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量子力学和相对论的意义精选(九篇)

量子力学和相对论的意义

第1篇:量子力学和相对论的意义范文

人们通常把爱因斯坦与玻尔之间关于如何理解量子力学的争论,看成是继地心说与日心说之后科学史上最重要的争论之一。就像地心说与日心说之争改变了人们关于世界的整个认知图景一样,爱因斯坦与玻尔之间的争论也蕴含着值得深入探讨的对理论意义与概念变化的全新理解以及关于世界的不同看法。有趣的是,他们俩人虽然都对量子力学的早期发展做出了重要贡献,但是,爱因斯坦在最早基于普朗克的量子概念提出并运用光量子概念成功地解释了光电效应,以及运用能量量子化概念推导出固体比热的量子论公式之后,却从量子论的奠基者,变成了量子力学的最强烈的反对者,甚至是最尖锐的批评家。截然相反的是,玻尔在1913年同样基于普朗克的量子概念提出了半经典半量子的氢原子模型之后,却成为量子力学的哥本哈根解释的奠基人。爱因斯坦对量子力学的反对,不是质疑其数学形式,而是对成为主流的量子力学的哥本哈根解释深感不满。这些不满主要体现在爱因斯坦与玻尔就量子力学的基础性问题展开的三次大论战中。他们的第一次论战是在1927年10月24日至29日在布鲁塞尔召开的第五届索尔未会议上进行的。这次会议由洛伦兹主持,其目的是为讨论量子论的意义提供一个最高级的论坛。在这次会议上,爱因斯坦第一次听到了玻尔的互补性观点,并试图通过分析理想实验来驳倒玻尔—海森堡的解释。这一次论战以玻尔成功地捍卫了互补性诠释的逻辑无矛盾性而结束;第二次大论战是于1930年10月20日至25日在布鲁塞尔召开并由朗子万主持的第六届索尔未会议上进行的。在这次会议上,关于量子力学的基础问题仍然是许多与会代表所共同关心的主要论题。爱因斯坦继续设计了一个“光子箱”的理想实验,试图从相对论来玻尔的解释。但是,在这个理想实验中,爱因斯坦求助于自己创立的相对论来反驳海森堡提出的不确定关系,反倒被玻尔发现他的论证本身包含了驳倒自己推论的关键因素而放弃。

当这两个理想实验都被玻尔驳倒之后,爱因斯坦虽然不再怀疑不确定关系的有效性和量子理论的内在自洽性。但是,他对整个理论的基础是否坚实仍然缺乏信任。1931年之后,爱因斯坦对量子力学的哥本哈根解释的质疑采取了新的态度:不是把理想实验用作正面攻击海森堡的不确定关系的武器,而是试图通过设计思想实验导出一个逻辑悖论,以证明哥本哈根解释把波函数理解成是描述单个系统行为的观点是不完备的,而不再是证明逻辑上的不一致。在这样的思想主导下,第三次论战的焦点就集中于论证量子力学是不完备的观点。1935年发表的EPR论证的文章正是在这种背景下撰写的。从写作风格上来看,EPR论证既不是从实验结果出发,也不再是完全借助于思想实验来进行,而是把概念判据作为讨论的逻辑前提。这样,EPR论证就把讨论量子力学是否完备的问题,转化为讨论量子力学能否满足文章提供的概念判据的问题。由于这些概念判据事实上就是哲学假设,这就进一步把是否满足概念判据的问题,推向了潜在地接受什么样的哲学假设的问题。例如,EPR论证在文章的一开始就开门见山地指出:“对于一种物理理论的任何严肃的考查,都必须考虑到那个独立于任何理论之外的客观实在同理论所使用的物理概念之间的区别。这些概念是用来对应客观实在的,我们利用它们来为自己描绘出实在的图像。为了要判断一种物理理论成功与否,我们不妨提出这样两个问题:(1)“这理论是正确的吗?”(2)“这理论所作的描述是完备的吗?”只有在对这两个问题都具有肯定的答案时,这种理论的一些概念才可说是令人满意的。”〔3〕从哲学意义上来看,这段开场白至少蕴含了两层意思,其一,物理学家之所以能够运用物理概念来描绘客观实在,是因为物理概念是对客观实在的表征,由这些表征描绘出的实在图像,是可想象的。这是真理符合论的最基本的形式,也反映了经典实在论思想的核心内容;其二,如果一个理论是令人满意的,当且仅当,这个理论既正确,又完备。那么,什么是正确的理论与完备的理论呢?EPR论证认为,理论的正确性是由理论的结论同人的经验的符合程度来判断的。只有通过经验,我们才能对实在作出一些推断,而在物理学里,这些经验是采取实验和量度的形式的。〔4〕也就是说,理论正确与否是根据实验结果来判定的,正确的理论就是与实验结果相吻合的理论。但文章接着申明说,就量子力学的情况而言,只讨论完备性问题。言外之意是,量子力学是正确的,即与实验相符合,但不一定是完备的。为了讨论完备性问题,文章首先不加证论地给出了物理理论的完备性条件:如果一个物理理论是完备的,那么,物理实在的每一元素都必须在这个物理理论中有它的对应量。物理实在的元素必须通过实验和量度来得到,而不能由先验的哲学思考来确定。基于这种考虑,他们又进一步提供了关于物理实在的判据:“要是对于一个体系没有任何干扰,我们能够确定地预测(即几率等于1)一个物理量的值,那末对应于这一物理量,必定存在着一个物理实在的元素。”

文章认为,这个实在性判据尽管不可能包括所有认识物理实在的可能方法,但只要具备了所要求的条件,就至少向我们提供了这样的一种方法。只要不把这个判据看成是实在的必要条件,而只看成是一个充足条件,那末这个判据同经典实在观和量子力学的实在观都是符合的。综合起来,这两个判据的意思是说,如果一个物理量能够对应于一个物理实在的元素,那么,这个物理量就是实在的;如果一个物理理论的每一个物理量都能够对应于物理实在的一个元素,那么,这个物理学理论就是完备的。然而,根据现有的量子力学的基本假设,当两个物理量(比如,位置X与动量P)是不可对易的量(即,XP≠PX)时,我们就不可能同时准确地得到它们的值,即得到其中一个物理量的准确值,就会排除得到另一个物理量的准确值的可能,因为对后一个物理量的测量,会改变体系的状态,破坏前者的值。这是海森堡的不确定关系所要求的。于是,他们得出了两种选择:要么,(1)由波动函数所提供的关于实在的量子力学的描述是不完备的;要么,(2)当对应于两个物理量的算符不可对易时,这两个物理量就不能同时是实在的。他们在进行了这样的概念阐述之后,接着设想了曾经相互作用过的两个系统分开之后的量子力学描述,然后,根据他们给定的判据,得出量子力学是不完备的结论。EPR论证发表不久,薛定谔在运用数学观点分折了EPR论证之后,以著名的“薛定谔猫”的理想实验为例,提出了一个不同于EPR论证,但却支持EPR论证观点的新的论证进路。出乎意料的是,爱因斯坦却在1936年6月19日写给薛定谔的一封信中透露说,EPR论文是经过他们三个人的共同讨论之后,由于语言问题,由波多尔斯基执笔完成的,他本人对EPR的论证没有充分表达出他自己的真实观点表示不满。从爱因斯坦在1948年撰写的“量子力学与实在”一文来看,爱因斯坦对量子力学的不完备性的论证主要集中于量子理论的概率特征与非定域性问题。他认为,物理对象在时空中是独立存在的,如果不做出这种区分,就不可能建立与检验物理学定律。因此,量子力学“很可能成为以后一种理论的一部分,就像几何光学现在合并在波动光学里面一样:相互关系仍然保持着,但其基础将被一个包罗得更广泛的基础所加深或代替。”显然,爱因斯坦后来对量子力学的不完备性问题的论证比EPR论证更具体、更明确。EPR论证中的思想实验只是隐含了对非定域性的质疑,但没有明朗化。但就论证问题的哲学前提而言,爱因斯坦与EPR论证基本上没有实质性的区别。因此,本文下面只是从哲学意义上把EPR论证看成是基于经典物理学的概念体系来理解量子力学的一个例证来讨论,而不准备专门阐述爱因斯坦本人的观点。

二、玻尔的反驳与量子整体性

玻尔在EPR论证发表后不久很快就以与EPR论文同样的题目也在《物理学评论》杂志上发表了反驳EPR论证的文章。玻尔在这篇文章中重申并升华了他的互补观念。玻尔认为,EPR论证的实在性判据中所讲的“不受任何方式干扰系统”的说法包含着一种本质上的含混不清,是建立在经典测量观基础上的一种理想的说法。因为在经典测量中,被测量的对象与测量仪器之间的相互作用通常可以被忽略不计,测量结果或现象被无歧义地认为反映了对象的某一特性。但是,在量子测量系统中,不仅曾经相互作用过的两个粒子,在空间上彼此分离开之后,仍然必须被看成是一个整体,而且,被测量的量子系统与测量仪器之间存在着不可避免的相互作用,这种相互作用将会在根本意义上影响量子对象的行为表现,成为获得测量结果或实验现象的一个基本条件,从而使人们不可能像经典测量那样独立于测量手段来谈论原子现象。玻尔把量子现象对测量设置的这种依赖性称为量子整体性(whole-ness)。

在玻尔看来,为了明确描述被测量的对象与测量仪器之间的相互作用,希望把对象与仪器分离开来的任何企图,都会违反这种基本的整体性。这样,在量子测量中,量子对象的行为失去了经典对象具有的那种自主性,即量子测量过程中所观察到的量子对象的行为表现,既属于量子对象,也属于实验设置,是两者相互作用的结果。因此,在量子测量中,“观察”的可能性问题变成了一个突出的认识论问题:我们不仅不能离开观察条件来谈论量子现象,而且,试图明确地区分对象的自主行为以及对象与测量仪器之间的相互作用,不再是一件可能的事情。玻尔指出,“确实,在每一种实验设置中,区分物理系统的测量仪器与研究客体的必要性,成为在对物理现象的经典描述与量子力学的描述之间的原则性区别。”〔8〕海森堡也曾指出,“在原子物理学中,不可能再有像经典物理学意义下的那种感知的客观化可能性。放弃这种客观化可能性的逻辑前提,是由于我们断定,在观察原子现象的时候,不应该忽略观察行动所给予被观察体系的那种干扰。对于我们日常生活中与之打交道的那些重大物体来说,观察它们时所必然与之相连的很小一点干扰,自然起不了重要作用。”

另一方面,作用量子的发现,揭示了量子世界的不连续性。这种不连续性观念的确立,又相应地导致了一系列值得思考的根本问题。首先,就经典概念的运用而言,一旦我们所使用的每一个概念或词语,不再以连续性的观念为基础,它们就会成为意义不明确的概念或词语。如果我们希望仍然使用这些概念来描述量子现象,那么,我们所付出的代价是,限制这些概念的使用范围和精确度。对于完备地反映微观物理实在的特性而言,描述现象所使用的经典概念是既相互排斥又相互补充的。这是玻尔的互补性观念的精神所在。有鉴于此,玻尔认为,EPR论证根本不会影响量子力学描述的可靠性,反而是揭示了按照经典物理学中传统的自然哲学观点或经典实在论来阐述量子测量现象时存在的本质上的不适用性。他指出:“在所有考虑的这些现象中,我们所处理的不是那种以任意挑选物理实在的各种不同要素而同时牺牲其他要素为其特征的一种不完备的描述,而是那种对于本质上不同的一些实验装置和实验步骤的合理区分;……事实上,在每一个实验装置中对于物理实在描述的这一个或那一个方面的放弃(这些方面的结合是经典物理学方法的特征,因而在此意义上它们可以被看作是彼此互补的),本质上取决于量子论领域中精确控制客体对测量仪器反作用的不可能性;这种反作用也就是指位置测量时的动量传递,以及动量测量时的位移。正是在这后一点上,量子力学和普通统计力学之间的任何对比都是在本质上不妥当的———不管这种对比对于理论的形式表示可能多么有用。事实上,在适于用来研究真正的量子现象的每一个实验装置中,我们不但必将涉及对于某些物理量的值的无知,而且还必将涉及无歧义地定义这些量的不可能性。”其次,就量子描述的可能性而言,玻尔认为,我们“位于”世界之中,不可能再像在经典物理学中那样扮演“上帝之眼”的角色,站在世界之外或从“外部”来描述世界,不可能获得作为一个整体的世界的知识。玻尔把这种描述的可能性与心理学和认知科学中对自我认识的可能性进行了类比。在心理学和认知科学中,知觉主体本身是进行自我意识的一部分这一事实,限制了对自我认识的纯客观描述的可能性。用玻尔形象化的比喻来说,在生活的舞台上,我们既是演员,又是观众。因此,量子描述的客观性位于理想化的纯客观描述与纯主观描述之间的某个地方。

为此,玻尔认为,物理学的任务不是发现自然界究竟是怎样的,而是提供对自然界的描述。海森堡也曾指出,在原子物理学领域内,“我们又尖锐地碰到了一个最基本的真理,即在科学方面我们不是在同自然本身而是在同自然科学打交道。”爱因斯坦则坚持认为,在科学中,我们应当关心自然界在干什么,物理学家的工作不是告诉人们关于自然界能说些什么。爱因斯坦的观点是EPR论证所蕴含的。这两种理论观之间的分歧,事实上,不仅是有没有必要考虑和阐述包括概念、仪器等认知中介的作用的分歧,而且是能否把量子力学纳入到经典科学的思维方式当中的分歧。EPR论证以经典科学的方法论与认识论为前提,认为正确的科学理论理应是对自然界的正确反映,认知中介对测量结果不会产生实质性的影响;而玻尔与海森堡则以接受量子测量带来的认识论教益为前提,认为量子力学已经失去了经典科学具有的那种概念与物理实在之间的一一对应关系,认知中介的设定成为人类认识微观世界的基本前提。第三,就主体与客体的关系问题而言,EPR论证认为,认知主体与客体之间存在着明确的分界线。这意味着,所有的主体都能对客体进行同样的描述,并且他们描述现象所用的概念与语言是无歧义的。无歧义意味着对概念或语言的意义的理解是一致的。而对于量子测量而言,对客体的描述包含了主体遵守的作为世界组成部分的描述条件的说明,从而显现了一种新的主客体关系。为此,我们可以把主体与客体之间的关系划分为三类:其一,能够在主体与客体之间划出分界线,所有的主体对客体的描述都是相同的,EPR论证属于此类;其二,能够在主体与客体之间划出分界线,但主体对客体的描述是因人而异的,人们对艺术品的欣赏属于此类;其三,不可能在主体与客体之间划出分界线,主体对客体的描述包括了对测量条件的描述在内,玻尔对EPR论证的反驳属于此类。显然,EPR论证隐含的主客体关系与玻尔所理解的量子测量中的主客体关系之间存在着实质性的差别。EPR论证是沿袭了经典实在论的观点,而玻尔的观点代表了他基于量子力学的形式体系总结出来的某种新的认识。在这里,就像不能用欧几里得几何的时空观来反对非欧几何的时空观一样,我们也不能用经典意义上的理论观反对量子意义上的理论观。因此,可以说,物理学家关于如何理解量子力学问题的争论,在很大程度上,蕴含了他们关于科学研究的哲学假设之间的争论。

三、实验的形而上学

EPR论证不仅引发了量子物理学家关于物理学基础理论问题的哲学讨论,而且还创立了“实验的形而上学”,提供了物理学家如何基于形而上学的观念之争,最终探索出通过实验检验其结论的一个典型案例。这一过程与寻找量子论的隐变量解释的努力联系在一起。量子力学的隐变量解释的最早方案是德布罗意在1927年提出的“导波”理论。1932年,冯•诺意曼在他的《量子力学的数学基础》一书中曾根据量子力学的概念体系提出了四个假设,并且证明,隐变量理论和他的第四个假设(即,可加性假设)相矛盾,认为通过设计隐变量的观念来把量子理论置于决定论体系之中的任何企图都注定是失败的。冯•诺意曼的这一工作在为量子论的隐变量解释判了死刑的同时,也极大地支持了量子力学的哥本哈根解释。有意思的是,曾是量子力学的哥本哈根解释的支持者与传播者的玻姆,在1951年基于量子力学的哥本哈根精神出版了至今仍然有影响的《量子理论》一书,并在书的结尾,以EPR论证为基础,提出了“量子理论同隐变量不相容的一个证明”之后,从1952年开始反而致力于从逻辑上为量子力学提供一种隐变量解释的研究。

