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量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

 sijin2013 2019-01-11

司 今(jiewaimuyu@126.com)


量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

量子力學(xué)無疑是20世紀(jì)最成功的力學(xué),但其成功背后也埋下了諸多物理學(xué)隱患,如傳統(tǒng)世界的因果論已不存在,物理規(guī)律確定性的喪失,物理機(jī)制與模型的模糊、物理數(shù)學(xué)化日趨嚴(yán)重、物理新概念層出不窮等問題,這些都嚴(yán)重違背了人們以往對物質(zhì)世界認(rèn)識的常理。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

難怪量子鼻祖玻爾曾說,“所有不為量子力學(xué)感到困惑的人,都是沒有真正理解它” 。

量子力學(xué)發(fā)展也存在一種“滯后”現(xiàn)象,即一種新粒子實驗現(xiàn)象出現(xiàn)時,量子力學(xué)往往可能無法解釋,但它通過補(bǔ)充一些“新概念”又可以解釋這一現(xiàn)象了;也就是說,量子力學(xué)像是一門“馬后炮”學(xué)科!

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

不過,量子力學(xué)始終抓住了基本粒子“自旋與自旋磁矩性”這一微觀粒子本質(zhì)問題,總會使量子力學(xué)理論在新實驗驗證與解釋中“屢試不爽”,因為微觀粒子客觀上就是自旋與自旋磁場并存的“非經(jīng)典粒子”。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

我對量子力學(xué)對一些物理現(xiàn)象的描述是深信不疑的,只是她描述的方法、方式有點“晦澀”、“蹩腳”罷了,但這不能否定量子力學(xué)存在的巨大物理價值及意義。

量子力學(xué)脫胎于經(jīng)典物理學(xué),而我們的經(jīng)典物理學(xué)又存在諸多缺失或缺陷,因此,量子力學(xué)一方面想融合經(jīng)典力學(xué),另一方面又不得不去彌補(bǔ)經(jīng)典力學(xué)缺失或不足的部分,故而會表現(xiàn)出與經(jīng)典力學(xué)“若影若離”的尷尬局面,“新概念”層出不窮問題也就在所難免了。

下面我就從以下幾個方面來剖析量子力學(xué)“為什么會出現(xiàn)新概念層出不窮的現(xiàn)象?”,以供大家參考、交流與討論。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

1、十九世紀(jì)前、后對粒子屬性的認(rèn)識存在巨大差異

19世紀(jì)初,當(dāng)物理學(xué)真正進(jìn)入微觀領(lǐng)域后,我們用牛頓力學(xué)體系所建立起來的質(zhì)點、粒子理論就與我們實驗觀察到的微觀粒子運動現(xiàn)象存在明顯出入,最顯著一例就是經(jīng)典粒子通過小孔或窄縫時作直線運動,而微觀粒子通過小孔或窄縫時卻會作“轉(zhuǎn)彎”運動,即衍射現(xiàn)象。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

我們認(rèn)為,出現(xiàn)這種差異的根原在于經(jīng)典粒子是沒有自旋和自旋磁矩的“宏觀”粒子,且經(jīng)典“小孔”或“窄縫”空間也不存在磁場;微觀粒子則不同,它們不但有自旋和自旋磁矩,而且由帶有自旋磁矩的粒子如電子、質(zhì)子、中子等組成的“小孔”或“窄縫”空間,在較小范圍內(nèi)也會表現(xiàn)出一定的磁場屬性;當(dāng)這些帶有自旋磁矩的微觀粒子通過該磁場空間時,就必然會產(chǎn)生像電子通過磁場時會發(fā)生“轉(zhuǎn)彎”一樣的運動,這就是微觀粒子通過磁場時普遍存在的所謂“洛倫茲運動”和受磁場梯度力的現(xiàn)象。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

但是,經(jīng)典物理學(xué),包括牛頓力學(xué)、經(jīng)典電磁學(xué)等都沒有涉及這方面問題,自然我們對它們的描述就無法再用經(jīng)典物理理論概念了,于是就出現(xiàn)“量子”、“自旋”、“自旋磁矩”、“物質(zhì)波”等非經(jīng)典力學(xué)概念。

