|
上帝掷骰子吗？它让人立刻想起上个世纪三十年代的那场世纪大辩论：【量子力学完备吗】？那是一场堪称物理学史上最激烈、影响最深远的学术争论，辩论双方是大名鼎鼎的爱因斯坦和玻尔，业内人士普遍认为争论以爱因斯坦失败而告终，对此本人一直持保留态度。很显然，作为现代物理学两大支柱之一的量子力学，它的确存在诸多不完善的地方。 爱玻大战后，质疑量子力学进入了长达半个多世纪的冷战时期。近年，随着现代科学的不断发展，因量子力学不完备而引发的科学矛盾亦愈发突出，越来越多的研究者重新点燃火把，加入到反量子力学的队伍中。是借助数学手段对其进行修补？还是彻底推倒重建？本人主张彻底革命，打蛇就要打七寸，直接铲除量子力学的老根【薛定谔方程】。 十年一剑、一剑封喉，今天终于可以向世人交上一份自认为满意的答卷：量子力学100%错了，不是99%。我相信，这是一篇具备最基本科学素养的读者都能读懂的科学博文；我相信，这是一篇具备最基本是非判断能力的读者都能做出正确判断的科学博文；我还相信，这是一篇足以改变人类科学进程的科学博文。同时，希望这篇博文能引发读者一些思考，比如，数学与物理学的关系？物理学理论应该建立在怎样的基础之上？微观世界是复杂、不确定的，还是简单和确定的？如何进行科学的质疑和创新？
阿基米德曾经说过：给我一个支点，我将撬动整个地球！ 今天我说：给我数字“1”，我能撬倒百年量子力学大厦！ 下面，是见证奇迹的时刻！
一、严谨的数学逻辑，荒诞的物理结果
很难想象，如果物理学研究没有数学，现在物理学工作者不仅把数学作为辅助工具，很多人已经把发现宇宙奥秘的希望也寄托到数学上。其实，任何工具都是双刃刀，数学在物理学研究中也只能是一种工具，把它凌驾于物理之上，让数学替代人脑思考，并希望数学能借你一双慧眼看清纷绕的微观世界，这是一种完全投机的研究行为，不宜提倡。量子力学的错误，就是物理、数学关系错位酿成的恶果，薛定谔方程：成也数学败也数学。 下面我将举例说明，所谓严谨的数学并非绝对可靠。假设式（1.1）是个纯数学方程（m, v, e, r是变量，E是常数），现在让我们做了一件看似愚蠢的事情：在方程两边同乘以数字“1”，问：方程改变了吗？
没有！相信大家的答案是一致。接下来，如果这是一个描述真实物理系统的方程，我们也在方程的两边同乘以“1”，方程改变了吗？各位，请认真思考后再回答。提醒：量子力学一切错误的根源就在这里！
为了方便，以图1的氢原子为例进行讨论。根据经典理论，氢原子电子的运动方程可用（1.2）式表示, 其中T是动能，V是势能，m是电子质量，v是电子的速度，e是基本电荷，r是电子到原子核的距离，E是电子的总能量。当我们把数字“1”乘以方程（1.2）的两端，将得到（1.3）的新方程。
显然，方程（1.3）完全不同于方程（1.2），由于新增了x和y两个变量，所有物理量都可能被改变。有读者一定会认为这是变戏法，凭什么无缘无故地增加两个变量？其实这里涉及到一个被所有人忽略的重要问题：把“1”乘入方程，要不要对“1”进行分解？ 如何分解？我把这个问题称为“1”变换。 由于方程（1.2）的每一项都包含两个物理量，所以，不能简单地“1”乘了事，如何乘？我认为应该根据具体情况，对“1”进行分解。对氢原子系统，可采用最简单的线性分解：1=x×(1/x)，1=y×(1/y)，这里x和y是大于零的任意变量。不难看出，当且仅当x=1, y=1 (即1=1×1)时，方程（1.3）与（1.2）相同，研究系统才没有被改变。 谁能想到？最简单的数字“1”，能让你不知不觉中改变了原来的物理世界。通过“1”变换，方程（1.2）的物理量都变成了不确定。我们还可以让物理系统变得更面目全非，比如，在能量守恒方程（1.2）两边同时乘以随时间和空间变化的函数Ψ(r,t）(单值、连续、有限、不为零)，薛定谔就是这么玩的！下面，我们先看看薛定谔是如何得到著名的薛定谔方程。
二、一夜情人怀，百年波动情
