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第十章:量子世界的失落

2014-06-09  心住至善

第十章:量子世界的失落

量子力学固然是堂皇的。可是??它还不是那真实的东西。

--爱因斯坦

  尼·玻尔曾经指出,谁不为量子理论所震惊,谁就不理解量子力学。在二十世纪二十年代,当量子理论的蕴涵开始充分显露时,肯定有一股强烈的震惊与迷惑之感,在它的同代人当中久久回响。量子理论不仅与十九世纪经典物理学相冲突,而且它根本地改变了科学家们关于人与物质世界关系的观念。因为按照玻尔对量子理论的解释,“外在”世界的存在不是自身独立的,而是无法摆脱地与我们对它的感知纠缠在一起。


  在开始讨论与量子论相关的问题之前,我们或许应该明确量子理论的实用性。作为量子理论的一个实用分支取得了辉煌的成功,它使我们有了激光、电子显微镜,半导体和核能,它一举解决了化学键、原子以及原子核的结构,电流的传导,固体的机械性质以及热性质,坍缩恒星的劲度,以及一大堆其它的重要物理现象。量子理论现在已深入到大部分物理学科研领域,特别是已经开始渗入到我们的思想。量子力学问世以前,大多数西方科学家认为我们周围世界是独立存在的,就是说世界是由物体(如桌子、椅子、行星、原子)组成的,这些物体就在那里存在着,不管我们观察与否。按照这种唯物主义的哲学,宇宙是这样独立存在的物体的集合,它们合在一起构成了事物的整体。这个关于世界的图象是令人信服的,因为它是一种最容易符合我们对自然常识的理解图象,外部事物的实在性地位并不依赖于一个有意识的个体的观察。但恰恰就是这个关于实在的常识观念,玻尔运动哥本哈根解释的哲学向它提出了挑战。

  玻尔认为:在对某个量子物体实行一次测量之前,就把一组完全的属性委归于它,那是没有意义的。比方说,在光子的偏振实验中,在测量之前,我们不可能确定光子具有什么偏振态,但在测量之后,我们确实可以给该光子赋于一确定的偏振态。类似地,如果我们遇到要选择测量粒子的位置和动量,则不可能在测量之前,就说该粒子具有这些量的特定值,如果我们决定测量位置,其结局是某粒子在某处,反之,如果测量动量,我们就可以得到一个运动着的粒子。在前一种情况里,测量完成以后,粒子就具有动量,在后一种情况中,粒子并无定域。

  这些概念暗示:在光子、电子和其它粒子的微观世界中,存在着一种不确定的要素。1920年,海森堡以其著名的不确定原理量化了这种不确定性。这原理的一种表述与试图同时测量一个量子物体的位置和运动有关。具体地说,如果想要非常精确地指定电子的位置,我们就不得不放弃有关它的动量信息,反过来,我们可以精确地测量电子的动量,它的位置就变得不确定了。恰恰就是试图将一个电子钉在具体地点的作用,对其运动引进了一个不可控制和不确定的扰动,反之亦然。再者,对我们关于电子运动和位置的知识的这种不可避免的约
束,并且不只是实验制作粗糙的结果,它是自然所固有的。显然电子并非简单地同时具有位置和动量。

  由此得出,在微观世界中存在着一种内在的模糊性,只要我们企图测量两个不相容的可观察量(如位置和动量),这种模糊性就会显示出来,这种模糊性的后果之一,就是摈弃了电子(或光子、或任何其它东西),在空间沿特定路径或轨道运动的直观概念。对于遵循一确定轨道的一个粒子来说,每一时刻,它必定具有一个位置和一个速度,但是一个量子粒子不可能同时具有两者。

  测不准性是量子论的基本要素,它直接导致了微观世界的不可预测。每一件事情都有一个原因吗?在日常生活中,我们确信,严格的因果定律指引着弹丸打到靶上,或者,引导着轨道上的行星,沿着空间中一条精确的轨道运行。我们不怀疑弹丸到达靶上时,其着靶点表示着一条连续曲线的终点,曲线的起点在枪管处。对电子来说,情况就不一样了。我们能够识别出发点和到达点,但并非总能推断出有一条连续它们的确定路线,这就是量子世界的模糊性,而双缝干涉实验被认为是显示量子这种奇异性的一个最杰出的证据。

  众所周知,双缝干涉试验是托马斯·扬用来证明光的波动性的一个著名试验。那时,一批杰出的物理学家都把光看作是连续以太空间中的一种周期波动。然而,当迈克尔逊-莫雷试验证伪了牛顿的绝对时空观以后,爱因斯坦否定了以太观,很自然地,依赖于连续以太的波动学说遇到了极大的困难,与此同时,普朗克从数学上证明,光波在某些方面行为可以如同粒子一样--现在我们已把这些粒子叫光子。普朗克认为,光是以不可分的块状或批量的形式传播的。爱因斯坦使普朗克的思想进一步精确化了。他指出,这些光子微粒把原子的电子击离原子,从而在光电管中形成电流。不过,科学家们并不否定这些微粒的波动性,因为德布罗意的理论以及戴维逊和革末的实验又证实了这些微观粒子确实是在波动中存在的。这样,科学家们不得不把两种相互矛盾的性质强加于光,即光具有波粒二象性。