同時,我們還應(yīng)該看到,在17、18世紀(jì),由于人類研究物質(zhì)的工具手段落后,對微小物質(zhì)的物理特性也就不能夠進(jìn)行細(xì)致全面的觀察、研究,故對微觀粒子的認(rèn)識只能局限在經(jīng)典力學(xué)范疇內(nèi),認(rèn)為粒子運動應(yīng)遵循經(jīng)典力學(xué)理論,這就是經(jīng)典粒子概念的內(nèi)涵。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

但是,到了19、20世紀(jì)后,隨著科技水平的發(fā)展,人類能夠在在納米級水平上做實驗,研究原子、電子等更微小的粒子及其特性,這時我們就發(fā)現(xiàn)微觀世界的粒子屬性與經(jīng)典粒子屬性存在很大差異,具體表現(xiàn)就是:

1.1.粒子屬性差異

經(jīng)典粒子:只有平動,沒有自旋,也沒有自旋磁矩存在,它們的運動完全遵循經(jīng)典物理學(xué)運動規(guī)律;

量子粒子:有自旋、平動,且有自旋磁矩存在,它們的運動往往不符合經(jīng)典物理學(xué)運動規(guī)律;

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

1.2.空間屬性差異

經(jīng)典粒子通過的小孔或窄縫,空間范圍較大,沒有磁場存在;

量子粒子通過的小孔或窄縫,空間范圍較小,有一定的磁場存在;

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

1.3、運動狀態(tài)差異.

經(jīng)典粒子通過小孔或窄縫空間時,表現(xiàn)出直線運動性;

量子粒子通過帶有磁場的小孔或窄縫空間時,表現(xiàn)出曲線運動性;

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

從上述幾種差異中可以看出,我們不可能再用經(jīng)典力學(xué)概念來描述現(xiàn)代微觀粒子運動,為此,就必須創(chuàng)造出一套不同于經(jīng)典力學(xué)的“新概念”來描述微觀粒子運動,比如,我們說:“經(jīng)典粒子是相對于現(xiàn)代粒子的一個概念,指的是不具有量子性質(zhì)的粒子,也就是說不具有波動性、不服從海森堡不確定性原理。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

具體地說,經(jīng)典粒子的位置和動量(速度)可以同時被準(zhǔn)確的測定、具有確定的運動軌跡,并且經(jīng)典粒子的熱力學(xué)統(tǒng)計規(guī)律服從的是麥克斯韋-玻爾茲曼分布。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

相對的,現(xiàn)代粒子指的是具有量子性質(zhì)的粒子,按照海森堡不確定性原理,它的位置和動量不能同時被準(zhǔn)確地測定、不具有確定的運動軌跡,其運動規(guī)律由波函數(shù)來描述(具有波動性),并且現(xiàn)代粒子的熱力學(xué)統(tǒng)計規(guī)律服從的是波色-愛因斯坦分布或者費米-狄拉克分布?!?span style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; box-sizing: border-box; font-size: 15px; line-height: 0; position: relative; vertical-align: baseline; top: -0.5em;">[1]

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

從這段描述中可以看出,新概念、新原理的涌出就是為了闡述微觀粒子運動與經(jīng)典粒子運動存在差異而制定的。

不過,這里要說明:粒子本不分什么經(jīng)典、非經(jīng)典,只是我們觀察的角度或深入的程度不同而已。當(dāng)然,所謂宏觀、微觀之差別,也是相對概念;就拿經(jīng)典物理學(xué)研究宏觀粒子來說,在現(xiàn)實生活中,經(jīng)典粒子運動能得到宏觀意義上的驗證和應(yīng)用,因此,該理論就可以被認(rèn)為是正確的;但當(dāng)我們用研究經(jīng)典粒子運動的方法去研究微觀粒子運動是就會產(chǎn)生很大的誤差,這說明經(jīng)典粒子理論對研究微觀粒子運動已失去作用,然而我們不能因此就否認(rèn)經(jīng)典粒子理論在宏觀意義上應(yīng)用的價值。

所謂“經(jīng)典粒子經(jīng)過狹縫的時候會沿直線運動”的結(jié)論只是我們站在宏觀角度的看法,但這并不與“微觀粒子具有曲線運動的屬性,即存在所謂的‘波粒二象性’”存在沖突。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

