微观体系是可以描述的客观实在物并受决定论的支配创新创业委顾逸铭引言量子力学作为现代物理学的理论基础已广为人知，然而它的某些概念仍令人费思
。诸如电子等微观体系的波粒二象性就带有不可捉摸的神秘性。不清楚物质的基本形态到底是什么，是颗粒状“粒子”，还是弥散的“物质波”？
从量子力学诞生起就存在着对波函数物理含义的争论。以波尔、海森堡为代表的哥本哈根学派认为波函数只是计算工具。只具有几率的意义，没有
客观实在性。以爱因斯坦为代表的一些科学家，则始终反对仅满足于几率的解释。认为，自然界必然有其决定论式的描述，微观客体作为一个实
体，一定能对其做出不依赖于观测条件的精确而合理的客观描述。量子论本质上的非局域性（某一局域发生的事件会以超光速影响另一遥远区域所
做实验结果，即量子纠缠）与狭义相对论是抗争的。微观体系果真具有非局域性的性质吗？同是现代物理学支柱的量子论和狭义相对论，当真要
相挤至水火不相容？有些学者为调和他们的矛盾，提出了玄虚的所谓“多维世界理论”。微观物质世界的神秘性使得哲学家大受震惊。世界是实在的
吗？月亮是否只有在看到它时才是存在的等等问题成为唯物辩证法与唯心形而上学争论的焦点。“墨子号”量子卫星的上天，迫使物理学界、哲学界
不得不着力于揭开此幽灵的面纱。世人之所以称其为幽灵，是因为受到量子纠缠问题的困惑：二个量子分离这么远了，怎么仍然有纠缠，相互影响呢
？而且无论分离多远，仍然会瞬时地超光速的影响！我认为，为什么说这原本成对的微观体系是成形的二个粒子呢？又肯定它们已经分离很远？量子
力学基本原理中有一条是，要知晓某微观体系情况就要進行某种测量。在進行测量前就断定“已经分离的二个微观体系”已違反了量子力学基本原理
。还导致另一个疑惑是，无论此二量子体系分离多远，它们仍会瞬时超光速的相互影响，豈不違背狭义相对论精神？此幽灵乃是爱因斯坦和玻尔争论
的继续。归根结底的核心问题是量子力学原理中最本质的问题即对波函数的几率解释，波粒二象性和测量问题。本人对目前流行的量子力学数学形式
作了一个原则性补充，提出了带有“源”的非齐次薛定谔方程，从理论上能夠对以上问题和其它问题作出令人满意的解释。非齐次薛定谔方程是量子
力学原有的薛定谔波动方程的延伸。它能直接清楚地反映测量的含义，并且包含原有薛定谔方程的所有内容。一、非齐次薛定谔方程由量子力学原
理，一亇微观体系的行为由它的初始状态和所服从的薛定谔方程所决定由数理方法，一亇带有源的非齐次薛定谔方程它的特解完全可以代
替以上带有初始条件的薛定谔方程(1)。式中非齐次项表示了某時刻t=0時出现的初始状态。非齐次薛定谔方程(2)在数学上是属于抛物类型
方程，即输运方程。但由于方程中有了虚数i，物理上成为描述波动规律。输运方程类型有扰动的传播速度可以无限大的性质。因此，非齐次薛定谔
方程就成为描述扰动的传播速度有无限大性质的波动规律。它比起带有初始条件的薛定谔方程(1)更明显、更直接地体现了微观体系的这种内禀性
质。由于非齐次薛定谔方程的这种扰动的传播速度有无限大性质，使得我们能作出对问题的新解释和结论。二、波粒二象性和测量新释1.