  象光子这样的事物,它既可以显示波的性质,又可以展示出粒子性,或许没有比双缝干涉实验更能显示量子的这种模糊性了。在这个实验里,来自一个很小的光源的光子束向刻有两个窄孔的屏运动,在第二个屏上产生双孔的像,它由不同于原孔的明暗干涉图样组成的,就象穿过一个孔的波遇到从一个孔来的波一样,波同步到达的地方则加强,不同步到达的地方则减弱,这样,光子的波动性便明显地获得证实。

  但是,如果把光线看成是微粒的定向移动形成的,那么再考虑波动性的形成原因便有点奇特了。在宏观情况下,微粒总是从一个起点到一个终点连续地运动。但在微观世界里,假设每一个光子的发射必然在屏上有一确定的对应点,那么光子必然会选择一定的曲线穿过小孔,光子真的会在冥冥之中选择小孔这个方向?电子的运动轨迹又是什么?没有人能真正告诉我们这些问题的答案,看来只可能有一种假设,那就是电子是有意识的,它会选择小孔的方向,并通过屏幕展示它的存在。如果两孔之一被挡住,干涉就会消失,这个干涉图象显然不是单孔造成的,因此,又必须假设电子会知道另一孔的开启情况,但如何知道的呢?按照玻尔提出的解决办法,通过两孔的光线彼此之间有一种难以捉摸的配合,这种配合正是显示量子世界模糊性的最好证据。

  物理学上早已知道,某些过程,如放射性之类,似乎是随机的、不可预测的,虽然大多数放射性原子都遵循统计学规律,但是具体的原子核在什么时候发生衰变却是无法预测的。这种测不准性涉及到所有原子及亚原子现象,因而,大多数科学家在丹麦物理学家玻尔的率领下,都认为原子的测不准性的确是内在于大自然的,机械运动的规则可以适用于寻常的物体,如小球之类,但到了微观原子那里,适用的就是掷骰子的规则了。

  在奇特的量子世界中,没有一个人知道粒子是怎样从一个地方到另一个地方的,物理学们成了记录各种可能性发生事件的几率的赌注登记者。形象地说,量子理论描述的是一种普通的掷骰子规则。当你掷出一枚骰子时,得到1的几率是1/6,得到2的几率也是1/6,现在问到1或2的几率是多少?我想无论是赌徒还是非赌徒都同样地知道答案,显然是1/6+1/6=1/3。在日常生活中,为了得到发生事件A和B的几率,我们只需要简单地把发生A的几率和发生B的几率相加。

  量子理论是一个标准的概率论问题。掷骰子的规律是通过统计决定的,也就是说,我们不可能确定某一次掷的骰子是什么?量子物理学的基本定律就是给出一系列发生事件的几率。虽然我们再也不能象经典物理学那样精确地预言粒子可能到哪儿去,但我们仍能预言它到任一点的几率。于是,经典的绝对决定论被赌徒式的不可知论代替了。一个赌徒是不能知道掷出一枚骰子后会得到什么数,我们也不能预言自然的变化,如地震、龙卷风、阴雨和睛空等等。但赌徒知道在千千万万次的投掷中,得到1的次数大约是1/6,同样,物理学家们也
能预言自然变化的可能性有几种,几率是多少。

  量子力学现已经好几十岁了,尽管在物理学上人们已把它当作理所当然的东西来学,甚至被广泛应用于很多实际的事上。但在哲学上它一直不为哲学家们所理解。按照具有最高批判精神的哲学家们的观念,自然界的因果是有序的,一切现象都可以归结为物质实在的相互作用。然而在物理学中,物理学家们已经用他们精密的实验证据咄咄逼人地证明,不存在所谓的“客观实在”。这样,我们常识的关于实在性质的概念被打碎了,主体与客体、原因与结果之间的界限也模糊了。

  爱因斯坦曾经指出,哲学可以为所有自然科学研究之母。这种说法是可以让人理解的,因为哲学的思辩方法和科学的经验方法都是人类认识自然不可缺少的两条途径,并且两者是相辅相成、缺一不可的。然而就是在这样一个革命的时代,科学和哲学竟相互对立,一方面是科学家脱离了严格的机械的各种宇宙模型,转而把精神看作是在一切物理事件中扮演着一个与事件不可分离的角色;另一方面则是赤裸裸的唯物论,否定自由意识的存在,并把意识视为物质之外的一种东西。这两个学科就象是坐在两列逆向飞驰的火车上的乘客,彼此毫不关心,而只沉浸在对自己目标的追求之。那么为什么会出现这种大相倾庭的结果呢?