科学网邢志忠博主曾写过一篇很有趣的博文“薛定谔老师的生活作风问题” ，博文中提到：薛定谔老师最富于传奇色彩的要数在情人的怀抱里写出流芳百世的“薛定谔方程”。公式（2.1）就是被认为可与牛顿第二定律相媲美的薛定谔方程, 其中Ψ(r,t)就是传说中的波函数。
各位一定好奇，薛定谔方程到底怎么来的？薛老师就不告诉你！有八卦说是“情来之笔”，也有说是“神来之笔”，不知是被情所困、还是被神所扰，反正全世界每天都有人试图去推导它。遗憾的是，包括薛定谔自己后来提供的两个推导都被证明是错误的，这大概也算科学史的一个奇闻吧！ 多年前，本人就发现薛定谔公式不能推导只能拼凑，因为我们根本就不知道波函数是神马，怎么推？拼凑薛定谔方程就容易多了，只需要本科物理知识，再加上5分钟的时间。下面请欣赏本人的拼凑过程。 要凑出伟大的薛定谔方程，仅需要三样东西：(a).（2.2）式的能量守恒；(b).（2.3）式德布罗意物质波假设（教材一般用波长形式），式中h带帽的叫约化普朗克常数，ω是圆频率，k是波矢；(c).（2.4）式经典平面波方程。
作为试探解，假设（2.4）也是自由电子的波动方程（波函数），把（2.3）和（2.4）结合起来，就得到（2.5）式的自由电子波函数。把（2.5）直接乘入式（2.2）的两端（根据“1”变换，这是不允许的！不过，薛定谔显然无法认识到这一点），立即有（2.6）式。不难发现，只要令能量和动量满足（2.7）式的算子关系，算子作用到（2.5）式的平面波后，方程（2.6）仍然成立。到此，拼凑进入收官阶段，最后用一般的符号进行替代：V(r)→U(r,t)，φ(r,t)→Ψ(r,t)，（2.1）的薛定谔方程诞生了，（动能+势能）项就是所谓的哈密顿量。本文的拼凑方法与薛老师的“情来之笔”的相似度应该在90%以上。
一个伟大科学理论的发明者，竟然无法告知世人：它是什么？它是怎么来的？拿“神来之笔”、“情来之笔”进行搪塞忽悠，是对科学的亵渎！为了转移视线，还请出妖魔鬼怪猫来玩物理，荒诞！现在真想大白，无论薛定谔躺在谁的怀里写下薛定谔方程，只要在能量守恒方程两边同时出现“不明物”，“1”变换告诉我们，错误的不确定性、非定域性就必然出现，能量守恒定律就必然被破坏，一切由此产生的物理结果都是虚假的。
三、以其人之道，还治其人之身
不管学没学过量子力学，很多人都以为薛定谔方程是无所不能的“神器”，事实上，它除了拼凑出已知的氢原子的能级公式，完完全全是个废物。不信你在元素周期表中随便找个元素，让薛定谔老师试一试。 更让人跌碎眼镜的是，薛定谔方程引以为豪、赖以生存的氢原子波函数，是完全错误的。下面，请看我是如何用量子力学的矛，戳氢原子波函数的盾。
如图1所示，经典力学和量子力学都认为，氢原子电子是在中心力场中运动。所谓中心力场，通俗地说就是电子在里面肯定找不到北。式（3.1）是根据薛定谔方程得到的氢原子电子波函数的解析解，图2是氢原子电子最简单的一些波函数图像。哇，好好漂亮！波函数华丽的外表的确迷倒不少人，大家都信以为真了，以为这就是传说中的物理美。 为什么就没有人想到，简单才是物理学的美！各位再看一遍（3.1）式，开方、立方、阶乘、指数、多项式、复杂函数，。。。，还有那量子数和它们之间复杂的关系，上帝都看不懂的东西，如何描述宇宙最最基础的电子行为？电子又是如何严格遵守这些所谓的准则？把宇宙想象成一台计算机，电子在宇宙中不过扮演着计算机的“1”和“0”的角色，如果计算机也用如此复杂的波函数打基础，还能有如今的计算机？宇宙能稳定运行百亿年，其基础（电子、原子核）一定是简单、确定，量子力学却认为电子行为必须是复杂、不确定，有点物理思想很难吗？