雖然量子力學(xué)認(rèn)識到經(jīng)典粒子與微觀量子粒子的屬性存在差異,但它沒有意識到空間屬性也存在差異,從而造成其運動狀態(tài)出現(xiàn)不同;也就是說,量子力學(xué)仍把小孔或窄縫看作是沒有磁場存在的“經(jīng)典小孔或窄縫”,這樣,當(dāng)帶有自旋、自旋磁矩的粒子通過“經(jīng)典小孔或窄縫”時就不會對粒子運動產(chǎn)生磁場影響,即微觀量子粒子通過“經(jīng)典小孔或窄縫”與經(jīng)典粒子通過小孔或窄縫的運動處境完全一樣,這其實就與把微觀量子粒子與經(jīng)典粒子“等同”了的做法。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

用“經(jīng)典粒子”概念去看待“微觀量子粒子”通過“帶有磁場的小孔或窄縫”,或用“經(jīng)典小孔或窄縫”概念去解讀“帶有自旋、自旋磁矩的量子粒子”通過其空間的運動,都必然會得出“波粒二象性”結(jié)論來。

可見,量子力學(xué)“波粒二象性”認(rèn)識的本質(zhì)還是沒有完全擺脫牛頓經(jīng)典粒子或經(jīng)典小孔空間概念的影響,其描述的物理過程就是給經(jīng)典粒子概念裝一個自旋和自旋磁矩的外套,并配備一駕“機(jī)械波”式的馬車,讓它穿越經(jīng)典小孔或窄縫的思考隧道,可關(guān)鍵時竟忘了非經(jīng)典小孔或窄縫空間也具有磁場性。

微觀粒子“波粒二象性”揭示的是帶有自旋磁場的量子粒子通過小孔或窄縫磁場空間時,會產(chǎn)生“光子洛倫茲運動”,其物理意義是:經(jīng)典粒子+自旋+自旋磁矩+磁場空間—→磁場平面內(nèi)“洛倫茲運動”+磁場梯度下“的自由落體運動”—→粒子運動的“波粒二象性”,對此,施特恩-格拉赫實驗可以給我們有益的啟迪!(具體論述請參閱司今《波粒二象性的本質(zhì)》一文)。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

2、量子力學(xué)是一門“實驗物理學(xué)”

物理學(xué)發(fā)展史告訴我們,物理學(xué)理論體系的建立存在二種方式:

(1)、首先從公理、假設(shè)出發(fā),定義出若干物理量,通過數(shù)學(xué)演繹推理得出若干物理定理,再將這些定理運用到解決實際物理問題中去,由此所建立的物理體系稱作“公理物理學(xué)”體系,如牛頓力學(xué)體系、愛因斯坦相對論力學(xué)體系等。

(2)、首先從實驗、總結(jié)出發(fā),根據(jù)需要定義出若干物理量,建立一定的數(shù)學(xué)模型,然后用于去解釋其他物理現(xiàn)象;若有偏差,則再引入新的物理量定義或修正數(shù)學(xué)模型......如此不斷修正而建立起來的物理理論體系稱作“實驗物理學(xué)”體系,如經(jīng)典電磁學(xué)、量子力學(xué)等。

牛頓力學(xué)體系是從公理(三定律)體系出發(fā),先確定質(zhì)點所在位置,再通過定義速度、加速度等概念來研究引起物體狀態(tài)變化中力的問題;

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

狹義相對論力學(xué)體系則是通過光速不變假設(shè)、結(jié)合相對性原理,運用洛倫茲數(shù)學(xué)變換推演,得出質(zhì)量變化、質(zhì)能守恒公式,以此來解決微觀粒子或宏觀物體高速運動問題。

電磁學(xué)是一門實驗科學(xué),它的一些理論不是從粒子運動的物理機(jī)制上得出的,而是通過對電磁實驗現(xiàn)象的描述和總結(jié)中得來的,由此建立的理論是一種“唯現(xiàn)象理論”;

量子力學(xué)也是如此,它首先是從實驗出發(fā),確立量子概念,再引入波動理論來研究自旋粒子的運動問題,因此,量子力學(xué)也只能算是一種“實驗力學(xué)”或稱“現(xiàn)象力學(xué)”。