玻姆阐述隐变量理论的目标可以大致概括为两个方面,一是试图用能够直觉想象的概念为量子概率和量子测量提供一种可理解的说明,证明为量子论提供一个决定论的基础是可行的;二是希望从逻辑上表明,隐变量理论是有可能的,“不论这种理论是多么抽象和‘玄学’。”玻姆的追求显然是一种信念的支撑,而不是事实之使然。在这种信念的引导下,玻姆在1952年连续发表了两篇阐述隐变量理论的文章,在这些文章中,他用经典方式定义波函数,假定微观粒子像经典粒子一样总是具有精确的位置和精确的动量,阐述了一种可能的量子论的隐变量解释,最后,用一个粒子的两个自旋分量代替EPR论证中的坐标与动量,讨论了EPR论证的思想实验,并运用量子场与量子势概念解释了测量一个粒子的位置影响第二个粒子的动量的原因。

贝尔在读了玻姆的文章之后,认为有必要重新系统地研究量子力学的基本问题。贝尔试图解决的矛盾是:如果冯•诺意曼的证明成立,那么,怎么会有可能建立一个逻辑上无矛盾的隐变量理论呢?为了搞明白问题,贝尔首先重新剖析了冯•诺意曼的关于隐变量的不可能性的证明和EPR论证中设想的思想实验,然后,抓住了隐变量理论的共同本质,于1964年发表了“关于EPR悖论”的文章。在这篇文章中,贝尔引述了用自旋函数来表述EPR论证的玻姆说法,或者说,从EPR—玻姆的思想实验出发,以转动不变的独立波函数描述组合系统的态,推导出一个不同于量子力学预言的、符合定域隐变量理论的关于自旋相关度的不等式,通常称为贝尔不等式或贝尔定理,然后,用归谬法了量子力学的预言和贝尔不等式相符的可能性,说明任何定域的隐变量理论,不论它的变数的本性是什么,都在某些参数上同量子力学相矛盾。贝尔还假设,如果所进行的两个测量在空间上彼此相距甚远,那么,沿着一个磁场方向的测量,将不会影响到另一个测量结果。贝尔把这个假设称为“定域性假设”。从这个假设出发,贝尔指出,如果我们可以从第一个测量结果预言第二个测量结果,测量可以沿着任何一个坐标轴来进行,那么,测量的结果一定是已经预先确定了的。但是,由于波函数不对这种预先确定的量提供任何描述,所以,这种预定的结果一定是通过决定论的隐变量来获得的。贝尔后来申明说,他在“关于EPR悖论”一文中假设的是定域性,而不是决定论,决定论是一种推断,不是一个假设,或者说,贝尔的这篇文章是从定域性推论出决定论,而不是开始于决定论的隐变量。从逻辑前提上来看,贝尔的假设更接近于爱因斯坦的假设,他们都把“定域性条件”看成是比“决定论前提”更基本的概念。因此,贝尔的工作比冯•诺意曼和玻姆的工作更进一步地推进了关于量子力学的根本特征的理解。贝尔的这篇文章具有划时代的意义。它不仅成为20世纪下半叶物理学与哲学研究中引用率最高的文献之一,而且为进一步设计具体的实验来澄清量子力学的内在本性迈出了决定性的一步。粒子物理学家斯塔普(HenryStapp)甚至把贝尔定理的提出说成是“意义最深远的科学发现。”

同EPR论证一样,贝尔的这一发现也不是从实验中总结出来的,而是基于哲学信念的逻辑推理的结果。此后,量子物理学界进一步推广贝尔定理的理论研究与具体实验方案的探索工作并行不悖地开展起来。而这些工作都与EPR论证相关。就实验进展而言,物理学界承认,阿斯佩克特等人于1982年关于“实现EPR-玻姆思想实验”的实验结果,支持了量子力学,针对这样的实验结果,贝尔指出:“依我看,首先,人们必定说,这些结果是所预料到的。因为它们与量子力学预示相一致。量子力学毕竟是科学的一个极有成就的科学分支,很难相信它可能是错误的。尽管如此,人们还是认为,我也认为值得做这种非常具体的实验。这种实验把量子力学最奇特的一个特征分离了出来。原先,我们只是信赖于旁证。量子力学从没有错过。但现在我们知道了,即使在这些非常苛刻的条件下,它也不会错的。”

虽然EPR论证的初衷是希望证明量子力学是不完备的,还没有提出量子测量的非定域性概念,但是,物理学家则通常运用EPR思想实验的术语来讨论非定域性问题。经过40多年的发展,具体的实验结果使EPR论证失去了对量子力学的挑战性。一方面,这些实验证实了非定域性是所有量子论的一个基本属性,要求把在同一个物理过程中生成的两个相关粒子永远当作一个整体来对待,不能分解为两个独立的个体,其中,一个粒子发生任何变化,另一个粒子必定同时发生相应的变化,这种相互影响与它们的空间距离无关;另一方面,这些实验也表明了EPR论证提供的哲学假设不再是判断量子力学是否完备的有效前提,而是反过来提醒我们需要重新思考玻尔在反驳EPR论证的观点中所蕴含的哲学启迪。总而言之,EPR论证尽管是基于哲学假设,运用思想实验,来驳斥量子力学的完备性,但在客观上,物理学家围绕这一论证的讨论,最终在思想实验的基础上出乎意料地发展出可以具体操作的实验方案,并且获得了有效的实验结果。这一段历史发展不仅证明,无论在哲学假设的问题上,还是在物理概念的意义理解的问题上,量子力学都不是对经典物理学的补充和扩展,是一个蕴含有新的哲学假设的理论。正是在这种意义上,物理学家玻恩得出了“理论物理学是真正的哲学”的断言。

四、认识论的思维方式

如前所述,EPR论证—玻姆—贝尔这条发展主线是把对物理学问题镶嵌在哲学信念中进行思考的。这一历史片断揭示出,基于哲学信念的逻辑推理在物理学的理论研究与实验研究中起到了积极的认知作用。一方面,在这些探索方式中,不论是EPR论证的真理符合论假设,玻姆的决定论假设,还是贝尔的定域性假设,它们的初衷都是希望能够把量子力学纳入到经典物理学的概念框架或哲学信念之中。另一方面,检验贝尔不等式的物理学实验结果对量子力学的支持和对贝尔不等式的违背意味着,我们不应该依旧固守经典物理学的哲学假设来质疑量子力学,而是应该颠倒过来,积极主动地揭示量子力学蕴含的哲学思想,以进一步明确经典物理学的哲学假设的适用范围。

但是,这种视域的逆转不是简单地倡导用量子力学的哲学假设取代经典物理学的哲学假设,也不是武断地主张用玻尔的理论观替代EPR论证所蕴含的理论观,而是提倡摆脱习以为常的自然哲学的思维方式,确立认识论的思维方式。自然哲学的思维方式是一种本体论化的思维方式。这种思维方式是从古希腊延续下来的,追求概念与实在之间的直接的一一对应关系,忽视或缺乏对认知过程中不可避免的认知中介和理论框架的考虑。从起源上来讲,这种无视认知中介的本体论化的思维方式,源于常识,是对常识的一种延伸外推与精致化。近代自然科学的发展进一步强化与巩固了这种思维方式。EPR论证也是基于这种思维方式使经典科学蕴含的哲学假设以具体化的判据形式呈现出来。然而,与过去的物理学理论所不同的是。量子力学不再是关于可存在量(beable)的理论,而是关于可观察量(observable)的理论,“是理论决定我们的观察内容”这一句话,既是爱因斯坦创立相对论的感想,也为海森堡提出不确定关系提供了观念启迪。就理论形式而言,量子力学的理论描述用的是数学语言,而不是日常语言。用数学语言描述的微观世界是一个多位空间的世界,而我们作为人类,很难直观地想象这样的世界,更不可能直接“进入”这个世界来“观看”一切。人类感知的这种局限性是原则性的,从而限制了我们对微观世界的知识的全面获得。用玻尔的话来说,我们对一个微观对象的最大限度的知识不可能从单个实验中获得,而只能从既相互排斥又相互补充的实验安排中获得。用玻恩的话来说,在量子测量中,观察与测量并不是指自然现象本身,而是一种投影。

第2篇:量子力学和相对论的意义范文

关键词 “物理形状”概念;物理学存在的悖论及问题,解决方案与对策;“形状论”及物理学的未来;新一轮物理学革命

中图分类号o4-09 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)40-0107-03中国

0 引言

引用 “物理形状”这一全新的概念及其由此产生的一群新的概念系统,并对它的深入研究,以期科学的和谐(吻合)的解决牛顿、爱因斯坦、普朗克等三大科学巨人理论之间的根本不和谐之处和遗留下的悖论(矛盾性)问题,大胆的假设并探索其解决方法。详细说明了确立并运用“物理形状”概念,进一步强化、深化对“形状论”研究的必要性和紧迫性。前瞻性预言并形象的描述了“物理形状论”的基本概念,理念和主要思想、研究框架和研究方法,以及“物理形状论”将要带来的科学的美好前景和巨大进展(成就)。对人类科学研究的基本理论、认知方式等前沿领域存在的种种“疾病”开出有效的“处方”,为新一轮物理学革命的发出凯旋的信号,敲响了闹钟。从不同侧面论述和描绘 “物理形状论”是能够彻底解决理论物理和宇宙学中的一切“矛盾”和“疾病”的根治方法。本文认为爱因斯坦和霍金等科学家一生寻找并未找到的“终极理论”的首选的后选之一。因此,呼唤必需尽快组织力量投入实质性的研究。“形状论”作为科学前沿领域的一种全新的认知方法和科学思想,有望从此研究中能够涌现出原创性,具有国际水平的世界级学术成果,将对物理界带来一些巨大变化并将会引发新一轮物理学革命。

1 问题的提出

牛顿发现宇宙引力后,随着运动定律的确立和完善,物理学逐步跟哲学和神学分家。物理学最终脱离纯粹的描述,进入了定量化分析和实验阶段,便成为了首届物理学革命起点的历史性标志。

爱因斯坦发表广义相对论之前,人们普遍认为物理学大夏基本竣工,今后的主要工作就是整理和组装而已。随着人们对微观世界认识的逐渐提高及深化对黑体辐射的有关研究,发现微粒子运动并不完全服从牛顿力学中行星(星体)活动和宏观物体活动的运动规律。牛顿力学在惯性参考系统中是合理的,但在非惯性参考系统中就无法得到支持。爱因斯坦通过广义相对论使牛顿力学进一步推广并发展到适合于非惯性参考系统。他运用洛伦兹坐标变换法,从牛顿力学中推出广义相对论,提出时间、质量及运动物体的长度不是绝对而是相对学说。广义相对论的伟大贡献在于他提出质能方程式e=mc2,促进人类利用核能的进程,竖起了研究微观粒子的基础。爱因斯坦的这一伟大贡献导致人们对物理学是否达到终极(顶点)的单纯崇拜和热潮。广义相对论的成功便成为了第二次物理学革命的标志。虽然爱因斯坦刷新了牛顿绝对时空概念并缔造量子力学的基础,但对量子力学未来持半信半疑的态度,反对量子力学的或然性统计法,受“上帝不会掷骰子”信念的影响一票否决。普朗克在相对论的基础上发展量子力学,开创了人类认识和研究微观世界的新时代,成了第三次物理学革命的代表人物。现代物理学已基本掌握了从宏观世界到微观世界所有物理现象和事件及其规律,但从牛顿一直到普朗克所建立的物理学基础理论中仍存在的缺陷,在注释或难以解决的事件以及在基础概念中的不确定性和有些矛盾性问题日益暴露。我们从上述事实中可看出,进一步深化物理学研究是当前存在的矛盾(悖论)和悖论问题的基础上兴起新一轮物理学革命的紧迫性、必要性。这一迫在眉睫事实,激烈期待着理论上有所突破和原始创新的诞生。

总而言之,《物理形状论》是能够彻底解决理论物理和宇宙学中的一切《悖论》和《疾病》的有效《处方》,爱因斯坦和霍金等科学家一生寻找并未找到的“终极理论”的首选的后选之一。因此须要及时组织力量投入实质性的研究,有望在此研究中能够涌现出原创性 ,具有国际水平的世界级学术成果,并将会对物理界带来一些革命性的变化。

物理形状论的核心思想和主要主张是:牛顿空间是存在,即绝对静止的空间的确存在;客观时间不存在,时间只是描述速度的主观工具;宇宙是由物质和空间等二元组成的;宇宙总的质能体积是常数。

2 物理学存在的悖论(矛盾)和新物理学的“敲门”

在经典物理学中,牛顿认为空间是绝对的。因此,牛顿力学对于非惯性参考系统不充当。爱因斯坦的相对论又认为时间、质量及运动物体长度不是绝对而相对的。量子不定性原理正是包含了这些刺手(扎手)问题。那上述都是准确无误的理论吗?霍金在自己的书里写道“广义相对论不是完整的学说,此理论和量子论不一定都正确” [1-2]。爱因斯坦本人曾经也提出“广义相对论不能认为一个完整的理论” [3]。人类科学历史告诉我们,任何时代的科学家不可能一下子推出完整的理论,为诞生比较完整的理论需要走弯弯曲曲、艰巨繁重、逐步完善的过程才能得成。那么有必要对上述理论进行深入研究,便会更清楚的体会。

牛顿力学中的以太,空间(空隙)等概念是空间的两种名称,其判定空间的绝对静止(以太的静止)。这是牛顿力学理念中符合逻辑的一个观点。迈克尔孙-莫雷实验的结果被认为证实了以太的不存在。实际上此实验证明的不是以太不存在,而只是证明了以太(空间)的绝对静止的性质。

牛顿的运动定律对于惯性系统有效的。加入惯性力后牛顿力学同样可运用于非惯性系统。广义相对论是牛顿力学引用于非惯性系统的成果。“如光速趋向无穷大,那相对论变为经典物理学。如普朗克常数趋向零,那量子力学变成经典力学。显然,它们俩并没有反放弃经典物理学,只是认为最终界定。现代相对论的量子场理论对于怎样的理论作最终界定呢?这还是一个未知数”[4]。牛顿力学的空间理念与广义相对论空间之间存在一定的差距。牛顿提出的空间(以太)是绝对静止的空间,而相对论所提的时空空间、场论等都是物质和空间的混合体,它只是个物质环境。爱因斯坦认为物质和空间没有严格区分对待。牛顿时间是个绝对时间(时光),时间的绝对化不符合实际。爱因斯坦在狭义相对论中否认以太的存在,但在广义相对论中引入绝对化的时空坐标空间(在这里静止空间被时空空间所代替),实际上这等于把以太为主的静止背景引入到广义相对论中。“绝对静止的牛顿空间的重现,牵涉到爱因斯坦和他相对论的权威。”[5]上述所提到的一系列论证和卡生木·斯迪克的“白纸模型图1:形状和背景”被认为符合逻辑的情况下,我们不得不说牛顿空间不复存在。显而易见,牛顿空间的绝对化和爱因斯坦的时间、空间一并认为时空的绝对化都产生了理论上缺陷。

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相对论中最为荒谬之处,就是运动曲率取决于时空弯曲的说法。时间是主观范畴,空间是具有无形性、无限性和持续性的客观真实性。将把无形的客观空间说成是弯曲的纯属是个谬误的愚蠢话题。时间是主观范畴,它不是客观物理量。物理过程始终不渴望时间,但,它(时间)是描述速度的必备工具,同时也是具有哲学意义认知方式方法问题。然而,宇宙中不存在时间,它是周期性运动所引起的错觉而已。爱因斯坦认为物质运动的弯曲由三维时空的曲率所造成的。物质运动的弯曲和空间弯曲都是同等价值概念。如果说物质弯曲那这弯曲取正数值,说空间弯曲那这弯曲取负数值。然而,这两个概念互换引用看起来不存在问题,但时空空间弯曲的说法不合理。因为它们俩都不具备形状中国

运动的本质总是具有曲率的,所谓的直线运动是不存在。只有“运动弯曲”才能得到“周期性宇宙模型”;可以生成物体,系统和生命;守恒定理同样有效。直线运动只是弯曲运动的近似化(概算微型化)的一部分而已。运动的曲率不是空间的曲率造成的,而是物体在空间中沿着三维曲线运动,各方向运动量的合计就等同于物体运动的总量。物体与外界没有进行能量交换的情况下,物体任意方向速度的增减都引起其他方向速度的增减。比如:自转运动时的物体在轨道式运动时,如减小角速度,将增加线性运动速度。线性加速度等于某一个外力值,这叫做偏向力。偏向力是导致物体运动弯曲的原因。这种观点符合能量转换守恒规律。物体与外界没有进行能量变换的情况下,无论各方向运动发生怎样的变化机械能量大小及物体总运动量不变。 量子力学以相对论作为自己基本理论依据,把概率统计作为重要研究方法取得了一定的发展。但目前量子力学遇到了一系列矛盾性问题。这些问题包括无法同一时间判别粒子的位置和速度、物质无穷分裂观点等等。我们要清楚,物理理论和研究方向方面的问题都会产生一系列难题。假如,就按照图三所表示,如果假设《运动是直》的将无法得到宇宙的周期性;无法生成物质、系统和生命;守恒定律同样有效。