波函数是微观体系的物质波分布函数2.波粒二象性和测量新释用宏观仪器对微观体系进行测量，显然是宏观仪器中的微观体系与被测微观体系相
互作用经过连锁反应放大成宏观效应而呈现的结果。作为非齐次薛定谔方程中非齐次项的源表示了测量体系。尽管它局域于有限的甚至很小的区域，
但它的出现会瞬时影响到整个空间，以归一化的数学表示形式作用于弥散在空间中任意大小的被测体系。因此可以认为被测的微观体系物质形态是弥
散于空间中的实在物质波。当与测量体系相互作用符合“粒子”测量条件时，它可瞬时塌缩于测量体系所占据的局域空间中。这种塌缩的可能性是与
测量体系在该处强度成正比，也恰与被测体系在该处的强度即波函数的绝对值平方成正比。这正是波函数的几率意义。被测微观体系状态波函数的
连续性演化表现出体系的波动性。即微观体系运动过程中呈现波动性。当对它作出位置的测量后，塌缩于测量体系所占据的区域，发生了不连续的变
化，成为定域性波包。这量子化的测量结果使被测量体系呈现颗粒性。这就是被测量微观体系的波粒二象性三、微观体系物质波能瞬间塌缩的性质
不違背狭义相对论精神狭义相对论是基于实验基础上的理论。它断言一切物质(体)的运动速度极限是真空光速。是说，大到宏观物体，小到微观
“粒子”，“整体”的运动速度决不会超过真空光速。而微观体系的塌缩性是微观体系的内禀性质，可以不受狭义相对论的约束。它的突然瞬间塌缩
性并不違反狭义相对论精神。本文对微观体系的波粒二象性和测量新释，认为波函数是微观客体物质波分布函数，是对微观客体实在的描述；这
种物质波具有内稟的塌缩特性，当受到测量時会突然瞬间塌缩且不違背狭义相对论精神。微观体系物质波及其塌缩性质的提出，是担当了爱因斯坦信
仰和玻尔哥本哈根精神之间的调解人。微观粒子体系的大小是微观体系物质波分布区域的表观大小，它根本无绝对固定的尺度。所谓“基本粒子”
的“大小”是无意义的。四、单缝和双缝衍射实验现象解释微观体系是弥散物质波，在运动过程中呈现出波动性。弥散物质波就能同时通过双缝，
并進行自身干涉。当以屏幕对它進行位置测量時，屏幕上出现的斑点乃是每个微观体系塌缩后颗粒性的表现。而大量的微观体系的斑点所组成的图案
，即是衍射图像。五、测不准现象和隧道效应等量子力学所特有的物理概念都有了合理而形象化的解释六、测量成形和宏观物体的定域性由相互
作用，电子、质子、中子等等体系构成原子核、原子体系并组成分子体系，继而分子集团体系等，在集团里的每一微观体系是与此集团的其余体系相
互作用着，以物质波的形式分布于作用场的区域中。按本文观点，即每一微观体系都是被集团的其它成员测量着。无论是电磁场相互作用还是核力场
相互作用，原则上可由薛定谔方程解得各分区域，结果是局域于通常所说的原子核、原子、分子等等尺度内。原子、分子等等微观体系成为定域的波
团和显示所谓的“粒子性”。在由微观体系通过相互作用构成宏观物体的过程中，随着系统物质增加，通常情况下，外界影响与内部的相互作用比
较起来越来越小，以量子力学的术语来説，对这整个系统所作的测量，即对这系统施以外部的作用引起的扰动影响，也越来越小，系统的定域性也就
越来越明显。整个系统逐渐具有一定的大小和形状而成为宏观物体。正如我们通过光线观察宏观物体时不会改变此物体的大小和形状。从而感觉到此
宏观物体具有定域性。由不定尺度的微观体系，通过相互作用即我称谓的一种测量，构成具有一定尺度和形状的宏观物体，我称之谓“测量成形”
(measure-forming)。微观世界与宏观世界之间，并不存在不可逾越的鸿沟！七、澄清了EPR佯谬揭示量子纠缠幽灵的面目
1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森合写了一篇文章《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》。对量子力学提出了一亇质疑：要么
量子力学对物理实在的描述是不完备的；要么存在着一种瞬时的超距作用。这就是众所周知的EPR佯谬。也就是量子纠缠现象的疑惑。“墨子号
”量子通讯卫星，宣告量子纠缠是几百上千公里远的纠缠！原则上这纠缠距离可以无限！从哥本哈根的几率解释中，本质上还是把微观体系看成“
粒子”。似乎有主观意图，以几率的方式出现于空间。这难免要与爱因斯坦相争。并且產生认识论方面的迷雾。爱因斯坦的实在定域性的质疑，很显
然也是把微观体系形态看成是粒子。“粒子”的形象观点太根深蒂固了。光子、电子、中子、质子、原子、分子等等都冠予一亇“子”。从而无法
清除非定域性、远距离相关性(即纠缠性)等帶来的疑惑。都被困扰着：二亇粒子分离这么远了，怎么会有纠缠，相互会影响呢？我要问，为什么在
实验测量前就断定这二亇相关的粒子体系是各具有一定尺度的粒子？憑什么断言它倆已经分离很远了？这已违反量子力学原理。若不如此，则产生另
一亇疑惑：若微观体系不是一定尺度大小的粒子而是弥散物质体系，则何以能突然塌缩于很小区域如测量所見显示为粒子？豈不是違背狭义相对论精
神吗？深陷于既非粒子又非波，又既是粒子又是波的悖论痛苦之中。按本文的理论观点，只要认为微观体系的形态是由波函数描述的弥散物质波，
受到粒子测量時具有瞬间塌缩的内禀性质，一切疑难就迎刃而解了。光子对的量子纠缠现象，完全同理。微观体系物质世界中，扰动的速度可无