實驗力學(xué)體系是由實驗現(xiàn)象描述與總結(jié)而建立起來的理論體系,這種理論只能隨著實驗的完善和科技的發(fā)展而隨之改進(jìn),其中,就必然會“制定”出許多“新概念”來。

通過上述比較,我們可以看出:

(1)、公理物理學(xué)體系有一個突出的優(yōu)點,就是它對物質(zhì)運動的描述有可預(yù)知性,且強(qiáng)調(diào)物體運動變化所遵循的物理原理前后統(tǒng)一性,即講究物體運動形成的物理機(jī)制;其缺點是,當(dāng)物體運動條件發(fā)生變化時,往往會出現(xiàn)不符合該體系“制定”的運動規(guī)律;這時就要求適時修改或完善原有的運動規(guī)律描述,以符合現(xiàn)有物體初始運動的條件,但目前物理學(xué)在這方面做得是不夠的!

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

如,牛頓萬有引力G值測定問題,卡文迪許測定G值時用的二個鉛球是處于靜態(tài)的,但當(dāng)它們處于自旋態(tài)時,測得的G值就不同,關(guān)于這方面實驗,江西朱永煥老師作了較全面的驗證;同時,溫度變化也會對G的測定值產(chǎn)生影響等等,這說明牛頓萬有引力G的適用是有初始條件限制的,運動公式成立的初始條件發(fā)生改變,牛頓萬有引力的描述形式也就要作適當(dāng)調(diào)整,但這不能否定萬有引力的普遍存在性;同時,我們還應(yīng)該看到,萬有引力只是一種靜態(tài)場理論,對于運動物體(如自旋與平動)而言,萬有引力的G會不會產(chǎn)生變化?我們沒有深究。其實,牛頓萬有引力公式描述的只是一個物理“函數(shù)”式,因G值會隨物質(zhì)運動組成系統(tǒng)的初始條件不同而不同,如太陽系中的G是一個常數(shù),木星系或原子系的G應(yīng)是另一個常數(shù);但每個運動系統(tǒng)都必須有一個引力常數(shù)G,否則,這個系統(tǒng)就不是一個穩(wěn)定的系統(tǒng);它們的引力常數(shù)G可用同一個物理函數(shù)式來描述,那就是G=ω1ω2/π,具體論述請參與司今《物質(zhì)自旋與力的形成》一文。[2]

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(2)、實驗力學(xué)體系的優(yōu)點是不受物體運動初始條件變化的限制,因沒有公設(shè)條件存在,僅從現(xiàn)象出發(fā),總結(jié)規(guī)律以用于解釋其他現(xiàn)象,如有錯誤,可以立即修訂,從而表現(xiàn)出巨大的靈活性和適應(yīng)性。

但實驗力學(xué)體系最大的缺陷就是沒有一個完整的系統(tǒng)性,不講物理機(jī)制,往往會得出前后不一致、不自洽的結(jié)論。

如,電磁學(xué)中“洛倫茲運動形成的物理機(jī)制”到現(xiàn)在還沒有人能真正能揭示出,電子電荷與磁子磁荷是如何產(chǎn)生的?電、磁荷存在不存在真正的統(tǒng)一?等,這些問題都是實驗物理學(xué)體系無法真正揭示出來的。

又如,量子力學(xué)就是一個“不講機(jī)理”的物理學(xué),什么新奇的微觀實驗現(xiàn)象一旦出現(xiàn)就都往它肚子里裝,但又不研究為什么?如量子糾纏,只強(qiáng)調(diào)根據(jù)量子場原理就可以得出量子糾纏,但曾不去深究“量子們”為什么會糾纏?