量子力学中物质无穷分裂理念还未通过更严格的逻辑性核查。在这里,我们在修正基本理论缺陷的基础上诞生的物理形状论来分析上述矛盾性问题及其处理。

3物理学中的矛盾及探索有效解决的新方法

根据经典哲学家的定义:“物质是标志客观实在的哲学范畴,这种客观实在是人通过感觉感知的,它不依赖于我们的感知而存在,为我们的感觉所腹泻、摄影、反映。”[6]也就是说,物质只因为具有一定的形状,我们才能发现它。物质的形状叫做“物理性状”。那么,什么叫“物理形状”呢?“物理形状”是指具有一定光学和几何的形态(形状、形情)。物理形状论是把物理实在(事实)以“形状”方面的实在探索作为研究方式的全新物理理论。物理形状论基本概念有:物理形状、背景、白纸模型、“虚无与牛顿空间”、绝对体积、最基本粒子、覆盖、运动、运动的形式、运动的曲率和周期性、牛顿点、空间的客观性质和基本空间、绝对速度、时间的主观性和基本时间、系统构造、连续性及断续性、基本单位等。物理形状论具体研究方式是坚持守恒定律对于宇宙任何时刻都有效及其永恒定律的立场、坚持物理真实性的客观性,避免主观方式与客观真实性相混合、滥用,从粒子到整个宇宙的具体事实描述为服从共同规律,放弃与此描述有冲突的假设,相吻合的假设坚决延续到底,从而生成所有自然科学的交叉整合方法研究方式。

物理形状论的基本观点和根本理念:运动本质是弯曲的,无法想象脱离了形状的物质世界;所有宇宙具有周期性;守恒定律对宇宙的任何时刻都有效、合理;时间是主观的;宇宙里的所有质能量具有绝对体积。一旦这些理念被公认并与理论物理学、实验物 理学和宇宙学相结合,就能够合理解决经典物理学理论中存在的缺陷及其所引起的一系列矛盾性(悖论)、不定性问题,从而可开创新一轮的物理革命。

物理形状论认为空间(空隙、空态)是无形性、无限性和持续性的客观真实存在(实在)。它是绝对静止的,没有物质的环境。空间是物质运动持续的必备条件。用此观点看,没有必要说空间是以太,时间是时空空隙的说法。如果把电场、磁场、引力场认为物质与空间的混合体,那电磁波在电磁场中传播的说法其实等于粒子在空间的传播或任何效应在空间里通过物质(粒子)运动来传送。空间是物质运动持续的必备条件。没有空间的情况下,所有物质将紧贴在一起并会自动的相互渗透一个整体物体,无法独立、单个的存在,更无法提起任何形式的运动和宇宙膨胀。

光速不变原理是否正确?爱因斯坦把光速不变原理在广义相对论中作为重要概念提出。从相对论的近期发展中可看出,存在比光速更快的速度,即:存在人类还没有发现或意识到的一种超光速度,这就是绝对速度。

引用物理形状论可以解决海森伯格不确定性问题。物理形状论认为空间的最小单位是牛顿点。物理形状论引入时间足够小的单位(kkms)标准后,粒子速度就变成较容易发现的低速度,从而我们可能发现粒子在一个kkms(千千秒)时间内经过一定牛顿点的过程。这样就可能在同一时刻测定出粒子的位置和速度。

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爱因斯坦认为能量是连续的;量子力学认为能量具有量子性质。此矛盾可引用物理形状论白纸模型二(图4)来能够得到合理的解释。图中,满足圆圈a和圆圈an(a是量子,an是n个量子)的生存必须存在平面b(空间、空隙)。如果作为客观实在(事实)的平面b不存在,任何形式的量子和单个体就不可能存在。这样,所有质能量集聚于作为绝对连续物质环境的极小一个点上,不能生成系统和物体[5]。在这里平面b是绝对静止的牛顿空间,平面b上存在能量和物质是不合理的。中国

上述论点是引用物理形状论来合理解释经典物理学一些矛盾的几个典型实例。由此,大家可以初步感受到物理形状论的重要意义。由于时间及版面的有限性,深入思考的机会留给了广大读者和研究人员。

图4白纸模型二:空间和量子

4新一轮物理学革命和物理形状论的几个创新亮点[7]

物理形状论以全新的方式方法,为所有的自然科学及哲学提供一个非同寻常的认知方式和认知论,同时在如下12项目中做到原始性自主创新。这些都属于目前人类需要解决的物理界、宇宙界和哲学界亟待解决的重大学术问题,其中任意一项问题的解决均能算为给人类科学事业做出的重大贡献:

1)物理形状论引入背景、虚无概念,回答了从牛顿一直到爱因斯坦等科学家都未能回答的、直到目前未解决的宇宙是否无限这个问题。通过“白纸模型:图1、2、3”来有效的解释。同时,反驳和推翻“宇宙从奇点(零点)开始,最终消失的观念。在奇点上所有物理学规律失去意义”的错误宇宙观点,并提出“奇点是前一次周期的终点,同时也是新一轮周期的始点,守恒定律在奇点同样有效”的全新宇宙概念;

2)通过坚实的逻辑推理和证实,推论出物质不会无限分裂而且存在最小单位的正真含义上的最基本粒子的观点。为了纪念科学巨人爱因斯坦及其他对人类科学事业的伟大贡献,给基本粒子命名为“爱因(ein)”,并初步计算出“爱因”的标准、静止质量、运动量以及支撑表格形式,描述出基本粒子的性质等。“物理形状论”认为自然界的基本单元不仅仅是电子、光子、中微子和夸克之类的粒子;弦也是由真正意义上的基本粒子组成的。将此很小很小的最基本粒子命名为“爱因(ein)”。前瞻性的预言并认为“物理形状论”是目前最有希望将牛顿、爱因斯坦和普朗等三大科学巨头的理论统一起来,并能够有效衔接到同一科学轨道上,比较全面的而系统和谐的描述宇宙万物的统一的“终极理论”即:“m理论”后选理论之一;

3)解决了爱因斯坦时空观点及光速不变原理造成的难题和相悖论(此问题的哲学、逻辑方面已得到解决,现正处于数学计算和量化分析阶段)。站在时间是主观范畴的立场,完成了宇宙的一天、宇宙表等必备时间对照表。在此基础上创立了时间最小的单位千千秒(kkms),为人类科学研究提供了必要而充足的时间标准;

4)提出了能够解决海森伯格不确定性原理所导致的难题与经典物理学之间矛盾的哲学逻辑基础。2500年以来没有得到解决的芝诺悖论也有了相应答案(此问题哲学、逻辑方面已得到解决);

5)证实了比光速30×105km/s(30万km/s)更快的超光速度的存在;

6)爱因斯坦是依靠时空弯曲来解释物质运动的弯曲,而物理形状论是靠偏向现象来解释物质运动的弯曲,即偏向现象是引起物质(正真意义上的最基本粒子及系统)运动弯曲的主要原因。物理形状论第25-28等四个定理中提出“不是空间弯曲,而是运动弯曲。空间的几何形状由运动的形状来决定”等全新观点并已得到哲学、逻辑学方面的证实;

7)提供对称性、对称性的畸变和关于物质构造隐晦曲折问题解决的可能性。提出关于物质、宇宙构造的新观点和学说;

8)量子特征在物理形状论中有着广泛意义,即被认为从宏观宇宙的构造到微粒子、正真含义的基本粒子都具有量子(间断性、层状)特征;

9)提出光的本质是粒子,波动性是其(光的)运动形式而已的新思想,坚决反驳光是具有波动性又是粒子为特征的相互悖论性观点,并提出“永别波动邪说”的观点;

10)指出“力”和“场”概念的有效范围,给力同一论提供宝贵的科学线索。依照上述理论基础上,科学的吻合的衔接牛顿、普朗克、爱因斯坦理论之间的抵触和不和谐的悖论之外,奠基建立了统一的物理学新大夏的哲学、逻辑理论坚实基础。牛顿、爱因斯坦引力理念和实际“力”、“场”理念未能解决的关于宏、微观世界的问题可通过物理形状论的第29、第41定理(科学假设)来有望更加合理的加以解决(哲学、逻辑、数学方面已得到解决,现需要实验来证明);

11)推出运动主观形状(粒子、物体)和运动方式的独立概念,特别强调避免此两种概念颠倒。提出未确定运动形状的情况下不能正确表达实际速度的观点。这正是找出实际速度的新方式;

12)确立绝对体积、覆盖和可见体积观点,提供找出最高(临界)速度实际值的新方法。证实了光速不变原理的弱点,从而开创了这原理产生的种种悖论问题解决的新思路。

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5 开展“物理形状论”研究的必要性和紧迫性

1)及时开展物理形状论研究是积极相应中央国务院“科教兴国,建设人才强国,坚持自主创新、建设创新型国家”的战略号召的重要,取得一批世界先进水平的科学成就,不禁能够提高我国在国际社会上的综合实力、影响力和国际科学权威,而且有可能使中国变成21世纪世界的科学中心;

2)物理形状论中有几个世界性的主题。如果国家立项,建立实验室,组织科研队伍,加大研究力度,获得诺贝尔奖的百年梦想有望将在不遥远的未来诞生在中华大地。然而,物理形状论早在十几年前提出的研究成过,目前美国等几个国家的一些科学家最在作为新的发现或学术成果的名义向世人布近公布,得到理论上的支持并具有相当的吻合性。就此,将物理形状论研究的紧迫性、重要性可想而知了。如果目前的冷漠不认得情况再继续下去,很可能错过难得的机会;中国

3)进入生物学形状论,给基因研究、医学提供新的理论工具,在争竞激烈的科学前沿领域把握机遇、抢占竞争优势,掌握主动权,占据制高点;

4)进入化学形状论,给化学提供新的一个研究框架和认知方法,进一步加快该领域的跨越式大发展。尤其在新材料技术,绿色化学领域可取得突破性的进展或属于原创性的重大科学成果;

5)哲学和形状论的成功结合,使哲学系统获得全新的活力,从而新的哲学问题和实际问题能够给予合理的解释和得到有效解决。中国

参考文献

[1]喀什教育学院学报[j](自然科学、维吾尔语文版),2009(6).

[2]霍金.“时间简史”第1本.[m].新疆卫生出版社.维吾尔语版本,2005:19-21.

[3]爱因斯坦文集[m].商务出版社,1977:534.

[4][苏联]雷德尼克(в.и.рыдник)著“场”[m].维吾尔语版本,1986,12:307.

[5]卡生木·斯迪克.“关于理论物理学和数学中几点问题的看法”.喀什教育学院学报[j](自然科学、维吾尔文版),2010(5):31、33.

[6]杨玉辉.现代科学技术哲学[m].人民出版社.北京:2010,5:35.

第3篇:量子力学和相对论的意义范文

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。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。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。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4篇:量子力学和相对论的意义范文

本世纪以来,物理学哲学研究有了长足的进步,这与现代物理学所具有的一些新特点有很大关系:一是本世纪理论物理学研究在许多方面超前于实验物理学的研究,人们无法对理论物理学的一些结构及时通过观察和实验进行检验,这就使得人们从认识论和方法论角度对物理学思想的合理性和物理学理论自身逻辑结构的自洽性的验前评价变得十分重要;二是当今各种物理学理论(如相对论和量子论)在逐步统一过程中所显现出的整体有机联系的自然图景和对在极端条件下(如宇宙爆炸初期)的物质特性的探索都促使物理学与哲学进一步融合起来,使物理学家感到了从哲学的高度去更深刻地把握物理学前沿提出的种种物理学理论和概念问题的必要性;三是当代物理学所研究的微观和宇观客体的物理性质与规律,由于不能被我们的感官所直接感知,这就必须从认识论的角度说明现代物理学理论描述的微观或宇观世界图景的合理性与真实性,从而在微观或宇观世界与我们日常生活的宏观世界之间建立起一道相互理解的桥梁。

正是现代物理学的这些特点,决定了当代物理学哲学的不同研究途径,即从不同的角度出发,对物理学进行哲学反思,达到丰富和发展哲学认识论与方法论以及加强对物理学理论和概念自身理解的目的。

物理学哲学的研究途径之一是从通过对物理学概念,尤其是新物理学概念,物理意义的阐释入手,提高到哲学高度进行分析,进而促进了哲学的发展。这一方面是由于如量子力学创始人之一的海森堡所说:“一部物理学发展的历史,不只是一本单纯的实验发现的流水帐,它同时还伴随着概念的发展,或者概念的引进。……因为正是概念的不确定性迫使物理学家着手研究哲学问题”。(〔(7)〕,第185页),另一方面则是因为物理学是研究最基本的物质运动规律的科学,所以许多最基本的物理学概念,如物质、运动、时间、空间、宇宙等也同时是哲学的基本概念,这些基本概念的变化不仅导致物理学理论的变更,也标志着哲学的重大发展。因此,对这些基本概念的理解,往往是各个哲学流派之间争论的焦点。而对这些概念的哲学争论,又总是围绕着物理学的最新进展而展开,所以从物理学概念入手进行物理学哲学的研究是中外许多哲学家和物理学家最为关注的研究途径。

科学研究从问题开始,而现代物理学的建立则是从概念问题的突破开始的。普朗克1900年为了解决黑体辐射问题提出了作用量子的概念,但他受经典物理学思维框架的约束,当时并没有深刻的理解这个概念实质性的物理意义,只把它当成了一般的工作假说加以运用。只是当爱因斯坦(1905年)运用这个概念建立起光量子假说后,它的实质性的、突破传统经典思维模式的巨大意义才得以凸现出来,并引起物理学界乃至于后来哲学界的广泛关注。玻尔、海森堡等人沿此思路建立了原子结构模型,并最终建立了量子力学理论,对量子概念物理意义的探讨又导致与传统决定论思维模式相悖的非决定论思维模式的产生,这不仅使物理学的理论基础发生了根本的变化,而且使传统的认识论观念也有了重大的转变。

当人们对迈克尔逊—莫雷实验的否定结果迷惑不解时,彭加勒、洛仑兹等人为了维护牛顿的绝对时空不得不提出“虚拟时间”的概念来解释这一奇怪的结果。爱因斯坦则从麦克斯韦电磁学理论与经典力学伽利略变换之间的矛盾中看出了问题的实质所在。他看出了牛顿所谓的绝对时间并非是有物理意义的真实时间,而彭加勒、洛仑兹等人认为是“虚拟时间”的概念却是在实际观测中可以测量到的真实时间,这不仅使迈克尔逊—莫雷实验的难题迎刃而解,而且一举建立了狭义相对论。从这里又引发了一轮重新认识时间和空间这一对古老哲学概念的热潮。

随着广义相对论的提出和现代宇宙学的建立,使人们对时间和空间的研究进入了一个新阶段。哲学家们纷纷依据物理学的最新研究成果对时间空间概念进行新的阐释,乃至于给一些古老的哲学命题,如康德的“二律背反”以新的说明。(参见〔(1)〕原苏联和我国的一些哲学工作者通过对相对论时间和空间概念与物质运动、物质分布状态关系的分析,进一步论证了恩格斯当年对时间和空间这对哲学范畴的正确定义。随着现代宇宙学的兴起和发展,人们对“宇宙”概念也有了新的认识,于是,有关宇宙有限还是无限、哲学的“宇宙”概念与现代宇宙学所说的“宇宙”之间究竟是什么关系等问题的讨论,又成了哲学界和科学界共同关心的热点。可是,当人们正沉浸在广义相对论解决宇宙演化问题所取得的成就时,却不得不沮丧地发现,所有已知的物理学定律在广义相对论时空曲面的奇点处都失效了。从理论上来说,所谓宇宙大爆炸最初的原始火球在数学上的表示就应该是一个奇点,也就是说,如果宇宙起源于奇点,我们难以用现有的任何物理学定律说明宇宙爆炸的原因。于是有的科学家戏称说,既然宇宙是上帝创造的,那么只好把这个问题留给上帝,胆敢问这个问题的人,上帝将使他下地狱。