  随着科学的进步和哲学界的反省,两派的有识之士已经沟通起来,这里,科学的一元论思想是两者共同的思维经验。按照一元论原则,自然界的一切变化都是由物质的相互作用引起的,意识作为一种客观存在的现象,它体现的只可能是局部的人与整体的自然之间物质相互作用的结果,因果关系所表示的就是个体与整体之间在变化上的一一对应性。因此,意识本身就是一种物质现象,因果关系无疑也是一个科学的观念。然而在二十世纪自然科学的发展过程中,一些追求时髦哲学的科学家为了将自身凌驾在自然之上,竟超越了物质世界的客观实在性,否定了不证自明的因果关系,无疑暴露了他们对哲学的无知。

  自然是在进化中存在的,如果你相信自然进化的物质性,那么空间中流动着不对称运动的物质是必然的,尽管这种物质我们看不见、摸不着,甚至可能用仪器也探测不到,但任何一个有思辩能力的科学家都能够认识到这一点。然而,在现代物理学中,科学家们只注意到他们使用的仪器,却忘记了认识自然的另一种更深髓的武器--具有思辩能力的大脑,这使他们只看到了空间表象上的虚无与对称,却把真实的自然的连续性与不对称抛弃了,其结果是可想而知的,人们始终被一个无中生有的“量子”所迷惑,更不用说找出真正的自然规则
了,相反,却用一个孤立系统中的概率统计规律取而代之,从而严重地阻碍了人类对自然本质的真正认识。

  恩格斯早就指出:“不管自然科学家采取什么样的态度,他们还是受哲学支配。问题只在于:他们是愿意受某种坏的时髦哲学的支配,还是愿意受一种建立在通晓思维的历史和成就的基础上的理论思想的支配”。回顾人类的文明史,人们很早就从实验观察和自身体验中认识到一种无形无象的力量,宗教时代,人们把这种力量看作是上帝的化身,文艺复兴运动以后,科学上又确立了“自然规律神圣不可侵犯”的原则,当时的绝大多数科学家都把上帝看成是统一的大自然规律的表现客体,以前是自然规律决定一切,在科学上则代之于自然规
律决定一切。然而,在二十世纪以后,由于人类沙文主义的泛滥,绝大多数科学家放弃了原来坚定的一元论信仰,而投入到了量子力学那不可知的迷宫。看来,在二十世纪的物理学家中,只有一个人是最清醒的,这就是量子力学的创始人之一爱因斯坦,当玻尔提出了“自由电子”的想法之后,爱因斯坦就给予了坚决的反对,他指出:“非决定论完全是一个不合逻辑的概念,它把主观世界和客观世界混同起来,因此是一种显然荒谬的观念”。

  真正的哲学是苦涩的,它把人归于物质性的规律统治之下,而时髦哲学则迎合了人们的虚荣心,它把人类视为自然界的终极目的,万物的主宰。不过,真正的哲学家都明白,良药尽管苦口,但它能真正给人带来光明,相反,时髦的哲学则象一种毒品,尽管它能给人带来短暂的快乐,但紧接着就是更大的痛苦。其实,二十世纪的科学尤其是物理学已经陷入了这样一个陷阱,科学家们正在否定自然的客观实在性,用时髦哲学代替治疗性的哲学,按照这种所谓的“科学思想”,科学家们可以通过新技术的发现来帮助人类控制整个世界。这样人们便可以毫无顾忌地享受自然。然而,有批判力的哲学家已经明确指出,人类的这种狂妄正在给人类挖掘自己的坟墓,因为人不过是自然的一部分,它不可能超越自然规律而独立存在,如果人类试图否定或超越自然规律,那么,自然规律必将无情地惩罚人类。

  幸而,在二十世纪末,许多科学家和哲学家已经认识到了这一点,他们又联合起来,重新操起了一元论的思想武器,确立了自然规律神圣不可侵犯的原则。在这个规则指导下,科学家们清醒了,西方科学体系的整个理论基础就建立在一个不稳定的佯谬上,这个佯谬告诉我们,量子力学是没有意义的,因为它不可能描述了物质实在。
  自然是统一的,这不仅是指丰富多样的物体在物质组成上的统一,而且也是指所有物体在运动规则上的统一。在这里,连续就是这种统一性的一种象征。因为没有连续,物质之间就缺乏了必然联系的基础,统一就是一个没有意义的概念了。自然界连续的,混沌而无形的统一物质就充溢于无限的宇宙空间,这种统一的物质在西方被称之为“以太”,而在东方则称之为“气”。应该说,东西方的先哲们心目中的统一物质是一切存在物的微观基础,而且这种统一物质是充满生机与活的,或者说是物质和能量的统一体。而到了近代,由于人文主义的兴起,西方这种原始的观念改变了,以太被自傲的人们剥夺了生命,转而变成了一种静止的、死寂的宇宙填充物,而且这种填充物和一切有特殊性质的实体是风马牛不相及的。可以说,正是这种逐渐变形的观念使科学的以太观被否定,西方科学从此也走上了不实在的道路。

