物理学哲学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/赵国求 研究员,武汉市学科带头人,专著十部,国内外发表论文六十余篇。

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量子力学曲率解释与量子伴生空间及规范变换(1)

已有 2562 次阅读 2011-1-29 16:04 |个人分类:物理学哲学|系统分类:科研笔记|关键词:量子力学,空间| 量子力学, 空间

 
导读
 
1量子曲率不是时空曲率,而是用来讨论量子客体自身时空特征的,即量子客体在不同时空点的空间构形。量子客体构形能忽略,不能做质点抽象。
2、量子曲率构成曲率场,曲率场是物质的存在形态,是物理实在。曲率波是曲率场的波动表达,波函数是曲率波,曲率波就是物质波。
3、物质波所在空间为量子伴生空间,量子伴生空间是描述物质波动存在形态的固有空间。
4、量子伴生空间物质波动描述,通过量子测量转换到外部物理空间粒(质点)描述,曲率波也转换为概率波。波动描述与粒子描述互为补充,缺一不可。
5、概率解释与曲率解释,波函数数学形式不变物理意义全新,就象洛伦兹与爱因斯坦对洛伦兹变换的理解,数学形式不变物理意义全新一样。
二、微观粒子不是质点

在原子的经典模型中,卢瑟福建构的是太阳系模型,电子和原子核都可看作是宏观的质点。但模型与量子力学实验和理论格格不入。玻尔的经典量子论作了改进,提出电子运动的能级跃迁概念,但电子仍然是经典力学中的质点,量子现象与模型的根本矛盾仍然没有消除。正统量子力学在协调波粒二象性与实验现象之间的矛盾中,一方面继续使用质点模型,另一方面又试图模糊甚至丢掉对电子更深层次认识的追究,但这并没有消除人们对其理论结构的疑虑。难道承认了微观客体的波粒二象性,电子本身的“空间构形”就不能追问了吗?对客体“构形”的深究,无疑是在追究人类时空概念的形成机制。

对微观粒子的质点抽象,许多科学家一直表示怀疑,认为量子力学中的许多问题很可能就是由质点抽象造成的。日本物理学家坂田昌一就指出:“本来,把基本粒子看作数学上的点,只限于在比较大的时空领域作为研究对象,以至于可以忽略基本粒子内部结构的情况下才是成立的。然而,以点模型为基础的理论形式……往往就忘记了当初采取的近似意义,从而产生了好像所研究的对象本身就是数学上的点这样一种错觉……基本粒子是数学的点……,是怎么也不能相信的[5]”法国数学家托姆也曾明确指出:量子论以不确定性原理为基础,依靠点粒子这一粗糙而不适当的模型,把微观客体硬塞入一种不适当的概念框架所造成的混乱和佯谬之中

上述科学家的观点是理论上的认识。美国物理学家霍夫斯塔特还从实验上证明了微观量子客体不是质点,有一定的分布半径(如中子、质子等),并由此获得了诺贝尔物理学奖[7]。微观粒子不是质点,是可以达成共识的。

美国著名物理学家、科学哲学家罗伯特·科恩也指出:到目前为止,波函数本身的涵义是不清楚的。玻恩很聪明地把波函数解释为一种概率,但我并不认为这是一种完备的阐释。我认为这种概率解读可以应用到观察结果,但并不能应用到波函数本身。所以从玻恩开始,接下来是尼尔斯·玻尔,人们对波函数的研究就已经失去对其本身客观性的关注,而代之以对测量的关注。或者说,自从玻恩和波尔开始,人们对波函数的关注就已经从其客观性本身而转移到了量子测量。罗森菲尔德的说法是,我们丢掉了正在测量的对象,而将注意力集中在了测量行为的过程上。量子力学解释在哲学和科学上还有空间。在你们的解释中,微观客体不是一个点,非常好!但你们也要面临一样的问题:你所谓的测量,究竟测量着什么东西[8]?科恩的问题问得好。

质点模型是物理学的基本力学模型,它是一种有条件的抽象。具有能量E、动量P的微观量子客体不是没有大小的几何点,应该有共识。微观量子客体不是“点”,它有“形”吗?“形”是什么?对描述微观量子客体的运动状态有用吗?微观量子客体直接看不见,它的“构形”需要通过量子现象进行建构。量子力学的现有问题在于,把一个不知道“构形”是什么,是否符合质点抽象条件微观量子客体,直接简化成了质点。“点”电子是一种不合适的理论抽象。

微观量子客体有波粒二象性,与微观量子客体相伴生的物质波波长及频率的表达式是:               

λ=h/p ν =E/h

显然,波长和动量、频率(或周期)和能量,可以相互定义。物质波已由实验所证实,波长具有空间概念,康普顿波长就常用来作为粒子的特征长度,用波长λ建构微观量子客体缺失的空间“构形”,并定义量子曲率R,由此讨论微观量子客体运动中自身空间结构的变化,用结构变化描述粒子的波动运动,看来应有其可行性。

 


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