英国著名物理学家霍金是最早开始研究奇点问题的物理学家之一,近年来也是他提出了试图用量子引力理论来绕开奇点问题的方法。他为了避免当年费因曼处理微观粒子时假设的各态历经的技术困难,并类比他用交换虚粒子来说明粒子间相互作用的方法,提出了“虚时间”的概念。虽然如他自己所说:“虚时间”是一个意义明确的数学概念,“就普遍的量子力学而言,我们可以把我们对虚时和欧几里得时空的运用,仅仅视作一个计算实时空答案的数学方法(或手段)。”(〔(8)〕,第162页)但由于量子引力理论假定宇宙没有任何边界,“宇宙将完全是独立的,不受外界任何事物的影响。它既不会被创造,也不会被消灭,它将只是存在”。(〔(8)〕,第164页)而“虚时间”的应用,则使人们绕开了宇宙起源于奇点和终止于奇点这种用奇点构成时空边界的困难,让物理学定律在任何时空区间都有效。正是有这个意义上霍金认为:“所谓的虚时实际上是实的,而我们所说的实时只是我们想象中虚构的事物”,“也许我们所说的虚时实际上是更基本的东西,而我们称作实时的只是为了帮助我们描述我们想象中的宇宙模样而创造的一种想法。”(〔(8)〕,第168页)

霍金对科学理论的看法持有工具论的立场,但对于“虚时间”的概念是否如他所说是更基本的东西,不在于理论上是否更为合用,而在于它是否能够作出可观察的预言并在实践中得到确证。在此以前,我们至少应当接受本世纪初的教训,不要把我们现有的物理学理论所描述的时空概念又看成是绝对不可改变的,更不应该在没有充分理解一些物理学家所提出的新物理概念的明确物理意义之前,甚至在没有仔细阅读霍金原著的上下文意思之前,就把他们与哲学中的后现代主义思潮拉扯在一起。在这里,重温一下爱因斯坦的一段话,可能对我们会有所启发:“为了科学,就必须反复地批判这些基本概念,以免我们会不自觉地受到它们的支配。在传统的基本概念的贯彻使用碰到难以解决的矛盾而引起了观念发展的那些情况,这就变得特别明显。”(〔(15)〕,第586页)

近期物理学哲学的发展中可能更加值得注意的动向是,随着本世纪许多新兴学科的兴起,使许多新的科学概念越来越渗入到哲学研究之中,如系统、信息、控制、混沌、有序、无序等等概念,早已不再是某些专门学科的专业术语。由于这些概念的普适性,它们已成为各门学科中广泛使用,乃至于在日常生活中经常提到的概念。它们不可避免地会逐步上升为哲学范畴。对这些新概念的产生和普及,物理学有很大的贡献,正是由于本世纪对远离平衡态热力学的研究,才加深了人们对时间方向性,对物质系统的演化,对有序、无序、混沌等等物质状态的认识,从而也极大丰富了哲学的内容。下面我们还将谈到,正是由于这些研究引起了人们思维观念的巨大变化。从而也使得传统的哲学在许多方面发生了革命性的变革。

对概念的更高层次的元理论研究已不局限于物理学哲学的范围,而是在更为广泛的科学哲学层次里展开的,不过,由于物理学相对于其他学科而言更为成熟,更为精确,物理学史的研究也比其他学科史更为细致,所以许多科学哲学家仍利用对某些物理学概念的分析作为阐述自己观点和与他人论争的依据。例如,库恩和费耶阿本德通过对“质量”这个概念在经典力学与相对论中的不同涵义,以及“电子”这个术语在不同时期指称对象意义变化的分析,得出了前后相继的科学理论或不同范式之间不可通约的观点(参见〔(14)〕、〔(22)〕),从而引起了科学哲学界的极大争议。而普特南等人则同样根据对“电子”一词涵义变化的分析,说明了他的有关自然种类名词因果—历史指称理论,并驳斥了库恩和费耶阿本德的不可通约性的观点。

目前,随着物理学和哲学的进展,沿着这个途径的物理学哲学研究正在蓬勃发展。一方面,新的物理学概念不断涌现,人们常常需要从物理学之外对这些概念进行阐释才能理解它们更深刻更普遍的意义,而这些概念的广泛应用也不断充实了哲学的内容;另一方面,哲学自身的发展也需要不断从自然科学,包括物理学概念的变革中吸取养料,提出新的问题、新的观点,拓展新的思路。

物理学哲学研究的另一个途径是通过物理学前沿哲学问题的讨论,使一些传统的哲学观点产生根本变革。这条途径在很大程度上离不开对新物理概念的分析。从这个意义上说,它与前面所讨论的途径并无根本的区别,只是这条途径更着重于对物理学前沿所涉及到的一些基本哲学问题,如认识过程中主客体之间的关系,因果性的决定论与非决定论以及与其相关的必然性与偶然性的关系,可知论与不可知论,实在论和工具论等等,进行进入地探讨。

本世纪在物理学界和科学哲学界影响最大的一场争论就是爱因斯坦和以玻尔为首的哥本哈根学派关于量子力学理论基础的争论,这场争论的高潮和至今余波未息的争论焦点集中在对爱因斯坦等人提出的epr悖论的理解上。这场发生在量子力学创始人之间的争论虽然是从对诸如量子力学中波函数的物理意义、海森堡不确定性原理(或译测不准关系)和玻尔互补原理的理解开始,进而讨论到量子力学是否完备的问题,但这场似乎只是纯物理学,甚至是理论物理学的科学争论,一开始就带上了浓厚的哲学色彩。

这主要是因为微观客体所表现出来的诸如波粒二象性等特征,用描绘宏观现象的日常语言实在难以准确表达其确切含义,再加上对微观客体的实验安排也呈现出与经典物理学实验许多不同的特征。如何正确理解量子力学的数学符号所蕴涵的物理意义?量子力学描述的微观客体的行为特征究竟是不受主体干扰的客观规律所致,还是宏观仪器对微观客体不可避免的干扰下主客体相互作用的结果?微观客体所表现出的随机性究竟是微观客体的本质特征,还是认识主体认识局限性的结果?进而,到对微观客体行为的理论描述究竟应当坚持决定论的思维模式,还是非决定论的思维模式,用爱因斯坦的话来说,就是我们是否相信上帝会掷骰子?物理理论的每个元素是否都必须在实在中有它的对应物,亦或物理理论只是一种对实在的本体论承诺,甚至只是我们为了解释现象或解决问题的方便而使用的一种工具或符号系统?这些问题早已不是物理学本身所能解决的,但又是物理学家们不得不解决的,人类不倦的求知欲促使他们转而寻求哲学的帮助。这就使得本世纪初许多量子力学的创始人都是哲学家,普朗克、爱因斯坦、玻尔、玻恩、海森堡、薛定锷等人在哲学界的影响并不比他们在科学界的影响小。他们的哲学观点往往是本世纪科学哲学讨论问题的出发点,由此而引发的实在论与非实在论之争仍是科学哲学界的热点问题之一。他们的哲学专著又成了许多一流科学家案头必备的读物,以便随时从中得到智慧的启迪。实际上,爱因斯坦与玻尔这场上升到哲学的争论,经过贝尔等人的努力,重又变成了用物理学实验可以进行经验检验的问题,检验的结果虽不足以最终决定谁是谁非(尽管哥本哈根学派明显占了上风),但却明确说明了物理学与哲学的密切关系,物理学哲学绝不是纯思辨的玄学。

当然,一流科学家也是哲学家的现象绝不仅限于量子力学领域。彭加勒、布里奇曼等人不仅在物理学界享有盛誉,甚至还是一些哲学流派(约定主义,操作主义)的创始人。维纳、普里高津等人虽然算不上正统的哲学家,但他们的哲学素养却为世人所公认,他们的科学成就对哲学思维方式的影响应当说有划时代的意义。从康德提出星云假说开始在当时占统治地位的形而上学世界观上打开了第一个缺口,但完成这个星云假说的拉普拉斯却把从牛顿开始的机械决定论思维推向了极端,并且产生了巨大的影响。如果说量子力学哥本哈根学派的非决定论思想是对这种机械决定论思想发起的一场重要挑战的话,那么由于量子力学只涉及到微观领域,还不足以在思想界和科学界抵消拉普拉斯的影响。19世纪德国古典哲学家们总结的辩证法思想虽然曾对19世纪科学的发展产生过影响,但由于其思辨色彩太浓也受到了许多科学家的抵制。但贝塔朗菲、维纳等人创立了系统科学,尤其是普里高津等人从热力学等实证的经验科学本身得出系统演化的思想以后,普遍联系和发展的观点对于科学家们来说,不再是外在的哲学教条,而是在科学中必须严格遵守的思维准则。更重要的是,自组织理论、非线性科学所揭示偶然性与必然性之间的新联接清楚地表明,非决定论的思维方式绝不仅限于微观领域,严格因果决定论在我们日常生活中也不是普遍适用。我们不能再用严格因果决定的观点来作为可知与不可知的界限,我们知道我们认识的某些界限(例如长期准确天气预报的不可能)也是可知,甚至是认识深化的表现。对看似无序的混沌现象的研究,却使我们能够说明许多过去简直无法理解的复杂现象,例如天气变化,中枢神经系统运动等等。物理学哲学在这方面的研究方兴未艾,尽管已有了一些成果,但还只能算是刚刚起步。物理学哲学的发展,已经引起了越来越多在物理学前沿领域工作的第一流科学家们的注意,对他们的研究工作产生了一定的启迪作用。

利用当代物理学及其相关学科的最新成果构建新的自然图景,并对此进行哲学反思是物理学哲学的又一研究途径。其实,这个研究传统由来已久,哲学既是一种理论化、系统化的世界观,对世界作一个总体的描绘和系统全面的认识就是它的首要任务。古代自然哲学凭借哲学家自己的直观和猜测来构建整体的世界自然图景,结果是五花八门,莫衷一是。自从近代科学诞生以后,哲学家们(即使是宗教哲学家)或多或少都要依居他们所知的自然科学成果来构建自己的自然图景,但他们对这幅图景的理解或解释却可以由于他们的信仰而有很大的差异,甚至根本对立,尤其是当他们面对最新的科学成果,而这些科学成果表现出了一些与传统哲学不同的思维方式时,更会使哲学家们对这些科学成果的理解上产生更大的差异,由此而引起的争论往往成为哲学界的热点。

现代物理学的发展使古老的涉及到自然图景的争论,如物质是否无限可分和宇宙是否无限等问题又增添了许多新的内容。

上世纪末物理学中关于x射线、电子和放射性现象的三大发现打破了原子不可再分的古老神话,揭开了人类对物质结构探索的新篇章。随着原子结构和基本粒子的大量发现,物质无限可分的观点似乎得到了科学实验的有力证明。但正当人们信心百倍地探索到更深层次的亚基本粒子结构——夸克层次的时候,却碰到了在实验中无法测到自由夸克的所谓“夸克禁闭”现象。那么,这个目前得到量子色动力学理论说明的现象是否意味着物质有不可再分极限的古老原子论观点又有抬头的可能呢?对这个问题的争论正在继续进行。

相对论的建立不仅赋予时间和空间概念以新的含义,而且极大地改变了人们对自然图景的看法,尤其是广义相对论对宇宙时空几何结构的描述,使从牛顿时代建立起来的宇宙图景发生了重大的变革。现代宇宙学的诞生向人们描绘了一幅宇宙演化的生动图景,一方面更充分地说明了宇宙中事物普遍联系和无限发展的辩证唯物主义观点,另一方面也使人们对宇宙时空结构是否无限的问题产生了新的疑惑。显然,过去停留在从纯哲学思辨或纯逻辑学论证(如康德的“二律背反”)上来讨论宇宙有限无限这一古老问题是远远不够了。离开了对现代宇宙学,天体物理学,乃至于非欧几何学的深刻理解来奢谈这一问题,已显得是隔靴搔痒,不得要领了。

实际上,今天我们讨论自然图景的问题还不能仅仅停留在物理学层次上,我们这个时代已经形成了关于自然进化的自组织理论和全球生态学的理论,这些综合性的学科已经大大丰富和更新了我们的自然图景。这迫使我们不仅要立足于当代物理学发展的最新成果,而且还要联系到其他学科发展的最新成果,树立把自然界看成是不断演化的有机体的认识原则,去构筑最新的完整的自然图景。这显然对哲学家提出了更高的要求。当然,即使如此,物理学仍然是各门经验自然科学的基础。任何对自然图景的描述,都不可能脱离这个基础。这一发展趋势只是为物理学哲学的这一研究途径开辟了更为广阔的发展前景。

物理学方法论的研究也是物理学哲学的一个重要内容。物理学理论的发展总是与物理学方法的更新与发展紧密相连,相辅相成的。例如,近代物理学的诞生,就得益于伽利略,牛顿等人在研究方法上的大胆创造与革新,他们把观察、实验等经验方法与数学、逻辑等理论方法有机结合起来,还创造了诸如将形象思维和逻辑思维巧妙结合的理想实验方法(伽利略),甚至发明新的数学工具——微积分(牛顿)。这些方法上的成就不仅大大推进了物理学的进展,而且具有重大的方法论意义,为以后物理学的发展起了巨大的示范作用。现代物理学的发展更清楚地表明,物理学每前进一步,都伴随着方法上的重大革新与改进;而物理学作为一门基础科学,它的每一步发展,又为人们创造新的方法、设计新的实验仪器和设备提供了新的理论基础,从而不仅为本学科的发展开辟了新的领域,创造了新的条件,而且还大大影响和促进了其他学科的发展。本世纪物理学借助相对论和量子力学的相继建立取得了重大的进展,而如何将二者更紧密结合起来创造一种统一的物理学似乎是下个世纪物理学发展的一个方向。如何为实现这个目标取得方法上的突破便成了当前物理学方法论研究中的一个热门问题。

美国哲学家蒯因曾经把知识体系比喻成为一个整体场。他说:“整个科学是一个力场,它的边界条件就是经验,在场的周围同经验的冲突引起内部的再调整。”(〔(18)〕,第694页)也就是说科学的理论陈述和与之相应的数学、逻辑和形而上学陈述一起组成了这个整体的知识场,“根据任何单一的相反经验要给哪些陈述的再评价的问题上有很大的选择自由,并无任何特殊的经验是和场内部的任何特殊陈述相联系的”。(同上)为了适应经验的变化,例如说要解释一个新的观察现象,不仅可以改变理论陈述,也可以调整其他的陈述,如改变一种数学方法,调整我们的本体论信念,乃至于修改有关的逻辑规则,“有人曾经提出甚至逻辑的排中律的修正作为简化量子力学的方法”(同上)。蒯因的上述想法并非是纯哲学的思辨。现代物理学的发展已更清楚地表现出了理论与方法之间这种联动的特征。

首先,现代物理学对物质结构和宇宙起源的探索,涉及诸如“夸克禁闭”和真空特性等问题,解决这些问题,一方面依赖于理论的进一步突破,另一方面也依赖于实验手段的改进。

其次,本世纪初,相对论与量子力学的思想一经形成,就可以在19世纪下半叶新兴的数学分支中找到相应的数学工具,如非欧几何学、张量分析、线性代数等等。在有关基本粒子的规范场论中,群论也得到了很好的应用,但随着现代物理学的进一步发展,数学手段已显得不够得力。例如,目前关于大统一理论的研究难以取得有效的突破,症结究竟是在相对论与量子力学自身难以统一,需要建立一种能取代二者的新理论,还是缺乏必要的数学处理方法就是尚待解决的问题。

第三,在量子力学的赖辛巴哈解释中,赖辛巴哈试图建立一种消除形式逻辑排中律的三值逻辑来消除用经典语言描述微观客体行为时与量子力学结论相悖的因果异常。这种新的逻辑形式揭示了用传统形式逻辑描述不确定现象时的困难。(参见〔(5)〕)沿着赖辛巴哈的思路,有人进一步发展出应用抽象代数学中“格演算”的工具,用基本联词“遇”与“接”来取代“与”和“或”用以更好地刻划量子领域中的“亦此亦彼”现象,并使这种最子逻辑可以用一种广义的命题演算工具表述。(参见〔(23)〕)虽然这一设想还没有得到广泛应用,但毕竟给我们一个启示。量子物理的理论具有高度的辩证性质,“非此即彼”的形式逻辑思维已不足以解释量子物理实验中众多的“亦此亦彼”的现象,而一种新的逻辑思维方式可能是现代物理学取得进一步突破的关键。这正如日本物理学家武谷三男所说:“量子力学的情况,如果从我们通常的观念看来,是充满着矛盾和难以克服的困难,但量子力学却是以独特的数学结构卓越而合理地把握了它,要理解这种逻辑结构,唯有依靠辩证逻辑。”(〔(3)〕,第100—101页)形式逻辑产生了古希腊时期,是人类对宏观事件进行思维时对规律的总结。但当我们深入到前人未曾接触过的微观和宇观领域时,由于物质决定意识,我们的思维方式是否也应该发生某种变化呢?现在的问题是,针对现代物理学中出现的一些难以解决的问题,如epr悖论,我们除了继续在物理学理论上寻求突破之外,是否也可以换一种逻辑思维方式,甚至如本世纪一些杰出物理学家,如玻尔、普里高津等人所说的那样,现代物理学可以从古老的东方文化中吸取有益的营养,来帮助寻求现代物理学的突破口呢?