  爱因斯坦是最早否定以太观的科学家,当时,他为了寻求实体与能量场之间的统一,不得不否定了以太观,因为混沌的能量场和物质实体在表现上有着极大的差异。不过,爱因斯坦没有想到的是,能量场恰恰是通过实体表现出来的。我们知道,每个实体都有一个产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,在这个过程中,产生、发展、壮大阶段不仅是一个物质的组织过程,而且是一个能量的累积过程,因此,物质实体都蕴藏着巨大的能量,当这个实体不适应环境走向衰退、灭亡的时候,这种能量就会突发出来,并会引起周围混沌物质的重新组织,于是,这种能量就在另一个实体的发展过程中累积下来。如果我们拉长时间和空间尺度就会发现,自然界的事物都是在周期变换中存在的,能量就是通过物质的这种周期组织与离散流通于自然之间。如果我们再缩小时间和空间的尺度,能量场的真实面目就出现在我们面前,它的通过连续物质的周期组织与离散快速传递能量一种紧张状态。显然,如果我们还回自然的本来面目,将以太看作是一种充满生机与活力的统一物质,那么,科学的以太观就出现了,现代物理学不实在的原因就清楚了。

  值得一提的是,尽管爱因斯坦否定了以太观,造成了他理论的不可理解,甚至为量子力学的畸形发展铺平了道路。但是,爱因斯坦无疑是一位很有哲学头脑和哲学眼光的伟大物理学家,在量子力学的发展过程中,他一直坚持了彻底的一元论思想,并提出了许多具有极高天赋的论据来反复试图证伪量子力学,但每一次,玻尔都很快地设法找到了一个雅致而又有说服力的反驳。就是在这种势单力孤的情况下,爱因斯坦和哥本哈根学派之间进行了长达三十年的论战,这种坚持真理的精神无疑更值得敬佩。

  爱因斯坦是在最终的不理解中去世的,也可以说是死不瞑目的,不过爱因斯坦恐怕没有想到的是,给他造成重重困难的正是他自己的相对论。当爱因斯坦否定了以太观以后,人们对自然的认识便失去了从连续性认识的基础。在爱因斯坦的观念中,量子是具有波粒二象性的,认识量子必须从连续性去认识量子的间断性,但在其他物理学家中,量子无疑是被当作一个粒子来认识的,这正是量子力学不完备的根本原因。恢复了以太观以后,量子的本质便清楚了,它不过是一个借助连续媒介周期组织与离散而递进的能量包,根本不具备粒子那样较稳定的性质,这样一来,量子所展示出的奇异性质便可以理解了。

  在日常生活中,我们已经习惯了这样的概念,一个物体的性质,如它的大小、重量、颜色、温度、表面积以及运动,这些都是相对稳定存在的,并且可以从一个地方到另一个地方以连续的方式变化。而量子则不然,它只是一个不断在有序和无序之间周期变换的能量包,在有序状态下,看起来象一个粒子,但它的寿命极短的,马上就会转换为无序的混沌状态,在这时,物质还尚未分化,以统一的形式存在,能量传递就是借助于这种统一的、连续的物质在有序和无序的周期变换中进行的。统一的物质是不会轻易示人的,既使最精密的仪器,也不过是统一物质的暂态形式,因此,我们不可能用仪器探测到连续物质世界的运动。我们所能观察到的只是统一物质的有序形式,量子世界的模糊性正是由于仪器只探测到了物质的短暂的有序状态,而忽视了物质有序形式之间的无序转化过程。

  最初的量子概念是由德国的物理学家普朗克提出的,为解释黑体辅射现象而设想的不连续的能量包。当时普朗克正在从事研究十九世纪物理学一个悬而未决的难题,即关于热辅射的辅射能在各波长上的分布问题。在某些理想状态下,此能量是按照某种特征方式分布的,普朗克证明,只有假设物体以离散包或离散方式发射电磁波,才能对这些特征方式作出证明。他称这种离散包或离散束为量子,当时并不知道为何会出现这种不连续,只是特设地被迫接受而已。

  1905年,量子假说受到了爱因斯坦的支持,他成功地说明了所谓的光电效应,在这种效应中,他观察了从金属表面置换出电子的光能量,为了说明这种具体方式,爱因斯坦被迫将光束看成是后来称为光子的离散的粒子流,光的这种描述似乎完全是跟传统的观点相冲突。按照传统的观点,光(与电磁波一样)由连续的以太波动造成的,它们依据著名的麦克斯韦的电磁理论中的“一环套一环”的方式进行的,而这个理论在半个世纪以前就牢固地建立起来了。光的波动性也早在1801年就被托马斯·扬用其著名的“双缝”装置从实验上予以证实。在对光电效应的解释中,爱因斯坦并没有忽视光的连续性,他认为量子同时具有波粒二象性,并预言了这种波粒二象性可以统一到一个融合体中。为此,爱因斯坦还设想了一种图象:光电子作为奇点而出现,就象静电场的理论遵循电子理论一样,光的电磁场出现是与奇点相联系的,电磁场的全部能量,可以看作是定域于这个奇点上。每个奇点都围绕着一个力场,许多这样的力场彼此叠加,就形成一个类似于现代电磁场的波动场。这样,就不能认为光的波动性与粒子性是根本不相容的了。不幸的是,当爱因斯坦根据光速不变实验否定了以太观之后,就注定了波粒二象性的对立,因此,爱因斯坦也不可能拿出一个合理的理论来解决这一矛盾。