限大的内禀性质，是量子力学波动基本方程即薛定谔方程的显示结果。若认为目前的量子力学理论是正确的，那也同样肯定了非齐次薛定谔方程的正
确性。也就肯定了本文观点的理论依据。本文理论观点是对原有量子力学原理的补充。八、关于量子论中“薛定谔猫的佯谬”问题解释奥地利物理
学家埃尔温·薛定谔即量子力学中著名的薛定谔方程创立者，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性而提出的一个质疑性思想实验。在一个封闭
的盒子里，内有一只猫，一个放射性原子核和一个装有毒气的容器。如下图设想这放射性原子核在一个小时内有50%的可能性衰变。如果发生
衰变，它将发射出一个粒子，从而触发装置打开有毒气容器杀死猫。根据量子力学，未打开盒子盖进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的迭
加态。但是，如果在一个小时后把盒子打开，实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。问题是，这个系统
从什么时候开始不再处于两种不同状态的迭加态，而成为其中的一种状态，猫是死还是活？在打开盒子观察之前，这只猫是死了还是活着，抑或半死
半活？这思想实验是想说明，如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话，量子力学本身是不完备的。根据哥本哈根的解
释，当观察者未打开盒子之前，猫处于一种“又死又活”的状态。该状态可用一个波函数来描述，波函数可由薛定谔方程解出。一旦观察者打开盒子
观察，波函数会塌缩，猫呈现在观察者面前的是生或死的状态之一。这更导致了对世界客观性和人的意识的作用的讨论：我未看到月亮，月亮是否存
在？为了解释此佯谬问题，还产生了一种“多世界理论”。认为，当观察者打开盒子的时刻，世界会分裂成多个世界（在此思想实验中，是分裂为二
个世界），而观察者只能进入众多的世界其中的一个，从而观察结果就因此只有一个，猫是“活”或“死”。这佯谬，由“不确定”的衰变——检测
器——毒药——猫的生死构成一条因果链，将量子的不确定与巨观物质猫的生死不确定性联系起来了。而根据日常经验，客观事实是无论我们是否观
察，猫的状态必为生或死之一。由本文的理论观点解释如下。（1）观察与测量，按科学的恰切意义，观察也是测量。测量的含义较广泛，对宏观和
微观体系都适用，较确切。既可用肉眼来观察，也可指用仪器进行观察。（2）在此薛定谔猫的思想实验中，大家疏漏了一个关键事实，就是当放
射性原子核衰变放射出一个粒子体系，打开有毒气的容器杀死了猫时，这已是一个测量—―有毒容器测量到原子核衰变放射出来的一个粒子体系而打
开。原子核没衰变，容器没测量到，猫还是活着；若衰变了，容器进行测量并测量到，猫就死了。因此，把打开盒子盖看成是观察，来推测猫是死是
活是错误的。是不存在的命题。（3）如果在这封闭的盒子里，藏有众员，他们得到的事实结论是原子核没衰变猫还活着；若衰变了猫就死了。与
日常经验一致。无论在外面的我们是否观察，猫的状态必为生或死之一。（4）把打开盒子看成是观察（或测量）来推测猫是死是活，相当于一切科
学知识都要由自己亲自观察或测量来定真伪。从而引伸出我没看到月亮，月亮是不存在的谬论。（5）如果把放射性源改换成一个具有自由意志的射
枪手，猫的死活决定于此射枪手何时开枪。开枪，猫就死了；没开枪，猫仍活着。因果关系由射枪手决定，与盒外观察者打开盒子观察猫的生死状态
毫无关系。如下图九、认识论迷雾的澄清波函数的几率解释使微观体系的波粒二象性披上神秘色彩，不清楚物质的基本形态到底是什么，从而成为
怀疑客观世界物质性存在的源头。因果性是否是真理？我没看到月亮，月亮是否存在？人的主观意识与客观世界关系如何？除了现实世界，是否存在
虚拟的多维世界？从而上帝是否存在？等等认识论迷雾经久不散。本文认为波函数是微观客体物质波分布函数，是对微观客体实在的决定论式的描
述。这种物质波具有内禀的塌缩特性，当受到测量時会突然瞬间塌缩，塌缩的可能性不是微观体系的主观意志，而是由外界测量条件所决定。此观点
维护了物质世界客观性主张。因果规律是宇宙普适的真理。现实世界只有一亇，可以触摸它，观察它，研究它。由于对微观体系波粒二象性的迷惑
所产生的多世界猜想，那是上帝的代名字。数学上，一亇函数可以按照一组函数完全集展开，如三角函数组集。难道每一亇三角函数代表了一亇世界？正如，一亇电脉冲函数可按代表各种谐振频率的三角函数展开，能说这电脉冲电磁波是处在由各种谐振波表征的多世界中？量子纠缠现象，误解为有幽灵使得二亇远离的粒子能瞬时相互影响。没认识到正是自己的主观，错误认为凡是微观体系都是“粒子”形式存在，有一定大小,误认为这二原本相关的体系已远离分开，从而不得不猜测有幽灵存在的结论。若认识到这二相关的微观体系在测量前是二纠缠的物质波，只要测量到其中一亇――塌缩――影响到另一亇，这幽灵就是测量引起塌缩的作用。微观体系的物质性、客观实在性、可描述性、受决定论的支配性，使得辨证唯物论的地位得到巩固。 |
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