以上我们虽然分别评述了物理学哲学研究的不同途径,但这并不意味着物理学哲学研究途径之间的差别就是泾渭分明的,恰恰相反,正如我们在上面叙述中已经表露出来的那样,这些研究途径之间是紧密相连、相辅相成的,其区别只在于我们研究的问题倾重点不同罢了。任何最新自然图景的构建都要建立在自然科学前沿的研究成果之上,对自然科学前沿问题的正确理解就是构建新自然图景的关键所在。但任何新理论成就的取得又都离不开概念的更新和对这些概念的澄清。上述研究当然也离不开对物理学方法的反思和创造。总之,当代物理学哲学是对物理学的历史与现状进行全面反思的一门哲学分支学科,它的研究既会对物理学的进一步发展有一定的启发作用,也由于涉及到哲学的本体论、认识论和方法论的各个方面,又会对丰富和发展当代哲学做出应有的贡献。

近年来,我国一些物理学家和自然辩证法工作者运用辩证唯物主义思想,从以上各条途径上全面展开了研究,尤其是对物理学前沿科学成果所产生的哲学问题的辩论,例如,涉及到大爆炸宇宙学的有关宇宙有限无限问题,涉及到“夸克禁闭”现象的物质是否无限可分问题,对有关epr悖论的阿斯佩克特实验结果的理解问题等等,都引起了哲学界和部分物理学家的广泛关注。我们还注意到,国内一些哲学教科书已经根据上述问题的讨论充实和更新了有关的教学内容,这是值得欣慰的。但我们也应当看到,我国目前物理学哲学研究的水平与国外同行相比还有一定差距。其主要表现就是对当代物理学基本思想的理解还不深,还难以提出独到的令物理学界和哲学界都信服的观点,而当年赖辛巴哈、波普尔、邦格等哲学家参与有关量子力学基础问题的争论时,都曾提出过令当时还健在的量子力学创始人和众多诺贝尔物理学奖金得主都不得不重视的观点。(参见〔(3)〕、〔(4)〕、〔(5)〕)这主要是因为我国第一流的物理学家关心物理学哲学的人数还太少,而受过专门物理学训练的哲学工作者(包括自然辩证法工作者)也不多,二者之间交流的机会就更少。我们热情地期待,会有更多的哲学和物理学工作者参加到物理学哲学研究的行列中来。

主要参考文献

(1)lawrence sklar: philosophy of physics, university of michigan press, 1992.

(2)j. earman: the history and philosophy of cosmology, princeton univesity press, 1993.

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(9)s.霍金:《时间简史续编》,湖南科学技术出版社,1995年。

(10)s.霍金:《霍金讲演录》,湖南科学技术出版社,1995年。

(11)戴维斯、布朗合编:《原子中的幽灵》,湖南科学技术出版社,1995年。

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(14)t.库恩:《科学革命的结构》,上海科学技术出版社,1982年。

(15)《爱因斯坦文集》第1卷,商务印书馆,1976年。

(16)普特南:《理性、真理与历史》,辽宁教育出版社,1988年。

(17)伊·普里戈金、伊·斯唐热:《从混沌到有序》,上海译文出版社,1987年。

(18)洪谦主编:《逻辑经验主义》,商务印书馆,1984年。

(19)吴国盛主编:《自然哲学》,中国社会科学出版社,1995年。

(20)殷正坤等主编:《智慧的撞击》,湖北教育出版社,1992年。

(21)殷正坤、邱仁宗:《科学哲学引论》,华中理工大学出版社,1996年。

第5篇:量子力学和相对论的意义范文

关键词:规范场论 理论结构 数学结构

正如江天骥先生总结的,“狭义的科学哲学(即一般科学方法论)主要研究以下三大问题:(1)经验科学理论的性质与结构,(2)经验科学理论的语义学,(3)理论之间的关系与理论变化。过去往往把科学理论简单地看作一个全称陈述(或几个全称陈述的合取),第一个问题便不需要加以专门研究……但是,要能够很好地解决理论评价问题也好,理论选择问题也好,都必须首先弄清楚什么是科学理论。以往归纳逻辑或科学方法论教科书所举的简单的科学理论的例子(例如:‘一切天鹅都是白的’或‘所有行星都按椭圆形轨道运动’)作为说明某一逻辑要点的例子是可以的,作为说明科学家如何评价,选择理论的例子,就完全失真。”[1](P1-2)可见,科学理论的结构问题是科学方法论中其它问题的基础 ,科学理论结构问题的研究一定要结合具体的科学理论进行。那么,作为最能体现本义上的自然科学的纯粹部分的规范场论[2],对科学理论的结构和性质问题一定有重要的科学方法论意义。

一、 科学哲学中的科学理论结构观

在现代西方科学哲学中,随着相对论和量子力学的建立,特别是用分析哲学的方法,加上现代数理逻辑的工具,在经验论的基础上,先后发展了四种关于科学理论结构的主要观点:理论结构的“公认观点”、语义学的理论观、结构主义的理论观和科学理论的模型。

1、理论结构的“公认观点”

理论结构的“公认观点”(the received view)是逻辑经验主义对科学理论结构的形式化构造,正如萨普介绍的“出于对物理学进展的回应,到二十世纪二十年代科学哲学界已熟知,把科学理论构造成公理运算就可通过对应规则给出部分可观察的解释,这种分析通常被称为关于理论的公认观点,(‘公认观点’这个名称最初由Putnam[1962]引入)。”[3](PⅤ)事实上,坎贝尔在1920年出版的《物理学原理》一书中,为了把所谓的科学理论同日常语言中对理论一词的各种用法区别开,他指出“一个科学理论就是命题的一个连通集(a connected set of propositions),它包括两组命题:一组由关于这个理论所持有的一类观念的陈述组成,即后来哲学家所谓的‘理论陈述’;另一组由关于这些观念和其它性质不同的观念之间关系的陈述组成,就是所谓‘对应定义’(赖兴巴赫)或“符合规则”(对应规则)(卡尔纳普)。”[1](P3)坎贝尔当时把前一组命题总称为假说,把后一组命题称为“词典”,并强调“类比”在理论应用时的重要性。坎贝尔对理论结构的看法,被卡尔纳普,赖欣巴哈,内格尔和享佩尔等逻辑经验主义者授受并发展成所谓理论结构的“公认观点”(或标准观点)。按照内格尔的区分,科学理论有三个主要部分:(1)一种抽象的演算,(2)一套规则,(3)对抽象演算的解释或模型。这套理论后来被享佩尔精致化为内在原理、桥接原理和导出原理三部分,并由于科学理论只是被部分地解释,而称之为科学理论的部分解释观。

这种“公认观点”最大的问题是,把科学理论中的名词严格地分为“理论名词”和“观察名词”不能截然分开,并且“因为它对观察和理论区别的依赖使得它模糊了科学理论结构的一些认识论上重要并且具有启示性的特征。”[1](P108)另外,公认观点“困难的一个来源是这个可疑的假设:科学理论在其对象语言中含有一类语法对象(符合规则),它们具有特殊的语义学的和方法论的功能(给予理论名词的解释)。” [1](P5)还有就是,“存在由汉森、库恩、费伊阿本德和其它马上起来反对‘公认观点’的人所提出的科学哲学理论替代品,以及为其它理论观和科学知识观所作的争辩。” [3](P4)而使这种观点一蹶不振。

2、语义学的理论观和结构主义理论观

语义学的理论观和结构主义理论观都可统称为语义学的理论观(the semantic conception of theories),相比之下,“公认观点”由于主要集中于理论的语法分析,又称为语法学(语形学或句法学)的理论观。贝斯、范弗拉森和萨普的语义学理论观(这是他们对自己观点的称谓)和苏佩斯,史尼德,施太格缪勒的结构主义(这也是他们对自己观点的称谓)都有一个共同的中心思想:“理论并不是演绎地相连通的语句或命题的集合,而是由数学结构(‘理论结构’)组成的,这些结构作为同实在的或物理地可能的现象处于某种表象关系而被提出来。” [1](P6)

在对“公认观点”的批判过程中,语义学理论观和结构主义理论观逐渐明确“理论并不是命题或陈述集,而是可被大量不同语言形式描述或刻画的超语言实体。” [3](P77)范弗拉森把理论结构看作构形相空间(confabulated state space),认为理论结构的语义学理论观中,重点应讨论诸模型及它们的逻辑空间,以及理论结构与世界关系。[1](P173-P187)也就是说,理论结构与经验结构之间的关系是同构关系,这是通过把理论看作一簇模型,模型又是与世界结构同构而达到的。正如萨普后来总结的,“语义学观点把理论等同于某种抽象的理论结构(比如构形相空间),这种理论结构是建立在与现象的映射关系之中,理论结构和现象的关系是理论的语言形式系统的所指。其基本思想就是理论结构与合适地连通的模型簇等同。”[4]( PP: S105)

受布尔巴基数学结构主义思想的启迪,在亚当斯(E.Adams)尤其是苏佩斯(P.suppes)的二十世纪五十年代集合论公理化思想的影响下,史尼德在1971年出版的《数学物理学的逻辑结构》标志着结构主义理论观的建立,后来施太格缪勒和巴泽尔(Bazler, W)等人作了很大的修改和应用,并与库恩合作用以解释科学理论之间的发展问题。这种观点试图用集合论谓词作为公理化的形式,将科学理论中多种函项,各种关系用谓词表达出来,先展示出理论的内在数学结构,由核心(core)K和期望应用(intended application)I所组成的对偶(KI) 理论元素(theory element),在此基础上形成理论网络(theory-nets),理论网络又连成理论整体(theory-holon)[5]( P13)。结构主义理论观和范弗拉森、萨普的语义学理论观一样,认为理论并不等同于提出理论时的命题集,而是语言外的理论结构,不过结构主义认为理论结构是可以用一个集合论谓词来加以公理化的集合论对象,也就是说,结构主义所使用“模型”是一个集合论的谓词。

3、科学理论的模型

从逻辑经验主义到语义学的理论观和结构主义的理论观,都涉及到“模型”,但它们中的“模型”互相不同,与“科学理论的模型”也有差异。在逻辑经验主义中,也常为了直观起见,建立一个已被完全解释了的体系(也可称为模型),用来说明通过对应规则而被完全解释了的形式体系,它与部分解释了的形式体系的区别在于认识论结构方面,前者是逻辑上居先的命题决定出现在它下面的层次中的术语(或命题)的意义,也正因如此而有解释作用。而语义学的理论观和结构主义的理论观中的“模型”主要是指理论的一种逻辑演算的形式,正如“范弗拉森认为的,‘模型’一词的用法是从逻辑与元数学中派生出来的,模型一词指的是‘模型类型’”。[6] (P91)事实上,逻辑经验主义时代之前的模型一直处于被漠视的地位,直到语义学理论观那里,模型才开始得到应有的重视。R.B.Braithwaite 在《经验科学中的模型》开始认为模型具有与理论不同的认识论结构,而语义学理论观和结构主义理论观中的“模型”也得到重视,几乎达到与理论同等地位看待。到语义学理论观阶段,已有“理论是模型集”的口号[4]( PPS111)。但是总体上来说,模型在科学哲学仍然被看作“是逻辑经验主义者的传统”[7]( P34)。

近年来,在科学哲学中研究科学模型是为了“评定科学事业中模型的实际作用、功能。” [7](P34)当然,人们是逐渐认识到模型在具体科学中的作用的,“功能不同的模型都能发挥出一个突出作用就是:解释(例如,Harre,1960;Hesse,1966; Achinstein,,1968),理论模型的解释优势经常与类比的应用相联系。” [7](P348)最后,人们认识到适合描述科学理论的模型,所具有的说明能力和创造性功能,这基本上体现在常说的“建模”活动中。而对模型的科学哲学研究,也进入到“从模型在科学中的作用到它们在人类认知中的作用”的阶段,也促使对科学模型的研究转向为自然化认识论的一部分。

二、规范场论的科学方法论意义

1、对现有科学理论观的分析

从上节对已有科学理论观的介绍,我们就知道各种已有科学理论观是有其优点和缺点的。从理论结构的“公认观点”到语义学的理论观和结构主义理论观,由于“公认观点”强调科学理论是由命题(或陈述)集组成,对科学理论的分析也就是利用现代逻辑对其中的科学语言进行句法学(语形学)的分析,其中虽有语义方面的分析,但只表现为一种经验语义学。相反,不论是语义学的理论观还是结构主义的理论观,都否认理论是命题的集合,而认为理论是由数学结构组成的,考察科学理论的结构重点是看这些数学结构与现象之间的一种语义关系。而科学理论的模型,则从语义学理论观中逐渐对模型的重视,试图转变为直接研究科学模型,尤其是突出科学模型的自然化认识论作用。可见,科学理论结构观的这种发展趋势,从语言哲学的角度看,只是一种从语形学到语义学和语用学转向的趋势(因为自然化认识论更多的要涉及到研究者。)

另外一个重要的角度,从数学的观点看,“公认观点”强调科学理论是由命题集组成,而语义学的理论观和结构主义的理论观则强调科学理论是由数学结构组成,科学理论的模型最终是强调数学建模,也试图直接以数学为其研究的主要内容。可见,这里有一种趋势,就是认为科学理论由命题集组成向科学理论是由数学结构组成转向的趋势。 这种转向到底正确与否,值得我们反思。虽然,萨普后来回忆道:“公认观点是逻辑实证主义的知识论的核心,在有一千二百多人作为听众的那个夜晚它死亡了,那是1969年3月26日——一个关于科学理论的结构的Illinois会议的第一天晚上……C.享佩尔这位‘公认观点’的主要发展人,作为会议开始发言人,人们指望他提出公认观点的最新方案,相反他却告诉我们他为什么放弃公认观点及其赖以存在的句法学公理化方法(Hempel 1974),突然我们意识到战斗胜利了,而会议变成我们现在应向何方的热烈探讨。”[4](PP.S102)这是萨普在1998年的两年一度的科学哲学联合会上的回忆,并指出“公认观点”为什么失败的主要原因的头两条是“理论不是语言实体因此是不适合个体化的”和“对应规则带来的混乱”。但是,三十年后,语义学和模型的命运又如何呢?1998年的会议上,Newton da Costa 和Steven French总结道,“8年后,在《科学理论的结构》(1969年Illinois 会议的总结性论文集)一书出版时的后记中,萨普声称‘语义学的理论观……是作为取代分析科学理论的‘公认观点’的唯一竞争者’(1977,709)。20年后,他坚持认为‘今天语义学的理论观可能是科学哲学家们广泛持有的关于理论性质的哲学分析’(Suppe 1989,3)。30年后我们在哪里呢?大量的工作是关于科学模型的性质、它们的应用及其与理论之间的关系问题。” [8](PP.S119)并在最后总结道:“或许在科学哲学中我们所面临的最基本问题是科学实践的表征。” [8]( PP.S125)这种回顾表明科学哲学家们对科学理论结构问题的探讨还是以理论和模型的关系为重点,并更看重科学实践。

因此,我们认为“公认观点”和后来的理论结构观都有偏颇。公认观点虽然由于把理论视为语言实体,进而分成理论语言和经验语言两个层次,又不得不用容易引起混乱的对应规则连接起来,其最大优点是使用了大家所熟知的以命题为要素的公理化体系,符合人们对理论结构的处理习惯,比如发现理论与观察不一致时,可适当调整某些命题;其最大缺点却是如此划分的结构有许多内在不一致性,并且不利于整体把握理论与理象之间的适宜性,而语义学的理论观和结构主义理论观,虽然克服了公认观点的缺点,但是它对句法学的排斥也就不利于直接指导科学理论中命题的修改,也不如“公认观点”中句法学和经验语义学那么精细;其优点就是对理论的整体把握,以及对其中的数学结构的凸显有利于整体评判,其中对模型的强调也弥补了理论与现象分裂的一些缺点。而科学理论的模型只是一种试图直接以科学模型为研究对象的努力。