  当我们重新恢复了运动的以太观之后,光的波粒二象性已经可以有机地统一起来了。在我们这个充满着连续的、紧张的、运动的以太空间中,有一类处于临界状态的物质形态,当它受到外在能量激发时,就会组织起来形成一个暂态的有序结构,但当外在能量转化为物质的有序能以后,外在能量的消失又会使这个暂态的有序结构离散,并释放内聚的能量,而这个能量的释放又会重新引起一些物质的有序化,以此类推,空间中就出现了一类特殊的能量运动方式。电磁波就是借助于连续的物质周期组织与离散而进行传递的能量。不过,这种能量形式与其它的能量场方式有所不同,这主要表现在这种能量形式的短暂有序形式是涡漩的有序状态,这使它有时看起来象一个粒子,有时看起来则象波动。需要指出的是,我们的观测仪器的局限是很深的,它只能使我们看到物质的有序形式,但无序的混沌状态却是任何仪器观测不到的,因此,在我们的视野中,量子看起来像一个幽灵,一会从这里出现,一会从那里出现,并且随着环境的干扰不断变换着它的有序形式,这使它一会像个粒子,一会像个光子,不一而足。

  每一种新现象的出现,都会引起人们充分发挥想像力,自由创造出诸诸多多的假说,在这些假说中,如果其中一种更符合实践,那么它暂时就被视为是“科学的”,事实上呢?总有许许多多的伪科学掺杂其中。在现代物理学的发展过程中,爱因斯坦根据光速不变的现象否定了以太观,以后的量子力学站在这个基础之上否定了光的波动说,确立了光的量子说,然而在事实上,人们并不能否定光的波动性,这显然说明了光的量子说是一种唯象理论,但在实践中,当物理学家们利用量子论成功地解释了黑体辅射和光电效应以后,人们已经相当然地把量子看成是一个粒子,并频频地用它去解释其它问题。

  在探索原子结构的问题中,物理学家们一直为电子围绕一个核运动却又不发生辅射而迷惑,因为从麦克斯韦电磁理论知道,沿弯曲路径运动的粒子定会辅射电磁能。如果如此是连续的,那么原子的轨道电子就会迅速损失能量而螺旋地落进核内。1913年,尼·玻尔提出:原子的电子也是量子化的,即量子化的电子可以处于某些固定的能级上而不损失能量,当电子在能级间跳跃时,电磁能以分离的量被释放或吸收。在现代物理学中,这种能量包就被称为“光子”。

  不过,电子以这种特殊方式行动的原因当时并没有揭示出来。直到后来发现了物质的波动性质人们才似乎知道其所以然。德布罗意的理论工作及戴维逊等人的实验工作导致了这样一种概念,即电子和光子一样,既或以按波行事,又可以按粒子行事,究竟如何则取决于具体的环境。按照波动模式,玻尔提出了原子能级对应于围绕核的驻波模式,极其相似于一个腔,这个腔可以使它对不同的分离乐曲产生共鸣,电子波也可以按一些确定能量的模式振动着。仅当此模式变更时(这对应于从一个能级向另一个能级的每次跃迁),才有一个电磁扰
动随其产生,即伴随着辅射的发射与吸收。

  不久,人们就“明白”了,不仅电子,而且所有的亚原子粒子都有其类似的波动性。显然,由牛顿表述的传统力学定律,以及麦克斯韦电磁定律,在原子及亚原子粒子的微观世界中完全失效了。为了说明这种波粒二象性,到了二十年代中期,一个新的力学体系--量子力学--由薛定锷和海森堡独立地发展起来了。

  波动性和粒子性共存,很快导致了关于自然界的一些令人吃惊的结论,最引人注目的就是微观世界似乎违背了一元论的因果关系。可想而知,这样的结果不仅意味着传统宗教中的上帝再也不会干涉我们的自由,还意味着人在自然界起着独一无二的上帝般的功能,这最符合普通人的信仰,以致于量子力学在建立不久便得到了大多数物理学家的认同。不过,这种思想也遭到了不少哲学家和科学家的反对,其中最著名的就是爱因斯坦,他宣称:“上帝是不会掷骰子的”。在他看来,量子力学的统计特征是由于对物理现实描述的不完备造成的。二十世纪最富有哲学意义的论战就是在爱因斯坦和哥本哈根学派之间进行的。

