。
{26}参见GuoQiuZhao,DescribeQuantumMechanicsinDual4dComplexSpace-TimeandtheOntologicalBasisofWaveFunction,JournalofModernPhysics,2014,5(16),p.1684;赵国求:《双4维时空量子力学描述》,
《现代物理》2013年第5期;赵国求、李康、吴国林:《量子力学曲率诠释论纲》,《武汉理工大学学报》(社会科学版)2013年第1期。
{28}曹天予:《当代科学哲学中的库恩挑战》,《中国社会科学报》2016年5月31日。