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

再如,電子磁矩問題,量子力學(xué)就是從經(jīng)典電磁學(xué)中直接“移植”過來的概念,但電子在線圈中運動與電子繞原子核運動應(yīng)存在本質(zhì)性差異,如此“移植”得出的電子電子磁矩到底是什么物理含義?量子力學(xué)也沒有去深究。

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我們的看法是,電子軌道磁矩就是電子自旋所產(chǎn)生的自旋磁荷到原子核質(zhì)心的距離之積,即荷動量矩,且μ=qm.r,因為我們通過qm=q.v變換,最終就可以得出電子軌道磁矩就是μ=qm.r 的結(jié)論,具體論述請參閱司今《量子力學(xué)磁矩的含義》一文。

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至于量子力學(xué)給出的電子自旋磁矩是μs=-el/2m,我們就感到有點困惑了,因為目前并沒有發(fā)現(xiàn)電子有內(nèi)部結(jié)構(gòu),即它一直被看作是一個點粒子,那么,它的自旋磁矩為什么可以用軌道磁矩形式來描述呢?對此,量子力學(xué)諱而不言!并將之定性成粒子所具有的”內(nèi)稟“屬性......

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其實,量子力學(xué)對自旋磁矩的含糊描述,充分反映了現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)存在缺失或說缺陷問題,因為自旋是一個與空間大小無關(guān)的量,而磁矩則必須與空間r有關(guān),故現(xiàn)代物理學(xué)對自旋描述是存在缺失的,對此,我們給出的思路是:拋棄自旋體的空間性,用pm=m.ω來定量自旋粒子的磁量,以取代現(xiàn)代量子力學(xué)自旋磁矩概念,這對量子力學(xué)中粒子自旋磁性起源的詮解與應(yīng)用將會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,就此問題論述,大家可參閱司今《一個將萬有引力、庫倫電磁荷力統(tǒng)一的新方法》一文。

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3、經(jīng)典物理學(xué)理論存在缺陷或缺失

3.1.經(jīng)典電磁學(xué)理論存在缺陷

量子力學(xué)雖脫胎于經(jīng)典電磁學(xué),但又不同于經(jīng)典電磁學(xué)理論:

首先,經(jīng)典電磁理論描述的對象——電子,只有電荷性,沒有自旋性;

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

其次,電磁學(xué)著重討論的是電子在宏觀磁場中的運動,沒有涉及微觀粒子磁場空間,如納米級窄縫、原子核等磁場空間;

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再次,電磁學(xué)討論磁場的方法是通過“去質(zhì)點化而”建立起來的高斯磁通量理論,這個理論是建立在體、面等宏觀概念之上的,并不適于質(zhì)點力學(xué)描述問題;因為我們對微觀粒子的體、面等無法精確測量出來,故電磁學(xué)的一些非質(zhì)點的場理論就無法再在量子力學(xué)中適用,結(jié)果量子力學(xué)不得不在尋求質(zhì)點偶極磁子與改變原有宏觀磁場理論的一些定義,以適于描述微觀質(zhì)點在磁場中運動的描述。

因此說,量子力學(xué)在改造”經(jīng)典”中發(fā)展,這正是經(jīng)典力學(xué)、電磁場理論存在缺陷或缺失必須付出的代價!

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

量子力學(xué)雖誕生于19世紀(jì)初的“二朵烏云”中,但“二朵烏云”體現(xiàn)的是經(jīng)典力學(xué)認(rèn)識與微觀世界現(xiàn)象存在嚴(yán)重沖突,這種沖突根源在于:宏觀力學(xué)所描述的物質(zhì)運動是沒有自旋與空間不存在場影響的運動,而微觀世界中,任何粒子運動都是有自旋性和自旋磁矩性的,這種“雙重性”是經(jīng)典力學(xué)根本沒有涉及或全面認(rèn)識到的,而量子力學(xué)正是沿著微觀世界粒子這種“雙重性”思路出發(fā)并發(fā)展起來的。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

同時,在微觀世界中,粒子運動是一種“場源運動”,它不同于電磁學(xué)中將場源看作是靜態(tài)的、產(chǎn)生運動的只是無粒子性的電磁波,即“交變電磁場”。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

場源運動是特斯拉所描述的“動態(tài)場理論”的重要組成部分,但量子力學(xué)只繼承了電磁學(xué)“靜態(tài)場理論”部分,沒有引入“動態(tài)場論理論”,結(jié)果,量子力學(xué)在繼承麥克斯韋電磁波理論后才會得出“真空不‘真’”、“無中生有”的離奇結(jié)論,這種結(jié)論從根本上破壞了物理學(xué)建立的基礎(chǔ)——物質(zhì)守恒定律,這正體現(xiàn)了“實驗物理學(xué)”體系普遍存在的“邏輯系統(tǒng)混亂性”的通病。