  如果承认了运动的以太观,那么量子论战就应该告一段落了。因为真实的量子不可能是一个稳定的粒子,或者说在极短的时间内可以看作一个粒子,但在另一瞬间却处于混沌状态。量子的运动过程也不会象粒子一样在运动过程中稳定不变,而是不断地在有序和无序的转换中存在。所以,量子力学并没有描述实在的相互作用,它只描述了一种表象,与此对应的它的一系列推论也是没有意义的。

  在德布罗意的预言中,粒子和量子一样具有波动性,而且实验似乎验证了这一点,在这里,我们需要指出的是,实验证明的仅仅是作用结果一样,却不能说明量子和粒子的运动过程一样。根据自然力的统一性,我们能够知道,如果某一个物体的作用量在单位时间内相等,那么不管作用的物质是一个粒子或多个粒子,是离散的物质还是有序的物质,被作用的物体反应是一样的。在量子力学的发展过程中,特别是在认识粒子是否具有波动性的时候,科学家们显然被实验的表象迷惑了,即认为原子是有识别功能的,它能够区别量子和粒子。事实上,物质世界是统一的,原子对外在世界的作用的区别只可能在量上,并且只要物质的作用量在单位时间内相等,它对外表现出的反应是一样的。德布罗意的预言被验证,不是由于量子是粒子的结果,而是德布罗意不自觉地遵循了自然力的统一性这个原理的结果。显然,在这里仅通过实验的表象来推测粒子运动过程的波动性是完全没有道理的。

  自然界是一个普遍联系的整体,引力波在这里起着联系整体宇宙和组成它的每一个原子的纽带作用,它通过质子和中子的生存竞争,不断借助于连续的物质周期组织与离散把质子或中子爆发的能量耗散出去,从而保证了宇宙的秩序成长。在自然界,电磁波是另一种很重要的非线性联系方式,它产生于物质的相错运动之中,并不可避免地受到引力波的复杂调制,以至于出现了非线性联系方式的特殊现象--横波,即统一的物质是在有序的涡漩形式和无序的混沌状态周期变换中存在的,涡漩形式使物质表现出了粒子性,周期变换又使物质表
现出了波动性。光的波粒二象性就是在物质的有序和无序变换中表现出来的。

  引力波和电磁波区别是明显的,引力波倾向于纵波,而电磁波却是横波,虽然两者都建立在连续的统一物质之上,但更微观的引力波决定着电磁波,这使得电磁能量的最小量与引力波能量的最小量对应。在自然科学的发展史上,能量的最小量是通过电磁现象发现的,普朗克首先用一普适恒量H表示这个量,即一个电子的电量,其它的量都是这个量的整数倍。显然,电磁能量如果是这个能量的整数倍,就能得到引力波的优先加强,并保持其原有的能量周期传递;相反,如果电磁能量不是这个量的整数倍,就会遭到引力波的抑制马上趋于衰落。不同的自然力都是通过同一个物质的最小能量相互转换的。

  在量子力学中,所有物体之间的力都是粒子化的线性力,如质子和电子之间的电吸引。事实上,在自然界,绝对的线性力是不存在的,因为每一个粒子都是在反抗周围连续的物质压迫中存在的,它的受力不可能是单向的,而是无数个力的组合。以电磁力为例,电磁吸引和排斥的产生不是机械的两点之间的作用,而是两者在较大的接触面上竞争和协同的结果。当两者通过协同产生较多的有序结构的时候,两者之间就会由于相空间的压缩而在周围物质的压迫之中表现出吸引力;当两者在竞争中促使许多有序的物质离散的时候,其中能量的耗
散和物质空间的膨胀就会使它们之间表现出排斥力。

  量子是微观世界的幽灵,它不断在连续的、脉动的物质空间中产生,又不断在其中灭亡。因此,从表象的仪器观测中来看,它是不确定的,但如果从它形成和离散的原因来看,量子显然不会无中生有地产生,也不会毫无原因地灭亡,而是决定于周围物质的不对称运动。我们知道,宇宙空间的星系、星体,还有他们的微观构件--原子都是在旋转中存在的,而它们空间中的混沌物质不可能完全和它们的中心同步运动,也就是说,空间中的物质都是在层次的相互挤压中存在的,正是这不对称的挤压之中,大量的量子涡漩而生,量子都是在竞争中存在的,这里,引力波动是它们生死存亡的生命线,与引力波动相合拍的量子能够相对稳定存在,而那些与引力波动不合拍的量子就只能重新沦于混沌,并释放它们内聚的能量,而这种能量又会引起周围混沌物质的重新组织,由于宇宙空间在动量势上是相对平衡的,因此,新生成的量子一般都具有和原来一样的性质,这样,在引力波动的促动下,宇宙空间中就出现了一个相对稳定的能量包,这种能量包是依赖连续在空间的混沌
物质周期组织与离散来传递的,而且它的周期都是引力波动的整数倍。