为了让大家看清波函数“金玉其表，败絮其中”的本质，本博要借氢原子电子的波函数（为了更好说明波函数是不靠谱的，图3给出部分氢原子电子波函数模方的径向分布），七问薛定谔老师： 问题一、已知氢原子电子的哈密顿量的势能项是中心对称的，从图2不难发现，只有少数电子能量的波函数满足中心对称（量子数：l=0, m=0)，而其它量子数(l≠0, m≠0)的电子波函数都不满足，这是为什么？既然场是中心对称，电子怎么会感受到不对称？而且能量的微小差异，对称性会如此不同？ 问题二、根据量子力学的几率解释，电子只能出现在波函数模方不为零的地方。图2和图3清楚显示，对同一个能量的电子，它会出现在被波函数完全隔离的不同独立区域，量子力学还要求电子必须出现在所有允许的不同空间（不同时），请问，电子如何穿越那些黑色禁区（零几率空间）？ 问题三、波函数就像电子在微观世界的地图，对于最简单的氢原子系统，“波函数地图”都如此复杂，无眼、无耳的电子如何在空间各向同性的世界里，知道哪些地方才属于它？进一步，电子能量是瞬息万变的，电子是如何知道自己能量发生变化？它又是如何及时根据能量的变化，调整新的“波函数地图”？想象一下，每个电子都要牢记图2的各种“地图”，并严格按照“地图”出没，百亿年不能有一次差错，这可能吗？图2已经是最简单原子中的最简单的几幅“地图”，真的无法想象，对那些复杂原子中的电子，它们该怎么办？ 问题四、已知氢原子的波尔半径（核外电子基态轨道的半径）是0.53埃，可图3却告诉我们，不管基态还是激发态，电子都可能出现在原子核很近的地方（r<0.05埃)，为什么？电子就不会直接“掉入”原子核？ 给我数字“1”，我能撬倒百年量子力学大厦 问题五、已知氢原子的半径大约0.79埃，图3还告诉我们，对同一个确定能量的电子，它不仅可以与原子核几乎零距离，同时又能出现在远离原子核的天边（r>20埃，理论上可以出现在任意远的地方，只要量子数n足够大），这又是为什么？如此遥远的电子，库伦约束力已经失效，原子核到底靠什么控制电子？ 问题六、在量子力学的框架下，电子已经没有了明确的轨道、空间位置，那么，把哈密顿量的势能项用电子与原子核的距离r进行表示的物理根据是什么？反推一下，如果电子不允许有轨道，它的空间位置就不确定，距离r肯定无法确定，相应的势能也无法确定，必然无法写下哈密顿量。哈密顿量都写不出来，薛定谔方程解的物理意义何在？ 问题七、既然有明确能量的电子，几乎可以在原子内外自由穿梭，请问，在量子力学中，电子的本征能量到底是什么？谁能决定它的大小？
（友情提示：如果您仍认为量子力学和薛定谔方程是正确的，请先替薛定谔老师把以上七个问题回答了，自圆其说也行！）
假的真不了！薛定谔方程的错误铁证如山。“1”变换预言的所有可能问题，全部在薛定谔方程中暴露出来。薛定谔方程的实质就是通过“1”变换，把一个物理系统变成无限多个无关联的赝物理系统，“定域性”当然被破坏，“能量守恒定律”当然可以不成立，“电子”当然可以出现在任何地方，“轨道、位置”当然就不存在了，因为所有的真实物理都变成了赝物理。 有读者肯定会有这样疑问：既然薛定谔方程错了，为什么它还能解释很多物理现象？其实“1”变换，就是把一个真实物理系统变成【一个准真实物理系统+无限多任意可调的赝系统】，这在具体的推导和计算中，相当于增加了任意多可调参数，那么，什么样的计算精度不能得到？什么问题它不能“解决”？这也是为什么量子力学能长期存在的根本原因。为了延缓量子力学的死亡，量子力学一定要不断把物理问题数学复杂化，向无限维空间发展，事实证明量子力学的信徒们一直这么玩。 有句话【出来混迟早要还的】，还有一句话【躲得过初一，躲不过十五】，今天是百年量子力学的终结日，在神奇的“1”变换面前，薛定谔方程的最后一根救命稻草被彻底清除了。科学事实反复证明，把科学大厦建立在某些神人的“神来之笔”，是不可靠的。物理就必须建立在真实的物质和实验基础之上，经典物理学已经被反复证明是可靠的(神九上天就是证据！），物理学不需要波函数。薛定谔方程、量子力学退出科学舞台，这是历史的必然，谁也无法阻挡，不过爱因斯坦、玻尔也一定不会料到，量子力学会以如此凄惨的方式谢幕。 百年物理学革命，从原点绕了一个大圈又回到原点，这是物理学的机遇，更是中国的机遇，千万不要再错过！希望有那么一天，我们可以自豪地说： |
|
|