2、规范场论的科学方法论意义

规范场论最完备的数学基础应该是纤维丛理论,纤维丛理论是相对完备的一套数学体系,要想越过纤维丛理论,而直接对像规范场论(包括量子场论)这样的物理理论进行句法学的分析,特别是找出明确的对应规则与具体的经验名词逐条对应就会出现前述公认观点的困难。实际上对于量子场论的解释分歧也很大,比如P.Teller(1990)的谐振子解释,试图用量子化的谐振子描述量子场论,认为量子场形式地等效于谐振子的无穷集,从而我们就能想象按形式上等效于振子的量子化方法对场进行的量子化,正如他所说的“我们比量子场更好地理解量子化振子”。而另一种关于量子场论的解释是玻姆(1987)的因果性解释,这种解释认为量子场有跟经典对应物同样的本体论,虽然其动力学完全不同,那么我们能理解经典场到什么程度我们就能理解量子场到什么程度。然而,Nick Huggett 和Robert Weingard 认为,量子场论只能在某些范围内可用谐振子的方式解释,谐振子的方式至少在某些方面是误导,相反可能有些解释会比Teller的更好,而玻姆的解释也有诸如不满足洛仑兹变换等问题。[9] (PP.370-388)事实上,能从规范场论中直接推演出一些能用实验测定的参数就很不容易,比如标准模型中三代物质粒子的质量,必须通过引入所谓的汤川耦合项,使其成为标准模型中待定的参数,可见,要找到“公认观点”中的观察名词几乎是不可能的。

相比之下,由于语义学的理论观和结构主义的理论观的确避免了对应规则和观察语与理论语言区分的麻烦,强调具体的有个性化的理论分析,使其更有活力。比如范弗拉森的量子力学模态解释,结构主义对经典物理和相对论的解释都是很好的例子。但是,如果把它们用到规范场论上,虽然理论结构会更清晰,但是也会有其麻烦,比如用语义学的理论观分析规范场论,一定要寻找规范场论的超语言的结构,不论是抓住其中的对称性引起的群结构,还是几何属性引起的纤维丛理论这种数学结构,仍然面临当这些数学理想化条件满足时,它们与现象如何联系起来之类的问题。不论是萨普用实验检验的办法以达到一种准实在论的终点,还是范弗拉森强调每个真实系统只是理论描述的状态空间中的一种可能情况以强调其模态解释观,或者结构主义强调理论元素形式的网络结构以便阐明科学理论的动力学变化,都会因为仍然固守经验主义的教条,最终避免不了形式主义的特征,也就是用各自的科学哲学框架去套某一科学理论是如何与现象结合的,却达不到预期目标。这正印证了David Pearce和Veikk.Rantala所作的评论,“首先,完全抛开句法来描述理论T等于把语言的有意义方面连同无意义方面一起抛弃了。没有语法和语汇,对理论T的逻辑分析或证明论分析就几乎是不可能的。其次,不难看到,使用语言学和语义学概念所能作出的区分比集合论描述所能作出的更为精细。”[1]( P329)

可见,无论是从语言哲学的层面看,关于科学理论结构的语形学(句法学)、语义学到语用学考察的转向,还是从分析工具的角度看,认为科学理论由命题集组成到科学理论是由数学结构组成的转向,都强调科学实践的作用,前者通过强调语用学维度而强调对科学理论的整体性把握,后者通过强调科学理论中的数学结构而强调了科学工作者的实际工作中对数学工具的依重。其实,在一般哲学层面上,阿佩尔在论述科学主义和先验解释学的关系时就指出:“在分析哲学的发展进程中,科学哲学的兴趣重点逐渐从句子法学转移到语义学,进而转移到语用学,这已经不是什么秘密。”[10] (P108)。而在具体方法上,如果说P.苏佩斯的著名口号“科学哲学的正确工具是数学,不是元数学(Metamathematics)”[1]( P178)中的“数学”,还不是科学理论中的数学,而是指使用数学研究科学理论而不是使用逻辑方法的话。那么,我们认为对科学理论结构的分析也应跳出语言和经验论的范围,重新思考。

在一般哲学层面上,退一步回到科学知识的先验基础,比如在康德认为本义上的自然科学包括先天综合判断,其中的先天性即普遍必然性是可以通过数学表现出来的,康德甚至强调本义上的自然科学的纯粹部分中有“形而上学和数学的构想在其中交互影响”,那么对于最好地体现了本义上的自然科学的纯粹部分的一些物理学基础理论,从牛顿力学,麦克斯韦电磁理论、相对论、量子力学到量子场论、规范场论等,其中的科学理论的结构和性质先天地和所使用的数学联系在一起。

在具体方法上,就要进一步进入到科学理论的数学基础,所以在科学理论结构的分析中,我们始终要抓住其中使用的数学,这是是完全有必要而且可行的。在科学方法论中,对科学理论结构的分析最好是直接分析其中的数学及其与经验之间的关系。当然,这种分析在一般自然科学本身内部就是如此进行的,表面看来对于科学哲学来说是无意义,因为这是科学工作本身,而不是哲学研究。但是,站在现代数学的高度综合这一特征的角度看,规范场论是完全可以用纤维丛理论形式体系化的,纤维丛理论本身就是对规范场论的最好公理化体系,或者说最好的理论结构,最好的数学模型。只要我们比苏佩斯用数学分析科学理论更进一步,我们就要直接分析科学理论中的数学。而相比之下,如果说已有的科学理论观有其存在的必要的话,是因为它们能规范地研究各种不同的科学理论,找出不同科学理论的共同结构,从而好进一步研究这些科学理论的解释,不同理论的比较,相互关系以及评价等问题,但这些工作用在一般科学理论上或者对这些科学理论进行泛泛的研究是可以的,而面对象物理学中的规范场论这种基础理论进行深入分析显然不够,也没有必要。

事实上,把纤维丛术语和规范场术语对应起来之后,人们发现可以从流形的观点看几乎所有的理论物理学的各个分支,甚至各种时空观、物质结构观和自然界中的四种相互作用都可以从流形的观点给出一种统一的说明。而从牛顿力学、麦克斯韦电磁理论、相对论、量子力学到规范场论等各种理论之间的关系完全可以在同一个框架下比较,包括对同一种理论的不同理论提法也可比较研究。当然这种观点是从规范场论开始才明显的,所以我们称它为规范场论的科学方法论意义的表现。

参考文献

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[8] Newton da Costa, Steven French, Models, Theories, and Structures: Thirty Years on ,Philosophy of Science, 67 (Proceedings ).

第6篇:量子力学和相对论的意义范文

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!

1991.01.01原作

2000.11.25修改

作者:可雪

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?=(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(VC)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:

(hω?=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/ωB1――――――(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/m1q2/m2e/me

那么有:ω自/ω公ωe/ωB1―――――――(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0rP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:

gg’/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=1.0011596/1.00115961―――(91)

这里,电子的ge1,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,ge1,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,ge1,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

第7篇:量子力学和相对论的意义范文

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?=(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(VC)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:

(hω?=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/ωB1――――――(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/m1q2/m2e/me

那么有:ω自/ω公ωe/ωB1―――――――(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0rP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:

gg’/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=1.0011596/1.00115961―――(91)

这里,电子的ge1,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,ge1,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,ge1,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

第8篇:量子力学和相对论的意义范文

关键词:自然哲学 量子革命 系统辩证法

关于20世纪科学革命,有人说只须记住三件事:相对论、量子革命和混沌学(系统科学中最突出的新分支)。正是这三大科学革命为人类建构全新的自然图景(也就是新颖的自然哲学)作出了决定性的贡献。这里所谓自然哲学是指人对自然的哲学反思。自然哲学的中心问题就是基于人与自然的关系来研究自然本体最一般的性质和人类的世界图景。

自然哲学在哲学史上有过两个全盛时期(古希腊及近代机械论),只是在谢林、黑格尔之后衰落了。由于20世纪三大科学革命的强大影响,自然哲学正在当代复兴起来,这是十分令人鼓舞的。我们先从三大科学革命说起。

首先要提到的是相对论革命对改造人类世界图景的贡献。在1905年的狭义相对论中,时空性质依赖于参照系等概念是对“观察无关性”的经典信念的初次冲击;1915年的广义相对论把引力场(它具有整体全息相关性)确立为新的“独立的实在”,这是对牛顿的实体观的又一次打击。接着要论述的是量子革命,它比相对论革命更为深刻地改变着人类的世界图景。因为1925年以后所创建的量子力学进一步使笛卡儿与牛顿以来的主客绝对二分原则、实体主义原则乃至严格决定论原则都受到猛烈冲击。最后要强调的是系统科学革命。20世纪中叶以来近半个世纪系统科学的蓬勃发展表明,从总体上说,系统自然观集中体现了当代自然图景的精华,因此系统自然观几乎成了当代自然科学的世界图景的代名词,贝塔朗菲称之为“一种新的自然哲学”。20年代所出现的怀特海的“机体论哲学”则是这种自然哲学之先声。

当代的系统自然观借助于维纳的控制论(1949)、贝塔朗菲的一般系统论(1948)、普利高津的耗散结构论(1969)和哈肯的协同学(1971)等理论复活了亚里士多德的机体论和内在目的论的自然哲学。〔1〕控制论通过对“动物(即生命系统)和机器(即非生命系统)的通用规律”的研究表明,自动机器通过反馈调节机制可以表现出与神经控制同样的合目的性或规律。[1]维纳在《控制论》中对牛顿的严格决定论进行了深刻有力的批判,肯定了统计力学家吉布斯把偶然性引进到科学中来的重大的方法论意义,并突破了目的论与机械论之间的两极对立。莫诺在《偶然性与必然性——略论现代生物学的自然哲学》(1971)一书中,则用生物微观控制论表明,借助于生物化学和分子生物学层次的反馈机制以及微观-宏观相互作用,完全偶然的基因突变最终可以纳入物种进化的必然轨道;耗散结构论表明,在远离平衡态条件下开放系统可以通过非线性正反馈机制的作用表现出有序化和合目的性;协同学还进一步发现序参量是整个自组织过程的主宰如此等等。总之,所有这些自动机器和自组织理论都表明,无须超自然的神力和神秘的“生命力”,自然系统也象自动机一样可以凭借内在机制的作用呈现合目的性。从这个特定意义上说,认为宇宙=巨大的超级自动机的“机械论”是对的,而非神学性的宇宙“内在目的论”也是对的。从历史上看,牛顿的机械论自然哲学是对亚里士多德的目的论自然哲学的否定。现在,我们的立足于系统科学的新自然哲学则应看作一种“否定之否定”。它是对机械论与目的论自然哲学的更高的辩证综合。

当代自然哲学(它以系统自然观及其系统辩证法为核心或灵魂)最有革命性的一个方面,也许表现在反严格决定论和对偶然性客观意义的新认识。直到现在为止,一般人都相信“近似决定论”:只要近似知道一个系统的运行规律和初始条件就可以足够好地计算出系统的近似行为。可是混沌学中著名的“蝴蝶效应”,即系统演化进程对初始条件的敏感依赖性,却断然否决了牛顿-拉普拉斯决定论的任何翻版(如“近似决定论”)的有效性。美国气象学家洛仑兹在1961年发现,实际上长期天气预报是不可能的。因为即使对于严格确定的气象方程组,初始条件的小误差,也会导致灾难性的后果。诸如珞珈山的蝴蝶拍拍翅膀那样的初始小扰动,经由地球大气系统中的逐级放大,最终可能在南美洲引起大风暴。这种由决定论引出来的混沌,对经典观念的打击是毁灭性的。混沌革命加强并深化了量子革命。

通过量子力学、分子生物学、协同学乃至混沌学的研究,现代科学家越来越认识到,偶然性在自然界具有不容忽视的本体论地位,以及研究偶然性的内在机制的重要性。为恩格斯赞同过的黑格尔关于“必然性自己规定自己为偶然性,……偶然性又宁可说是绝对的必然性”(〔2〕,第562—563页)的辩证论断,得到最新自然科学的支持。正如马克斯·玻恩在《关于因果与机遇的自然哲学》(1951)中所注意到的,量子世界是由因果与机遇联合统治的,其中机遇是有规则的。同样,在哈肯的协同学演化方程(如福克-普朗克方程和郎之万方程)中,决定论力项与随机力项是共同起作用的。在混沌理论中,混沌本是由决定论规律引出的内在的无序和不规则性,然而对混沌吸引子的相空间图解研究却表明,即使混沌也有精细结构,其中机遇也是有规则的,偶然性与必然性相互作用的深层非线性机制是可以认识的。从量子力学到系统科学的研究表明,概率统计定律是比严格决定论定律更好的认识工具,但原有的“大数定律”与“统计平均值”等概念对于描述偶然性已经显得太粗糙了,非线性数学该出阵参战了。因为唯有借助于非线性数学才可能认清偶然性起作用的深层结构机制。

当代自然哲学中的系统整体论思想也是相当有革命性的。自从欧几里得、阿基米德以来,“整体=部分和”的公理已经成为背景知识不可缺少的一部分。这一观念也是牛顿的机械论自然哲学的一个基本要素(它与实体主义、还原主义相协调)。然而,一般系统论中的贝塔朗菲原理“整体不等于各部分简单相加的总和”,却断然取消了欧几里得的公理,以整体论取代了机械论的还原主义。量子力学中的全域相关性和粒子物理学中的新奇现象(“基本”粒子分割到一定限度,将出现“部分大于整体”的佯谬)以及生态系统的整体关联性(卡普拉《转折点》,1989)都支持贝塔朗菲的系统整体观。

总之,以现代物理学与系统科学为代表的当代科学革命已经引起了人类自然图景的根本变革,人们有理由期待一种浸透着量子力学辩证法和系统科学辩证法精神的全新的自然哲学的出现。

现在我们转入当代自然哲学的主要疑难及其可能解法的讨论。

鉴于机械论自然哲学所遇到的困难,当代自然哲学所要讨论的主要问题可以归结如下:1.自然本体的性质问题。物理实在究竟是孤立的实体还是依赖于系统场境的存在?“潜在”是否也是物理实在的基本形态之一?究竟是否存在终极实在?2.物理实在所遵循的规律究竟是决定论还是非决定论的?自然系统究竟是必然性还是偶然性所支配的?偶然性应当具有怎么样的本体论地位(是否应当有)?3.所谓“观察者侵入物理事件”的实质是什么?主客二分的合理界限是什么?4.系统整体论与还原主义孰是孰非?5.目的论的新解释问题。自然系统本身能有目的性吗?能代替上帝作为选择主体的地位吗?目的论是否真与机械论势不两立?它又如何与神学划清界线?下面我们将依次详细分析这些问题:

1.自然本体或物理实在的性质问题。

牛顿机械论自然哲学的本体论或实在观的要害就在于实体主义。一切物理实在被认为都有实体性、实存性,自然被等同于实体的集合(简单相加的总和),一种在绝对空间构架中的机械性的存在物。然而,在新的原子科学中,从前认为不容置疑的“实体实存”原则已经失效。明确的电子“轨道”或光子“路径”等经典性观念在量子力学中是不允许的。电子实际上以“电子云”方式存在着,它并没有绝对分明的轮廓,而且只是或然地显现出来。如“测不准关系”所要求的,电子的位置与相应的动量具有天生的不确定性,决不可能同时有确定的值,因而人们决不可能同时测量到其确定的值。所有这些事实,如果从牛顿的经典本体论的眼光来看简直是不可理解的,因为“潜在性”观念完全没有地位。

实际上,现代物理学家海森伯在批判牛顿机械论实在观的基础上,确实发展了一种全新的、更广义的“潜在”实在观。他根据量子力学事实总结出,潜在是介于可能与现实之间的物理实在的新型式,它被认为特别适用于微观客体。海森伯尖锐地指出:“在量子论中显示的实在概念的变化,并不是过去的简单的继续,而却象是现代科学结构的真正破裂。”(〔3〕,第2页)“几率波的概念是牛顿以来理论物理学中全新的东西。……它是亚里士多德哲学中‘潜在’(potentia)这个老概念的定量表述。它引入了某种介乎实际的事件和事件的观念之间的东西,这是正好介乎可能性和实在性之间的一种新奇的物理实在。”(〔3〕,第11页)“事件并不一定是确定的,而是可能发生或倾向于发生的事情便构成了宇宙中的实在”。(〔4〕,第177页)

总之,海森伯认为量子理论意味着实在观念的革命,牛顿机械论的实在观念已经失效。他举例说,几率波、量子态、电子轨道等都与统计期望值相关联,表示倾向性的、潜在的物理实在,这是物理实在的新形式。