  原子也是一个在旋转中存在的物质漩涡,与不稳定的量子相比,原子是较为稳定的,它的性质也通过众多量子之间的竞争而保持稳定。在原子空间,电子是不会以光速围绕着原子核旋转的,它只不过是在旋转的原子空间中不断生成,又不断灭亡。这里,质子和中子的组合决定着电子之间的竞争,自旋量与之相符的电子则相对稳定存在,与之不符的电子则不得不在竞争中灭亡或溢出原子空间,这样,原子才保持了较为稳定的性质。原子的发射光谱就是在反抗不对称的物质空间中不断耗散自身能量的结果。

  原子空间中涡漩运动的电子与原子空间之外的量子是有所不同的,这主要表现在原子空间的电子的生灭周期总是某一个定量的整数倍,而这个定量是由质子和中子的组合决定的。而原子空间之外的量子则不然,它的生灭周期都是引力波动的整数倍,由于能量总是趋向于它的倍周期方向,因此,原子空间之外的量子很少干扰原子的秩序,而原子空间内的电子则很容易促动外部电磁波的产生。原子空间的稳定性是与它从内到外的层次分不开的,这些层次中的电子从内到外携带的能量各不相同,它表现在越靠近原子核的电子势能越大,但动能越小。电子都是在竞争中存在的,不断有电子在竞争中灭亡,并释放能量,从而保证了整个原子空间动量势上的对称。

  把原子看作一种生命系统,十九世纪末期的诸多难题都将面临着具有生命力的描述。量子理论是在普朗克解决黑体辅射的难题中蹒跚起步的。当时,普朗克发现,只要假设能量是间断发射和吸收的,黑体辅射实验便能得到合理的解释。周期性是自然界的一种基本属性,也只有有了这种周期性的能量耗散方式,各种有序的结构才有可能稳定存在。原子是一个在反抗外在世界变化中存在的一种有序结构,迫于引力环境的压迫,它必须不断地通过竞争和协同释放内在的能量来保持自身的秩序。温度是体现分子之间竞争压力的尺度,温度越高,原子动能越大,它释放的内能越多,这些能量都是通过电磁形式释放出去的,而电磁能量的传播与引力波的谐振是分不开的,因此,它存在一个最小能量,量子的振动周期都是引力波的整数倍。倍数越大,同步性越差,无序度越高。因此,在描述这部分温度较高的量子时,就可以用经典力学中的自由均分原理,这些量子基本是无序的。相反,在描述温度较低、秩序较好的那一部分量子时,由于它们与引力波较为同步,量子受到的谐振力较大,有序程度较高,再用经典的概率论是解释不通的。只有把它们看成是间断的粒子,才能解决这部分频率较高的量子运动。这个当时被称为“紫外的灾难”的难题就是因为人们没有认识到宇宙背景能量作用的结果。

  光电效应是十九世纪末另一大难题,爱因斯坦借鉴了普朗克的能量子假说,提出了辅射场能量在空间中传播时也是分离的,即光本身具有量子性,根据这一假设,他很好地解释了光电效应这一现象。光是一种电磁波,光电子也只可能是暂态涡漩存在的物质团,严格地说,它也是很难称得上一个粒子的,因为这个“粒子”的寿命极短,有能量激发它会转瞬生成,一旦失去能量,它马上就会沦于无序,并向外释放能量,并引起周围物质的再组织,以此类推,能量就通过这种连续物质的周期组织与离散向外传递着。在光电效应实验中,光电流
不可能是粒子的定向移动,它只可能是依赖连续物质周期组织与离散而定向移动的能量包。简单地说,当原子受到光的照射,并且光的频率达到原子某层次的频率时,光电子的离散所释放的能量就能在原子空间激发另一个新的光电子生成,如果这种有一定自旋的能量达不到金属中某个层级量子的自旋量,既使光强度再大,光电子的离散的能量也不可能激发原子空间中某个层次上的电子,因为周期运动的电子只能最大程度地吸收和它周期相同的电子能量,对它周期之外的能量吸收极小。当原子空间中的电子受激辅射时,就会在连续的物质空间引起一系列能量的周期递进,这能量是一份一份的,就象置换反应一样,一个光电子的无序化就会在空间引起另一个新光电子的生成,以此类推,能量就可以传递到阴极,并在电路中形成光电流。电磁波是以光速运动的,几乎上不需要时间,因此,光电照射与光电流几乎是同时的。

  在我们这个世界上,原子是最小也是最稳定的有序结构,它是在反抗周围物质空间的不对称运动中存在的,并因此表现出它秩序井然的层次性。在现代物理学中,人们是从原子的发射光谱分析出原子那象太阳系组织一样的数学规则性,这些规则是质朴的、简单的,这就是物理学上有名的平方反比定律。这个定律说的是,假如质子和电子之间的距离加倍,二者之间的电引力就降低为原来的1/4,假如二者之间的距离是原来的三倍,二者之间的电引力就降低为原来的1/9,以此类推。这种井然有序的规则性也可以在引力中看到,例如,行星和太阳之间的引力就是这样,平方反比定律导致了太阳系的引人注目的规律性,这些规律可以用算式表示,运用这些算式就可预测到日食、月食以及其它天文现象。在原子中,这些规律通常被看作是量子性质的,表现为能级的排列和发射的光谱。但太阳系的规律性和原子的规律性都来自平方反比定律的质朴性。

