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量子力学漫谈(1) ——量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

2019-01-10  sijin2013

司 今(jiewaimuyu@126.com)

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

量子力学诞生于“二朵乌云”中,但“二朵乌云”体现的是经典力学认识与微观世界现象存在严重冲突,这种冲突起源的根本点在于:宏观力学所描述的物质运动是没有自旋与空间不存在场影响的运动,而微观世界中,任何粒子运动都是有自旋性和自旋磁矩性的,这种“双重性”是经典力学根本没有涉及或全面认识到的,就是电磁学也只认识到静态场部分,而没有意识到电子自旋性及自旋场的存在;而量子力学正是延着微观世界粒子的这种“双重性”思路出发并发展起来的。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

可见,把握粒子运动的“双重性”是人类认识微观世界的一把“金钥匙”!

同时,从量子力学发展史可见看出,我们建立微观世界理论的思路存在偏差或“武断”误区,具体说就是:

1、 “紫外线灾难”问题的解决

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

“紫外线灾难”是从维恩与瑞利-金斯的二个黑体辐射公式对长波辐射与短波辐射描述存在差异开始提出的,当普朗克用“内插法”统一了这二个公式后,又不得不引入一个“能量子”概念,这个概念的出现就使建立在宏观统计学之上的能量连续概念得到彻底破坏。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

其实,黑体辐射研究的是热能传播问题,我们描述热能大小的关键参量——温度就是建立在微观粒子运动动能概念之上的,对微观粒子个体而言,其具有的动能传播运动并不存在连续性,而应表现出一份一份性,但我们在研究黑体辐射能量时竟把这一概念忘得一干二净,非要创出一个什么“能量子”概念,真有“多此一举”之嫌;仅凭温度概念我们就可以知道,能量传播在微观概念下并不是连续的,而是一份一份、粒子性的。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

由于普朗克能量公式是继承维恩与瑞利-金斯公式中用频率描述能量的思想,结果就把能量传播的粒子动能性与波概念联系到一起了,从而使量子力学走上了“波粒二象性”的道路。

不过,在没有认识到微观粒子运动有自旋性与自旋磁矩性的情况下,这种认识无可非议,但我们现在已意识到这一点却还抱着“波粒二象性”思想不放,就有点匪夷所思了。

虽然我们的经典力学(包括电磁学)理论存在某些缺失,如,不曾对物体自旋与自旋磁场集于一身的粒子运动进行过详细描述、对带有自旋磁场的粒子在磁场空间中将作如何运动变化的问题探讨存在空白,但这不是我们物理学家们“无动于衷”的理由,如果硬要将这作为一个理由,那只能说明我们物理学家们的思想是多么的懒惰与保守,这将是人类探索自然规律里程中的一大悲剧,也正是现在科学体制的一种悲哀吧!

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

2、卢瑟福“行星结构原子模型”与电子运动辐射电磁波问题的解决

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

卢瑟福的“行星结构原子模型”本无可厚非,但由于我们延续了经典电磁学中“电子运动会辐射电磁波”而能量减少的思想,结果就臆测:绕原子核运动的电子不会稳定存在的结论;当这种结论与实际不符时,才会“逼出”玻尔的“量子化轨道理论”,但玻尔理论有一个突出的缺陷,那就是无法解释多电子的原子辐射光谱现象。为什么?我们没有深究。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

其实,当初认为“电子运动会辐射电磁波”而使电子运动能量衰减的思想是从洛伦兹“偶极子振荡模型”与麦克斯韦“电磁波理论”推论出来的,这就说明我们的经典电磁场理论可能存在缺陷、我们对电磁力本质的认识应存在不足。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

经典电磁场理论是建立在法拉第“力线”概念之上的,似乎二个带电体或磁体之间产生力必然需要“力线”来连接,但我们有没有考虑:法拉第力线是一个“假想”的东西,我们用这个“假想”的东西来解释电、磁力的本质问题,就必然会得出所谓的“力传递因子”怪论来;其实,我们没有从库伦电、磁荷定理方面作认真考虑:场的分布是一个连续的空间,不可能存在所谓的一根根占据空间且不连续的“力线”;但我们的经典电磁场理论恰恰就是建立在这些“力线”概念之上的,这不能不让人反思,我们的电磁场理论是否存在缺陷呢?

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

从法拉第力线描绘手段上来看,我们用以“验证”力线存在的微观“小磁针”就是一个占据独立空间的个体,就因这些独立空间个体能够有序地排列在场源外空间,我们就断定“电磁场是由力线组成” 的结论是不是草率了点。它们为什么就不会连续存在呢?假如这些“小磁针”无限小,那我们的力线岂不就无限细、无限多?无限多的线能构成面,面是一个连续概念,这岂不与我们原创力线概念的初衷相矛盾?

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

力线思想从根本上破坏了库伦电、磁荷定理所描述的“场具有连续分布性”的本质;这种破坏为后来场物理学的发展带来严重阻碍。

虽然,我们对场不连续性的“判断”对后来玻尔提出“量子化轨道分布理论”会有帮助,但玻尔的“量子化轨道”不是由什么物理原理推理出来的,而是“硬性规定”出来的,这同后来的薛定谔“波动方程”的给出如出一辙;但就是这二个“硬性规定”却组成了量子力学建立的最基础部分,这不能不说我们量子力学建立的基础是存在问题的,或至少说明它缺乏了对微观世界粒子运动物理机制的洞悉条件。

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

其实,玻尔“规定”的“量子化轨道”蕴含了一个物理事实,那就是:自旋的复合原子核或宏观星体的组成结构是分层的,既然分层,它们“内部”自旋也就必然存在分层性,依据“自旋产生自旋磁场”原理,就必然会出现“分层磁场”,行星、电子的“量子化轨道”分布现象正是这些“分层磁场”的存在所造成的;如果我们现在还没有意识到这一点,那么,我们的物理学理论想向前发展将是不可能的!

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

通过上述分析可见,我们量子力学建立的物理基础是不牢固的,其中有很多“人为规定”因素,这些因素深深掩盖了许多微观世界粒子运动的真正物理奥秘。

难怪,温伯格在他的《量子力学的困境》一文中说:思及量子力学的未来,我唯有引用维奥拉在《第十二夜》中的话:

"O time, thou must untangle this, not I"

量子力学漫谈(1)—量子力学建立的物理学基础是牢固的吗?

下期预告:

量子力学漫谈(2)—量子力学为什么存在新概念层出不穷现象?

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