现代粒子物理学的新假说把潜在性观念发展到海森伯本人始料所不及的程度。乔弗利·丘(Geoffrey Chew)著名的粒子靴绊学说[2],断然否定了终极实体的可能性,揭示了自然本体的自助的、生成的本性。按照我的看法,它使系统实在论与系统辩证法完全本体论化了!由于任何粒子都可以充当基础粒子,用以构成其他粒子,因此说穿了没有任何一种粒子是真正的“基本粒子”,这就是所谓“基本粒子并不基本”。从根本上说,自然界不可能还原到任何一种或几种终极的实体。说一个质子可以由中子和π介子所构成,或者说它是由Λ超子和K介子所构成,或者说它是由两个核子和一个反核子所构成,甚至说是由场的连续质所构成。所有这一切可能性是同样真实地存在的。应当说,所有这些陈述都同样地正确又同样地不完善。因为真实世界等于所有这些潜在的“可能世界”互相叠加的总和。借用日本物理学家武谷三男的话来说:“作为终极要素的实体——基本粒子本身也是相互流动地相互转化的。这件事变革了以前的物质观,显示了辩证逻辑的正确性。”(〔5〕,第28页)

我们的进一步的问题是:作为自然本体的物理实在究竟是否可以归结为互相孤立的实体?还是从本质上说只能是依赖系统场境的整体全息相关的存在?在对著名的EPR假想[3]的实验检验中所表现出来的量子关联(即远距粒子之间的整体相关性)很好地回答了这一问题。正如美国科学哲学家西莫尼(A.Shimony)所指出:“我们生活在一个实验结果正在开始阐明哲学问题的非凡时代”。而今最新实验结果表明,两个相隔几米且又没有彼此传递信息机制的实体可能被相互纠结在一起,即它们的行为可以有极显著的相关性,以致对其中一个实体进行测量将瞬时地影响到另一个实体的测量结果。这个新奇的实验结果断然否定了爱因斯坦等人(EPR)的预设(即“空间上远隔的客体的实在状态必定是彼此独立的”),却符合量子力学的系统整体观。正如玻尔所注意到的,量子现象是作为整体而存在的,其中所反映出来的内在关联是不可消解的。量子现象的整体性不允许人们对它作机械的切割并把这种切割物认作它自身。因此我们有理由说,量子力学的整体实在观是与系统整体观相通的,量子辩证法与系统辩证法相互渗透,量子革命与系统科学革命相互支持。因此,作为科学革命的结晶,新自然哲学主张,物理实在的部分性质取决于整体,取决于系统的内在关联,从根本上说,自然本体是整体全息相关的存在。

2.决定论与非决定论疑难,偶然性的本体论地位问题。

从前认为不容置疑的机械论自然哲学的“严格决定论”预设,如今在新的原子科学中也已经失效。人们向来认为,自然科学和“自然科学唯物主义”有一个不可动摇的支柱:这就是严格决定论。对自然科学的这种见解,最典型地表现在拉普拉斯杜撰的那个精灵故事中,据说这个精灵(超智慧者)知道世界现况的一切决定因素,因而能够无歧义地得出世界在过去或未来的其他一切状态。这个被后人称作“拉普拉斯妖”的理想实验正是严格决定论的化身。可是,现在在微观领域里发现了与这种严格决定论原则相违背的种种反常事实。简略地说,热学与分子物理学的研究表明,气体分子运动是包含不确定性的自然进程,由于初始条件捉摸不定,单个分子的运动状态成为纯粹的偶然事件。分子运动论乃至统计力学的建立表明,概率统计定律也是自然描述不可缺少的一种基本形式。

强调概率统计定律重要性的科学思想反映到自然哲学中去,就成为“统计决定论”。其要旨可概括如下:对于一些包含不确定性的自然过程,虽然严格决定论不能直接应用,但若应用统计方法研究大量单个偶然事件的平均行为,却可以找出明显的统计规律性。换句话说,这些自然过程在统计平均意义上仍是决定论性的。这是决定论的弱化形式之一。

统计决定论的科学基础在于经典统计力学。统计力学的基本出发点则在于,认为尽管大量分子的集团行为满足统计规律,但从底层基础而言,单个分子(单个过程)仍遵守牛顿定律,满足严格决定论。这样,统计决定论并不把不确定性归因于基础规律的不同,而是把它归因于初始条件的难以捉摸(即人类知识的不完备性)。因此,统计决定论只是严格决定论的补充形式。

然而,将概率统计观点真正贯彻到底,最终导致量子物理学的兴起,而测不准关系的发现则使严格决定论沦为无意义的空想。

在现代科学家中第一个对“非完全决定论”(即under-determinism,这个词的不恰当的替代词是indeterminism,即非决定论)有十分清醒认识的是哥廷根学派的马克斯·玻恩。他在名著《关于因果和机遇的自然哲学》中对非完全决定论作了比其他量子物理学家(如玻尔、海森伯等)更为系统和透彻的分析。通过对玻恩文本的适当解释、调整与转译,我们可以提炼出对当代自然哲学极有价值的内容和决定论/非决定论问题的辩证解。〔7〕

非完全决定论的最主要或最有特色的一种表现形式,是与量子力学相应的概率决定论。其要点如下:(1)单个(量子)过程内在地是几率性的、非决定性质的;(2)“自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。”(〔8〕,第9页)(3)机遇律是自然律的终极形式,偶然性有规则,“它们是用数学上的概率论表述出来的。”(〔8〕,第7页)

关于自然界究竟是由必然性还是偶然性所支配的,是决定论性还是非决定论性的那个争论,波普有一个著名的比喻:“云和钟”。“云”就是天上的云,代表极端不确定性,它非常不规则、毫无秩序又有点难以预测;“钟”就是家家都有的时钟,代表高度的确定性,它非常有规则、有秩序又是高度可预测的。这是两个不同的极端,一端变化莫测,另一端高度精确。一般的自然事物往往处在这两个极端之间。波普用“所有的云都是钟”(当然也可以说“所有自然事物都是钟”)表示决定论,用“所有的钟都是云”(当然也可以说“所有自然事物都是云”)表示非决定论。波普终于认识到,人类理性需要的是“处于完全的偶然性和完全的决定论之间的某种中间物,即处于完全的云和完善的钟之间的某种中间物。”(〔6〕,第239—240页)这种完全的偶然论(非决定论)和完全的决定论的中间物,我们可以恰当地称作“非完全决定论”,它意味着对偶然性与必然性、因果与机遇的某种辩证综合,这就是当代自然哲学对这一争论所作的正确解。以上我们是借用M.玻恩与波普的话,经校正、转译纳入自己的概念框架,并用以阐发自己的“非完全决定论”观点。〔7〕

现代生物学和生物微观控制论也为非完全决定论提供新的佐证。莫诺在其名著《偶然性与必然性(略论现代生物学的自然哲学)》中,从分子生物学的材料出发,有力地抨击了严格决定论,并为恢复偶然性在自然哲学中的本体论地位付出极大的努力。莫诺是这样说的:

当偶然事件——因为它总是独一无二的,所以本质上是无法预测的——一旦掺入了DNA的结构之中,就会被机械而忠实地进行复制和转录,……从纯粹偶然性的范围中被延伸出来以后,偶然性事件也就进入了必然性的范围,进入了相互排斥、不可调和的确定性的范围了。因为自然选择就是在宏观水平上、在生物体的水平上起作用的。自然选择能够独自从一个噪声源泉中谱写出生物界的全部乐曲。(着重号为引者所加)(〔9〕,第88页)

莫诺这段话应当看作关于生物自然界的非完全决定论,关于极小几率的偶然事件向极严格规律转化过程的生动说明。特别是最后那句话是说明生物界的偶然性与必然性的相互联系、相互作用方式的绝妙比喻。当然,由于莫诺有时十分不恰当地将严格决定论与辩证唯物论混为一谈,应当注意他的言论本身具有两重性。(〔10〕,第324页)

非完全决定论的内容还由于系统科学的兴起而得到了进一步丰富和加强。有人因之称作系统决定论。其要旨可概括如下:

一般的自然界的复杂系统(在自然哲学中姑且撇开社会系统),不能由它的构成要素和子系统通过简单相加和线性因果链无歧义地决定其整体功能和行为。但系统的存在与演化仍有相当确定的规律可循,机遇与因果共同决定着系统的存在和发展,因而系统在整体上仍有决定性。

具体地说,系统演化的主要机理就在于机遇性涨落、反馈和非线性作用。人们常喜欢将借助于系统科学特有的资料所认识的辩证法,称作“系统辩证法”。系统科学从自己的角度阐明了因果与机遇、决定性与随机性的辩证法:自组织系统作为远离平衡态的开放系统,以偶然的随机的涨落为诱导,通过正反馈和非线性放大,某一涨落在矛盾竞争之中取得支配地位,成为序参量,于是使系统的演化纳入必然的轨道,建立时空、功能上的新的有序状态。系统辩证法与矛盾辩证法在自组织动力学机制的解释上是高度一致的:当自组织系统处于不稳定点时,系统内部矛盾全面展开并有所激化,与各种子系统及其要素的局部耦合关系和运动特性相联系的模式和参量都异常活跃,各种参量的涨落此起彼伏,它们都蕴含着一定的结构与组织的胚芽,为了建立自己的独立模式并争夺对全局的支配权,它们之间进行激烈的竞争与对抗,时而“又联合又斗争”,最后才选拔出作为主导模式的序参量。非完全决定论在协同学的描述系统演化的数学方程中也得到反映。如郎之万方程(描述布朗运动的)和福克-普朗克方程中,概率论描述与因果性描述共处于一体,随机作用项与决定论作用项被综合在一起,偶然性与必然性因子被综合在一起。从自然哲学看,它们体现了机遇律与因果律的辩证综合。

3.物理事件与观察的关系、主体-客体相互作用问题。

从前认为不容置疑的“客观事件与任何观测无关”的自然哲学信条,如今在新的原子科学中同样也正在失效。正如海森伯所指出,经典物理学的真正核心,也就是物理事件在时间、空间上的客观进程与任何观测无关的信念,由于许多量子实验的发现而受到冲击。而现代物理学的真正力量就存在于自然界为我们提供的那些新的思想方法之中。因此,再指望用新实验去发现与观测无关的“纯客观事件”或不依赖于观察者和相关参照系的“绝对时间”,就无异于指望极地探险家在南极圈尚未勘查过的地方会发现“世界尽头”,那只能是不切实际的幻想。(〔4〕,第4页和第9页)对原子、电子那样的客体的任何一次射线照射或观测都足以破坏其初始状态,而且由于或然性和不可逆性,这种状态不可恢复。

玻尔为量子力学所作的“互补性诠释”中一个最基本的思想是:观察者(主体)与被观察者(客体)之间的严格划界是不可能的,因为在实际过程中两者处在紧密相连的相互作用之中。无论是纯粹的“主体”即可以)“无干扰”地进行观察的观察者)或是纯粹的“客体”(可以绝对隔绝外界作用而界定被观察系统的孤立状态)概念都只是经典物理学所作的理想化,而这两种理想化既是相互补充又是相互排斥的。〔11〕这就是玻尔著名的“我们既是观众(观察者),又是演员(被观察者)”辩证论断的真实含义。

实际上,从当代自然哲学的眼光看,这是很自然的:人(观察者)本来就是自然(被观察者)不可分割的一部分,我们只能用一种内在化的眼光来看待自然,而不可能象上帝那样用完全超脱的外在化眼光看自然,这就是问题的症结所在。

正如罗森菲尔德所指出,所谓“观察者介入原子事件进程”的局势,容易产生科学事实的客观性被败坏的假象,因此我们必须与机械论和不可救药的唯心主义划清界线。罗森菲尔德本人正是以辩证法为武器在与机械论和唯心主义划界的过程中阐明了观察者与物理事件的辩证关系的客观性质。(〔12〕,第140页)海森伯说得很分明:“量子论并不包含真正的主观特征,它并不引进物理学家的精神作为原子事件的一部分”。(〔3〕,第22页)可见,“客体行为与观测有关”原则并不意味着我们可以抛弃客观实在而接受主观主义。

4.系统整体实在观问题。在阐述以上各个问题的过程中,我们实际上已经阐明了整体实在观的基本观点:“整体不同于各部分机械相加的总和”。自然本体是依赖于系统场境的存在、处在相对相关中的存在,是整体全息相关的实在。正如D.玻姆所指出的,按照量子概念,世界是作为统一的不可分割的整体而存在的,其中即使是每个部分内在的性质(波或粒子)也在一定程度上依赖于场境。其实,人本身就是自然的产物,自然不可分割的一部分,人只能作为参与者并在相互作用过程中用内在化的观点来理解自然本体。只是在系统及其诸要素之间的相互作用可以忽视的情况下,还原主义才是近似地有效的。

5.自然本体目的性的(自组织解释)问题。简单地说,当代自然哲学的目的论观是亚里士多德内在目的论的复活和发展,是现代系统科学目的论观的升华。宇宙象是一个有机统一的整体,自然系统(包括生命系统和非生命自组织系统)的结构、功能和演化过程的合目的性可以通过自然本身的自组织机制的作用得到合理解释。〔1〕

例如,自然选择的实质问题是由生物哲学所提出的一个重要问题。按照生物控制论的初步解答,关于生物进化的自然选择机制实质上就是一种以偶然的突变为素材,通过反馈调节的最优化控制机制。艾根的超循环理论则进一步明确,在大分子的自组织阶段,在生化反应的超循环中选择价值高的突变不断通过过滤和正反馈放大,形成功能性的组织,强化、优化并向更高水平进化。这里,一方面自然选择表现为自然本身的纯物质性的有规则的相互作用过程,但它不同于牛顿的机械因果性模式,因为其中突变与选择机制、机遇与因果是辩证地联合起作用的;另一方面,尽管它排除了自然神力的干预,却仍然是合目的性的过程,因为它有自引导的、自动调节的功能(使物种或分子拟种适应环境)。这样,按系统辩证法重新解释过的合理的目的论又能与神学划清界线。

正如我们已经看到的,20世纪早期的相对论量子论革命向统治思想界长达二三百年之久的机械论自然哲学,提出了全面的诘难和挑战,并给予毁灭性的打击。当代自然哲学正是在克服旧自然哲学的危机,在回答新兴自然科学所提出的诘难和挑战的过程中逐步建立起来的。20世纪中叶以来以系统科学群为代表的新兴科学的迅速发展,丰富了当代自然哲学的内涵,加速了人类自然图景革新的步伐。

总起来说,当代自然哲学的核心观点,可以简要地重新概括如下:

1.自然本体是依赖于系统场境的、在关系中生成的、流动的实在,作为孤立实体的终极实在根本不存在,“潜在”是物理实在的一种新形式;2.自然系统遵循非完全决定论(即决定论与非决定论的中间物),它是由因果与机遇联合统治的,此两者互斥又互补。偶然性的本体论地位是:它是自然本体本质中的一个规定、一个方面和一个要素。偶然性存在精细的非线性作用机制(由混沌革命所发现!)。3.物理事件与观测有关,人作为自然系统的一分子只能用参与者的身分和内在化的观点来观察自然,绝对的主客二分只是不切实际的幻想;4.系统整体观在总体上比还原主义更为合理,不过为了进行精细的研究,有节制的还原主义仍是必不可少的和有启发力的,两者其实是互斥又互补的。5.自然系统的合目的性可以按自组织观点得到最合理的解释,目的论与机械论也是互斥又互补的。

最后,我们所要强调的是偶然性的恰当的本体论地位问题。迄今仍有不少读者受过时的哲学教科书的影响,把偶然性当作一种外在的、主观的、局部的、非本质的和不稳定的或暂时的东西。其实这种看法有违辩证法的本意,可以毫不客气地说它属于机械论的范畴。通过对量子辩证法与系统辩证法的研究,我们可以十分有把握地说:机遇或偶然性在本体论中恰恰是一种内在的、固有的、普遍的、本质的和永久性的成分。借用列宁论“假象”的话来说,偶然性是“本质的一个规定、一个方面和一个环节”,是“本质自身在自身中的表现”。机遇与偶然性是客观的并且具有自己的非常独特的规律。在新自然哲学中,我们不能再满足于把偶然性看作必然性的“补充形式”的外在化理解,而要比以往任何时候都更加清醒地认识到,机遇与因果相互联结、相互渗透,辩证地融为一体。在非完全决定论中,偶然性恢复了它本来应有的本体论地位,机遇与因果,偶然性与必然性以几率或统计性乃至“混沌吸引子”为中介辩证地联结在一起。在相空间中混沌吸引子的精巧的无穷嵌套的自相似结构,精确而形象地展示出系统演化过程中机遇与因果如何联合起作用的深层非线性机制,进一步丰富了对自然本体辩证内涵的认识。