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3.2.牛頓力學(xué)體系存在缺陷

牛頓力學(xué)是建立在質(zhì)點概念之上的力學(xué),它可分二個部分:

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

前一部分由牛頓三大定理組成的“接觸力學(xué)”,在這個力學(xué)體系中,物體是沒有自旋與場存在的力學(xué);后部分是由萬有引力定律組成的“質(zhì)量場力學(xué)”,在這個力學(xué)體系中,物體不但沒有自旋,且質(zhì)量場也是一種靜態(tài)場。

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可見,牛頓的這二個力學(xué)體系都無法真正描述帶有自旋磁場的運動粒子通過磁場空間時的運動變化,這是牛頓力學(xué)體系存在的巨大缺陷。

量子力學(xué)雖繼承了牛頓質(zhì)點思想——將粒子看作是質(zhì)點,但又不同于牛頓力學(xué)中的經(jīng)典粒子,于是,量子力學(xué)另辟途徑,沿用宏觀能量的統(tǒng)計學(xué)思想,用“波”概念來描述“質(zhì)點群”運動,即薛定諤波函數(shù)方程;為此,量子力學(xué)就必須“創(chuàng)造”出許多不同于經(jīng)典力學(xué)的“新概念”,如自旋磁矩、概率波、AB效應(yīng)、量子糾纏等新名詞來說明自旋粒子在磁場中運動變化的現(xiàn)象問題。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

當(dāng)然,這種描述不但與牛頓質(zhì)點力學(xué)格格不入,也與電磁學(xué)大相徑庭,結(jié)果將人類對微觀粒子運動的認(rèn)識帶入到困惑、迷茫與“不確定性”之中。

3.3、現(xiàn)代物理學(xué)對物體自旋所產(chǎn)生的物理效應(yīng)認(rèn)識存在缺失

量子力學(xué)是關(guān)于帶有自旋和自旋磁矩的微觀粒子在空間磁場中運動現(xiàn)象研究的力學(xué),它的研究思路是按陀螺運動理論來進(jìn)行的,不過這種陀螺是一種帶有自旋磁場的磁陀螺;從球坐標(biāo)的選擇到莫拉爾進(jìn)動,從自旋磁矩理論到包利不相容原理等,無不體現(xiàn)了粒子自旋與自旋磁矩的重要性來。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

但是,到目前我們的物理學(xué)對“物體自旋會產(chǎn)生什么物理效應(yīng)”問題還是“一概不知”,對“自旋磁陀螺在磁場中運動”的研究仍是“一片空白”,這不能不說我們現(xiàn)有的物理學(xué)理論研究方法與模式存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性缺失。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

上二個問題是微觀世界普遍存在的現(xiàn)象,也是我們深入認(rèn)識微觀世界奧秘的二把“金鑰匙”!特別是“物體自旋會產(chǎn)生什么物理效應(yīng)”問題是目前物理學(xué)必須首先要去澄清的問題,這個問題一旦有了定論,那么,磁的起源、電的來歷、電、磁的統(tǒng)一等問題就都可以迎刃而解了。

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據(jù)我們推理,物體自旋會產(chǎn)生自旋磁荷,且自旋磁荷量大小為qm=m.ω,正是自旋產(chǎn)生的自旋磁荷才使宏觀自旋物體與微觀自旋粒子具有相同的運動模型,我們現(xiàn)在認(rèn)可的盧瑟福“原子行星結(jié)構(gòu)模型”正說明了這一點。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

如果我們能夠補(bǔ)充與完善經(jīng)典力學(xué)的場理論、磁陀螺運動理論和粒子自旋與自旋磁場理論,那么,將來的量子力學(xué)就一定能夠走出“象牙塔”困境,從而融入“新經(jīng)典力學(xué)”——“自旋場物理學(xué)”中來,并為更多人接受、理解與應(yīng)用。