  明白了原子的结构以后,物理学们接着就开始了探寻原子内部的几种不同的力,如原子核内部质子与中子之间的吸引力,是这种引力阻止了质子之间和中子之间的排斥力,人们把这种力称为强相互作用力,还有一种弱得很多的力,人们把它称为弱相互作用力,是它导致了某些不稳定的核粒子发生衰变。今天的物理学家都是在量子论的框架中来研究核作用力的,他们倾向于从粒子内在性质来理解自然力的来源,这些力是线性的,来源于粒子之间,就象太阳中跨越一无所有的空间作用于地球一样。然而,科学的不断发展却证实,没有连续的
物质对力的传播,任何两个物体之间是不可能产生力的作用的。由此可见,大多数物理学家仍旧没有摆脱超距引力的俗套。

  自然界是连续的,连续的统一物质就充溢于无限的宇宙空间,连续的物质是在不对称运动中存在的,原子就是在反抗这种不对称的物质空间中存在的,因此,原子并不象通常人们想像的那样是死寂的、不变的,它是一个充满生机与活力的生命系统。站在这样的基础之上,以往不可理解的种种自然力已经迎刃而解了。现在我们已经知道,从本性上来讲,任意两个粒子之间不可能存在吸引力,但可以通过相互协作产生新的有序组织而对外表现出吸引现象。在原子空间中,物质分布是不均匀的,但同时又是连续的,这表现在从中心到它的无限边界物质密度越来越小,连续连续的物质分布中存在着层次。层次的存在不是偶然的,而是物质之间的竞争和协同造成的,通过竞争,一些要素不断沦于无序,从而在连续的物质空间中产生一种特殊的非线性联系方式,中心要素就是通过这种方式不断把混沌物质组织起来,又不断地把内在的能量耗散出去。因此,质子对电子的吸引力不是天赋的,而是通过对混沌物质向它的不对称运动形成的表像。同样,质子和中子之间也并没有什么无中生有的吸引力,它们是在反抗外部空间的混沌物质巨大的压迫之下结合起来的,原子核的椭球形显然表明了质子和中子的无奈。在原子核中,质子和中子的区别不是定性,它们在质量上的相似性就说明了它们之间的相通性,它们的区别只是它们在原子核中的位置所决定的。

力在普遍上有引力和斥力之分,尽管表面看起来它们是相互矛盾的,但从本质上来说又是统一的,它们就统一在物质朴素的组织与离散之上。如果两个相互作用的物体可以通过协作不断产生新的有序组织,它们之间相空间的压缩使它们之间表现出了引力现象,如果两个相互作用的物体相互离散对方,它们空间中物质有序向无序的转化将使内在的能量向外释放,于是相空间的膨胀使它们之间表现出排斥现象。自然力大小差异是很大的,但这不是由于力本质性质上的区别,而是离散或重组的物质量能力大小所决定的。如电磁力是由在有序与无序周期变换中存在的连续物质相互作用引起的,它力的大就远大于万有引力,因为引力波动是纵波,即物质在单向上离散与重组,这使它组织起来的暂态结构较为松散,这从本质上促使了它只表现出引力,而且引力较小,而电磁力则不然,它既可以使物质从暂态的有序向无序转化,又可以使混沌物质向有序转化,这使它表现出了力的双向性,而且它的暂态结构是涡漩的有序状态,其质密程度要远大于引力波动中的有序状态,所以,电磁力大于万有引力是必然的。

  科学一直遵循着还原论思想来揭示大自然的规律性,他们把复杂的系统分解为较为简单的两体问题去研究。但在实际的自然中,没有哪一个力是单独来自两体之间,自然界是连续的,每一个物体都是在反抗无数微粒的压迫中存在的,因此,自然力的本质是反抗力与协作力,现代科学把自然力机械地定义在两体之间,这就不可避免地把物质定性,最终出现了大相倾庭的种种自然力。事实上,根据自然力的统一性,我们很容易知道,自然力的本质是物质世界的不对称运动,它统一在每一个系统对内在和外在的不对称不断的反抗之中。

  二十世纪物理学的发展仍是对称基础上的继续,在对称的基础上,自然秩序是不可能产生的,也不可能存在,这显然说明了物理学发展的畸形,但物理学家们是相当自傲的,他们孜孜不倦地沉醉于实验之中,但求有一日可以从中挖掘出质朴的自然规律。遗憾的是,大自然并不轻易显示出它的真实面目,既使我们观察仪器的精度再高,它也只不过是我们所要观察的物质组成的,用具体的东西去观察它的本源显然是不可能实现的。况且,物质世界的规律不是什么具体的东西,而是一个无形无象、无所不在的规则,这个规则是物质的内在本性,同时也是无限广大的自然。

 

 

 


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