应当说,这是量子辩证法与系统辩证法对矛盾辩证法的一项贡献,它们本应是相得益彰的。

参考文献

〔1〕桂起权:《目的论自然哲学之复活》,载“自然辩证法研究”1995(7),并收入吴国盛主编《自然哲学》一书,中国社科出版社1994年版。

〔2〕《马克思恩格斯全集》第20卷。

〔3〕海森伯:《物理学与哲学》商务印书馆1984年版。

〔4〕海森伯:《严密自然科学基础近年来的变化》上海译文出版社1978年版。

〔5〕《武谷三男物理学方法论论文集》商务印书馆1975年版。

〔6〕波普:《客观知识》,上海译文出版社1987年版。

〔7〕桂起权:《非完全决定论:因果与机遇的辩证综合》,载“科学技术与辩证法”1991(2)。

〔8〕玻恩:《关于因果和机遇的自然哲学》商务印书馆1964年版。

〔9〕莫诺:《偶然性与必然性(略论现代生物学的自然哲学)》,上海人民出版社1977年版。

〔10〕桂起权:《科学思想的源流》武汉大学出版社1994年版。

〔11〕桂来权《析量子力学中的辩证法思想—玻尔互补性构架之真谛》,载“哲学研究”1994(10)。

〔12〕罗森菲尔德:《量子革命》商务印书馆1991年版。

注释:

[1]正是在这一意义上,梁实秋在《远东英汉大辞典》中,将控制论(cybernetics)译作神经机械学。

第9篇:量子力学和相对论的意义范文

一、易学自然观

《周易》包括《易经》和《易传》两部分,实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的十篇释文已经完全脱离卜筮,建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴,《周易》作为官学传习和研究的对象,被尊称为“五经”之首;汉易已经纳入阴阳五行学说,隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透;进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。

易学对宇宙的基本观点是:阴阳相涵相因、流变会通,构成一个合谐互补的有机整体。

张立文教授在《王船山易学思想略论》〔1-191〕中指出:船山的本体哲学,统体会通于和合。所谓和合者,就是“阴阳未分,二气合一,氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道,形而下者谓之器”,作者认定道器是虚实范畴,虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”,隐不是无,而是潜在,是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”,指有形质的东西,“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知,显指可见可循的事物和现象,隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西;而隐又不是虚无,“道不虚生,则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体,得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。

道和器的关系究竟如何?就逻辑上讲,“形上者乃形之所自生”,因为凡器皆有形,由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲,“当其未形而隐然有不可喻之天则,天以之化”,依此概括二者的关系为:道是器存在的依据;道通过器而表现自己,一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲,是“理不先而气不后”,二者既不存在先后、本末之别,也就从根本上排除了天理、神创的观念。

张教授立足于人文(兼及自然)阐述问题,认为“王船山道器、气关系,充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”,本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学,自然界的物理客体应该分两类,即“形之已成乎物”和“未形”,二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。

小结:易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲,“万物(包括宇宙自身)负阴而抱阳,冲气以为和”;从动态角度讲,“阴变阳,阳变阴,其变无穷”。所谓的易,就是讲阴阳变化之理的学问,即“易以道阴阳”。

二、两种物理学理论

物理学作为一门学术的名称,是从亚里士多德的希腊文著作延续下来的,这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”,亚氏又称其为自然哲学。大约到18世纪中叶,由于学科内容的分化,自然史和化学从物理学中独立出来,18世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么,结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由《自然哲学的数学原理》导出的以数学描述质点运动的传统,后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。

1829年,泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类:物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动,而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”,即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式,精密地描述宇宙一切现象,称牛顿范式;而后者则强调现象的解析格式,轻视对物理原因进行讨论,称非牛顿范式。1840年以后,牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代;与之同时,拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展,使力学成为完全分析的形式,并且以能量取代力的概念体系。本应该由之意识到“根本不存在纯粹的力学现象,实际上运动总是结合着热和电磁的变化,它们也规定运动”〔2-9〕,从而结束牛顿的“力学神话”,可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观,以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异,一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。

19世纪30年代之后,随着实验物理学的成熟,出现了实验物理学和理论物理学之区分;物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用分析法在经验中发现自然过程的普遍特征(即原理),然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据,比如牛顿力学;后者又叫“假说—演绎”法,即先确立“想象的原理”(即“假说”),然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证明,给出的内容与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致,特别是能够从假说来预言现象并得到证实,这种构造理论就愈成功。依据这种分类方法,一般都承认17世纪牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式,即前者采用分析法而后者采用综合法。

三、两类物理客体

牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》,从近代物理学奠基开始,两种截然不同的理论分别传承为两种体系,即牛顿范式——原理理论,惠更斯范式——构造理论,其本质差异不在思维方式和数学形式之不同,也不在是采用数学方法还是实验方法之别,而在于研究的客体分属于根本不同的两类。

以质量对物体进行计量,并假定质量都集中在一个质点,以相互传递力的作用描述运动,是牛顿范式的核心观念;非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象,都不能以质量进行计量,最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关,并且以能量取代了力学概念体系。

而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”,正象无法品尝水果一样,因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系,两种理论的适用范围不同,前者是关于质量系统的理论,后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式(如“能即运动”)〔3-526〕,是产生混乱的肇端。现代物理学已经确认物理客体分两类:宇观上有分立的天球和连续辐射,微观上分粒子和场,粒子物理学分费米子和玻色子,理论物理学称其为物质粒子和相互作用;物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分:“物质”即诸如夸克、电子和缪介子等粒子,以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”〔4-38〕。当代著名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话,不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。

物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括,而应该分为质量和能量两个系统,二者的本质差异有3:1、分立和连续;2、有无静质量;3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有5:1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解;2、无限的(负能电子)海的发现;3、爱因斯坦说:“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”;4、3K微波背景辐射证明“空间”不空;5、粒子物理学的实验发现,绝大多数粒子为瞬息亿变的动态网络。

“全〖ZZ(〗空间〖ZZ)〗充满着相互作用着的各种不同的场”〔2-387〕,这种分布着某种物理量的空间,不同于经典物理学中作为参量的空间。“场从数学上表述了能量局域性概念”,“是一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。即此可知,一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化,动变之因却源于能量系统的作用;而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体,3K微波辐射发现之后,就应该从分类学的角度再增添一种连续态网络;进而将弥散态粒子分为质量子和能量子,如此一来,物理世界图象就会变得非常清晰。

物理客体分物体、粒子、网络三类,分别用质量、电量(或荷质比)、能量计量;人类生活的现实世界属于质量系统(从天球到原子乃至质子、电子),能量系统则是一切运动变化的动力之源;所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络,只有那些稳定的能量子才有现实意义;不同能量子的有序组合构成信息(从质量系统讲,传递信息必须有载体,而对能量系统,信息和载体则合而为一,于此无暇展开讨论),可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。

小结:物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳,冲气以为和”的状态;作为两系统“中介”的弥散态,是演绎世间万象的“大舞台”;何以产生质量和电量,是现实世界存在的最根本机制。

四、时间和空间

无论哲学还是物理学,时间和空间都是一对非常重要的范畴,同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16世纪之前,基本上没有留下多少值得关注的重要论点;牛顿为了创立完整的力学体系,不得不提出人类历史上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动,时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流;时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。

现代物理学的发现则是:“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”〔2-328〕,场不但“是某种物理量的空间分布”,还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。很显然,时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运动状态的作用量。

依据质能两系统结构论看待,即使在牛顿力学体系中,时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号自然力——重力G=mg,如果没有g作用于m,物体就不会自由下落,很显然g是使m自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比,g可以被称为引力场强,其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后,牛顿力学方程基本上已经不再使用,足以说明牛顿力学非常片面,能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能,根本就不需要力这个概念。

时间和空间究竟指什么?答曰:二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量,恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。

“空间一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中,而是这些客体有着空间的广延性”〔5-112〕。爱因斯坦如果对中国古典哲学稍有理解,就会再说一句:这些客体还有着时间的持续性。这种“物理实在的实际客体”即指能量系统而言。

能量系统虽是连续态,探究其具体作用时却需要量子化。假定其最小单元为h,由ε=hν=h/T可知,只要测出周期T,即可以知道具体的能量值,同理测出波长即可知动量。故而可以说时间和空间是对能量系统两种属性的计量。

董光璧教授猜想对于不同的相互作用,应该“各有其时空结构”,是有道理的。用于电动力学的时空结构已经非常成功,“对于电磁相互作用,相对论提供的时空结构和量子论提供的能量结构,既在逻辑上自洽又与经验相符”〔2-429〕;而对于质量,发挥作用的时空结构有ι2t-2和ιt-1两种,对行星的运行则有R3/T2=K。

小结:时空不是独立的存在,而是用于计量能量系统属性的概念构架。对于物体或带电粒子,不同的时空结构作用于质量和电量可得能量和动量;对于能量系统,只需要用T和λ对基本单元个体计量,即是能量和动量。

五、两种运动

讨论过物理学不应该使用“物质”这个哲学范畴,明确了物理客体分质量、能量两个系统,确立了质量、电量、能量和时空是基本的物理量,并且弄清了时(T)空(λ)可以直接作为计量能量和动量的基本量,不同时空结构又分别是驱动质量或电量的基本作用量之后,还应该讨论一下运动形式问题。

亚里士多德很早就提出自然运动和强迫运动区分之必要,物理学界至今都没有认真对待。所谓自然运动,应该是不受人的干预,不准附加任何人为条件的运动,比如自由落体、自组织系统的变化和行星运转等(下文称绝对运动);所谓的强迫运动当指人为增添了特设条件的运动,比如将物体抬高、摆钟和日常生活中经常发生的许多运动。

牛顿力学除自由落体之外,几乎都有附加条件,将运动定义为一个物体对另一个物体的位移,运动的基点建立在物体对物体的作用(即力)之上,并将物体看作一个质点等,基本上都属于质量系统的相对运动。现代物理学发现的因果关系被破坏,基本上都产生于对绝对运动和相对运动的作用机制之混淆。

“一个钟所处的引力势越低(深),它走得越慢,而那里发出的光在引力势较高处去接收就会发生红移”〔5-92〕,亦即是说原子钟在那里发出的光频率较小,周期变大。如果是摆钟,依据T=2πL/g,由于g变大,周期就必然变小。两种钟的结果居然完全相反,基于什么原因呢?这就恰好能够说明相对运动和绝对运动的作用机制不同,显示的结果就必然会适得其反。由于原子钟的频率直接决定于能量子的频率,属于绝对运动;而摆钟的周期则由作用量g与弹性势的平衡决定,属于相对运动,g变大时相对而言等于固定不变的弹性势变小,故而钟的周期亦随之变小。“量子理论和每一种合理的真实世界观念都冲突”〔6-127〕;“量子力学改变了古典物理学的因果观和实在论”〔2-328〕。这些观念产生于发现了绝对运动和相对运动效果迥异,感到困惑的原因是没有树立起时间和空间“不再是事件在其中发生的被动的背景”,“相反的,它们现在成为动力学的量”〔4-53〕,根源在于没有突破“物质”一元论的樊篱。

问起广义相对论场方程的意义,通常的回答是:“物质和能量要使时空向其自身弯曲”〔4-60〕,反过来弯曲时空的曲率又决定着物体运动的路径。这种表述本来存在一个因果互易的逻辑循环,只需要将误用概念“物质”去掉,就变成了非常明晰的单因(能量)决定单果(质量运动路径)的关系。再如“势函数V表示质量系统对空间任意点的引力作用”〔2-361〕,实质上则是势函数表示任意时空点对质量的趋动作用。作用和被作用的因果关系弄颠倒的原因,许多都出在用相对运动的观念去解释绝对运动;产生这种观念的根源又非常久远和牢固,先是哲学上把物质说成第一性,继而近代科学一开始就决定只研究属于第一性的质量和重量,外加担心宗教神学找麻烦,所有物理学理论就都必须把物质或质量说成是运动变化的起因。依据两系统结构论,动因仅来源于能量系统。

宇观上的星体都是绝对运动,很早很早之前就受到许多哲人的关注,他们的不少观点由于跟相对运动的理论不合,都受到了冷遇。欧拉认为“一切物理过程都是以太与物质相互作用的结果”〔2-180〕,欧多克斯认为“日、月和行星分别固定在想象的匀速转动的天球上,星体本身不动,它们随着天球运动”〔2-51〕,笛卡尔的观点更明确:“宇宙空间充满媒质的旋涡运动,天体被媒质的旋涡推动”〔2-145〕;最直观形象的描述莫过于那个阴阳互动的太极图,那是华夏先民无数代人仰观俯察智慧的结晶。天空中所有星系或星系团无不都是一个涡旋,其中不少涡旋的中心根本就找不到质量(被称为质量丢失的暗物质)。很显然这些涡旋都是能量积累形成的畸变时空,那些特定的R3/2=K的不同旋线上,都可能会有星体在做自然运动,根本就不需要什么引力作为向心力,自然也就没有必要去找切线力的源。

易学中虽说没有“自组织”这个词,王船山却早就讲清了自组织的作用机制。“阳变阴合,乘机而为动静”,“二气之动,交感而生,凝滞而成物我之万象”,如果将质量子和能量子类比为阴阳,这种说法还满有道理的。

小结:运动有相对和绝对之别。因果关系被破坏的原因大都生之于用相对运动的理论去解释绝对运动,根源在于物质一元论不能作为物理学的哲学基础。

六、唯物宇宙观

科学思想作为文化的一部分,在相当长的时间内世界各地都是沿着自己的传统在发展;从16世纪开始,随着西方殖民主义的掠夺,希腊传统的科学逐渐传播到世界各地。如今所说的近代科学,主要指希腊科学传统的扩展,其间也不乏阿拉伯、中国和印度等地科学成果的积累。物理学思想的发展在很大程度上跟古希腊哲学有着非常密切的关系,古希腊哲学的自然观主张人与自然分离。

在古希腊文化传统中,从公元1世纪基督教创立开始,就出现了理性和信仰、哲学和神学的纷争,科学思想的发展亦被打上深深的烙印。基督教成为国教之后,“知识服从信仰”成为教会的基本准则之一,于是就有人提出“学问来源于经验”与之抗衡。

基督教创立不太久,某些护教派发现那些愚昧贫乏的教义抵抗不住古希腊、罗马文化,特别是哲学,就开始从古希腊、罗马哲学中寻找为教义辩护的依据,从而发展出貌似科学的神学,进而宣布真正的哲学和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原则。中世纪的欧洲几乎一切学术都在宗教神学的桎梏之下,自然科学也不例外,布鲁诺被活活烧死,伽利略遭受终生监禁,都因为他们的理论对神学不利。

唯物主义宇宙观针对信仰先于理性提出物质第一性、意识第二性,自然科学总算找到了哲学基础。由于近代科学确定只研究属于第一性的质量和重量,而不研究与感觉有关的第二性,即把意识范畴留给宗教,总算争得了一席之地。当我们立足于现代科学的成果和困惑,去反思物理学发展的历史时发现,把物质和意识的关系视为全部、特别是近代哲学重大基本问题的唯物主义哲学,根本就不能作为物理学的理论基础。为了从神学桎梏下挣脱出来,选择第一性、第二性之分的哲学虽说必要,终归总逃不掉为临时应付而“举债”付出更高的代价。

物质和意识对立,对立的双方是自然和人,这是古希腊自然与人分离自然观的延续。这种哲学适用的范围应该是人天系统,即探讨的中心课题是人与自然的关系;而物理学则属于纯客观地探讨自然界的秩序和原理的学问,亦即是说它只研究物质和物质之间的联系、相互作用和运动变化规律等问题,丝毫不涉及物质与意识关系的内容。故而我们认为,唯物主义宇宙观虽说使物理学摆脱了宗教神学的束缚,而成为一门独立的学科,却不能做为物理学的哲学基础。

自然界是一个有机整体,要探讨其运动变化的规律,就不应该将所有的物理客体用“物质”一个概念概括。因为变化只能发生在至少两种客体之间,如MN和NM;而MM则是永远无法观测的。

“科学史界越来越多的学者认识到,站在现代科学的立场寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险,转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”〔7-2〕,不少人发现了《周易》中保留着自然学的原初形式,可以为科学发展提供有益的哲学启迪。本人沿着这条进路摸索多年,学习探寻的心得是,物理学只有依据两系统结构论的自然观,才可以讨论变与不变。

易以道阴阳;万物负阴而抱阳,冲气以为和;阴变阳,阳变阴,其变无穷;阳变阴合,乘机而为动静;二气之动,交感而生,凝滞而成物我之万象——仅依据上述五句富涵哲理的格言,对物质、时间、空间、运动和因果关系等重要概念做一些简要的剖析,就可以理出一条新的思路。如果依据两系统结构论,对物理学的概念和理论进行一次新的整合与梳理,极有可能会将物理学带出当前的困境。不当之处,敬请各位师长、同仁指正。

参考书目:

1、朱伯昆主编《国际易学研究》第三辑,华夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理学史》吉林教育出版社1994年版

3、《马克思恩格斯选集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金讲演录》湖南科技出版社1995年版

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