縱觀量子力學(xué)發(fā)展可以看出,每一個新概念的添加都與現(xiàn)有的經(jīng)典理論格格不入,如自旋與自旋磁矩理、AB效應(yīng)、物質(zhì)波、波函數(shù)崩塌、隧道效應(yīng)、粒子糾纏理等,都是我們經(jīng)典物理學(xué)對粒子自旋及其自旋物理效應(yīng)——自旋磁場認(rèn)識存在缺失所造成的結(jié)果。如果我們的基礎(chǔ)物理學(xué)對“粒子自旋會產(chǎn)生磁場”有足夠認(rèn)識,就不會出現(xiàn)量子力學(xué)“新概念”層出不窮的現(xiàn)象了。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

4、量子力學(xué)淺評

量子力學(xué)的最大功績是將經(jīng)典電磁學(xué)廢棄的“質(zhì)點”思想重新以“量子”概念的形式找了回來,并引入自旋和自旋磁矩,用磁陀螺運動方式來研究自旋粒子在微觀磁場空間中的運動。

量子力學(xué)的最大敗筆是引入“波動論”來解說粒子“衍射”現(xiàn)象,其中最不可思議的就是“波粒二象性”、“波函數(shù)”與“幾率波”等概念。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

我們知道,麥克斯韋電磁波是純場波,無粒子組成,而量子力學(xué)物質(zhì)波卻是粒子波,這種波要求粒子不但要“抱團(tuán)”(波包),而且在“團(tuán)”內(nèi)要“上竄下跳”、并隨“團(tuán)”向前運動,這真不可思議!難怪愛因斯坦稱它是“鬼波”!

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

量子力學(xué)的許多怪論都是由波動論引起的,而波動性的定論只是依據(jù)“粒子通過磁場空間時會產(chǎn)生‘轉(zhuǎn)彎’”這一現(xiàn)象推理出來的(即干涉、衍射),但它并沒有真實描述“粒子通過磁場空間時產(chǎn)生運動變化”的物理本質(zhì);也就是說,我們冒然得出“波粒二象性”結(jié)論是“沒有從粒子本質(zhì)入手——粒子有自旋和自旋磁矩性,同時也忽略了小孔或窄縫在一定小的空間內(nèi)(如納米級空間)也會表現(xiàn)出磁場性來”的必然結(jié)果。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

量子力學(xué)“新概念”層出不窮現(xiàn)象正說明我們的物理學(xué)基礎(chǔ)存在一定的缺陷或缺失,它對帶有自旋、平動和自旋磁場的微觀粒子運動的描述存在一定的模糊性與迷茫性。

但量子力學(xué)無疑是一個目前關(guān)于微觀粒子運動研究最深入、最成功的理論,因為它可以為很多微觀粒子實驗結(jié)果提供一種可行的計算方法,但這種方法只能是預(yù)測,即只能給一個事件發(fā)生的概率,不能完全確定該事件會不會真地發(fā)生,這使人們對物理的認(rèn)識產(chǎn)生了懷疑,因為物理規(guī)律在這里已喪失了本應(yīng)具有的確定性。

對此,包括愛因斯坦在內(nèi)的許多物理學(xué)家們都認(rèn)為,量子力學(xué)是一門不完備的力學(xué),愛因斯坦對其概率方面的描述提出了“不拘一格”的看法:概率的出現(xiàn)僅僅是因為粒子運動的一些參數(shù)沒有被指定;如果這些“隱藏”參數(shù)是已知的,那么,粒子運動的一個完全確定的軌跡就可以被定義出來。

量子力學(xué)漫談(2)—量子力學(xué)為什么會新概念層出不窮現(xiàn)象?

我贊同愛因斯坦的這一看法!


參考文獻(xiàn):

[1]、什么是經(jīng)典粒子?百度知道:

http://zhidao.baidu.com/link?url=Jj5JIm40yl9m3bXIBly1sflLLkmCSHDG9qLVNh0WK8_xQknQNc-ywWE5BObGxx4dZnmO19QGKkIevOyUs3JJEd_TGcKtNDIM0EKjwzHu8WC

[2]、司今/《物質(zhì)自旋與力的形成》:中國預(yù)印本網(wǎng)站:

http://www./preprint/main.html?action=showFile&id=2c92828239ffeaeb013b45b5a78c01b2

[3]、司今/《量子力學(xué)磁矩的含義》:中國預(yù)印本網(wǎng)站:

http://www./preprint/main.html?action=showFile&id=2c9282823f190b1d0140fe24d9a2019c


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