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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量子拾遗(3)

已有 4008 次阅读 2013-1-14 17:38 |个人分类:物理学哲学|系统分类:科研笔记

3、量子力学中微观客体波粒二象性物理模型假设

1)、德布罗意假设:

“粒子内部对应一个波( 振动)”。经典力学中电子抽象成了质点,质点的运动形成物质波,波引导粒子而行[1-p146] ,粒子骑在波上。德布罗意坚持的是‘双重解理论’,非线性解在中心,构成粒子,平面波解在外围,导行粒子 [2]。波函数是实在的。

点粒子不会有“内部”,“点粒子内部有波” 更不好理解。非线性解数学难度大,尽管切实可行,但发展缓慢。

2)、薛定谔假设:

微观客体的运动,象“限制在包壳中的弹性流体”的振动,由弹性流体压力方程的解,引出物质波波函数形式,并代入弹性流体压力方程,得到薛定谔波动方程。势函数u(x,y,z)的出现,起到通常边界条件的作用,导致能量E确定值的选择。粒子由波构成,波函数是实在的。波函数的平方是电荷e的权值分配函数[3-p8-12]

薛定谔假设中,讨论“波”的运动仍然以质点模型为基础,波只是媒质(似弹性流体)中质点运动形式的传播,而非微观客体自身。

多维空间与波包扩散困难无法解决。

3)、哥本哈根学派:

微观客体是“位置和动量均具有本质不确定性的点粒子,并受测不准关系限制”。波函数的平方是单位体积内点粒子的分布概率。物质波是概率波。由此,引来波函数本身有没有实在性的问题,引来决定论与非决定论,定域性与非定域性,实在论与反实在论等争论[4-p67-99]

玻姆提出隐变量理论,试图说明概率背后的决定论因素。但哥本哈根概率诠释的统治地位,并没有因为玻姆的挑战而动摇。

4)、统计系综解释

波函数所描述的无论如何不能是单个体系的状态,它涉及的是许多体系,是统计力学意义上的“系综”。

对于量子力学统计系综,玻普尔将“几率”诠释为一种“倾向性”,一种附属于进行重复测量的整个实验装置,几率是一种介于现实性和可能性之间的物理实在。布洛欣采夫的系综是从属于同一客观环境的“粒子(或体系)的集合”。这个定义受到了福克的批判。后来布洛欣采夫对量子系综概念作了重新表述:由于作用量的量子性,闭合的弧立的微观系统是不存在的。任何微观客体u总是处于一定的宏观环境M中,并且一般说来,这一宏观环境M与观测仪器m也是不可分割的。所谓“量子系综”就是这些大量相互独立的M+u+m组成的总和。“量子的统计性是微观与宏观环境相互作用的结果”,波函数“确定着原子对一定宏观环境的从属性。”

更一般的认识则是:波是多粒子的统计分布函数。

量子力学统计系综解释,除了不能包容单粒子实验现象外,‘量子系综’概念自身也还有不同理解。数学波的相互干涉也说不通。2012年诺贝尔物理学奖好象就发给了单粒子态量子实验物理学家的,这对量子力学系综解释也不是个好消息。



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