一次系统答辩

按语:答辩是针对近来讨论中一些专家学者的提问,所做的一次系统回应——兼谈波函数的本体论基础与量子通讯。为量子通讯寻求本体论基础，本来就是我们研究量子力学基础的初衷之一。答辩仅供关注课题研究者参考。

尊敬的众位教授先生：

感谢您们对“双四维复时空量子力学描述”一文的评论。就其中一些看法我有不同的理解,权且算一次答辩吧,期待您对我们的研究课题有更多的了解。

“双4维复数坐标似乎通过强力插入，而不是自然要求。”其实不然。我们最先建立量子力学球模型时,并没有想到可以通过洛伦兹变换推导出波函数的数学表达式来,更没有想从波函数的相位中凑合出双4维复时空。因此,双4维复时空谈不上强力人为插入。双4维复时空实际是在利用场物质球模型对波函数相空间的物理意义进行分析时发现的,它是在波函数的推导中自动引入的,没有任何人为的强力因素,是球模型自身的产物,也是球模型的“自然要求”。不过，它被隐藏得很深,站在点粒子模型立场上根本无法发现，也难以理解。双4元数复空间数学分析表明,波函数就在双4维复时空中,它们互相依存,因此是自然要求,而非人力所为。

此外,双4维复时空也不是传统的相空间,是传统相空间的相对论物理时空拓展。传统相空间是6维（或6n维）数学空间，其动点对应的“物理原形”是质点的轨道运动,动量和位置可以确定；而双4维复时空是8维复数空间,是物质波所在空间。其动点对应的“物理原形”是旋转场物质球，是场物质的波动运动，动量和位置的不可确定性己隐含在波动运动中。只有：当它映射到实时空（论文中式26），非点微观客体位置的不确定性才呈现出来，位置有一个分布的不确定性；当它映射到虚空间（论文中式27），就只有非点微观客体的构形变化，表现出来的刚好是动量的不确定性。曲率越大(动量越大),对应的球半径就越小,位置分布越小(位置测不准越小),反之亦反。这两个不确定性合起来就是海森伯的测不准关系，而且是在量子测量中通过时空的转换呈现出来的。

这就是真实的量子力学测不准关系的物理意义，量子力学赖以生存的测不准关系依然存在。这个解释的原始性在于它不用任何哲学修饰就能揭示量子力学测不准关系及物质波的物理本质,因此,它最简单，最经济，也最易于理解。
  “球是一个非常天真的概念,与最近的量子引力时空结构不一致。”这涉及理论的逻辑起点问题。任何物理模型,都是其理论的原初假设。点、弦、圈、球模型均是如此，它们都在同一原初假设层面，不存在哪个模型比哪个模型更原始、天真。微观客体是点吗？不是；微观客体是弦吗？一万年以后也难以证明；圈就更不用说了，它要求的网络与节点更不好想象,相反,球模型却很好理解。有人问,为什么不用椭球而只用球模型？我可以反问,你用椭球亦或三角形模型试试,看能不能简捷地推出一模一样波函数表达式来。最简单，也最经济就能办到的事,为什么却要去“删简就繁”呢? 实际上弦、圈模型就是一个带来复杂性的例子，就有“删简就繁”之嫌。

场物质球的结构及其波动性，由转动半径、转动频率、场物质密度分布，如果作平动还有波长等要素构成。这些要素共同决定了微观客体的状态——态函数。转动场物质球的结构就是一个满足既是粒子又是波的微观客体的结构。因此，场物质球不能直观地理解为宏观世界的经典球体，它是有着“内禀特殊转动”性质的量子球体。

模型的好与坏,关键在于它提供人类认识自然的便捷成度。简单性,是物理学的基本要求，对物理模型的要求也应如此。当今的物理学不是数学用得不够,而是模型对数学的应用玩过了火,这应该是共识。圈理论的创立者之一,施莫林在《物理学的困惑》一书中就明确指出,点模型，弦理论,圈理论再发展下去有不可克服的困难。统一量子力学与广义相对论,对时空的本质理解，他期待有新的思想方法出现。卢昌海所译“弦同圈的对话”也值得一看,弦论之不足已经说得比较清楚明白了。t 'Hooft的认识也不是圣经,他所主导的量子力学基础研究目前进展也不大。他也正在期待新的思想方法出现。

   其实，描述点、弦、圈、球的相应时空，是人类建构的与之对应的“可道时空”（可道之道），并非想象中的绝对的、本体的“自然时空”（常道时空）。因此，牛顿时空、闵氏时空、弯曲时空、11维时空、26维时空、双4维复时空等等物理时空，都是“可道时空”，不是哲学上的那个本体“自然时空”。哪种模型，哪种时空更好，要看它描述自然现象的物理效能，不同的物理层次，采用的模型不一样，对应的可道时空也不一样。试图用一种模型、一种时空统一描述各种层次的物理现象是不现实的。我们把描述现象实体的理论，通过物理的、数学的逻辑推理演译至极至，很难保证结果是真实的。但目前人们常把这就当作绝对真理去追求。双4维复时空“与最近的量子引力时空结构不一致”并不为奇。复数时空的引入也许正是讨论量子引力所需要的新思维。

复数进入时空确实是一个新思维，“双4维复时空”用球模型描述量子现象确实有便捷之处，至少不需要ll维或26维那样不好想象的高维度空间。“双4维时空量子力学描述”完全可以复盖现今量子力学，物质波是物理波则是现有量子力学无法得到，而又梦想得到的。物质波与引力场的结合之路也清晰可见，比弦、圈理论‘物理’得多,研究正在实施之中。我们期待双4维复时空量子力学描述是一个突围当前物理学困境的可选方向，可以一试。我们觉得旋转场物质球理论十分有趣，也希望引起您的兴趣与支持。
  “定义曲率半径或曲率，做的是一些术语分组，然后重新命名。并用于讨论波函数和随后的应用程序中。”是的,我们对微观客体的几何结构是如何形成的,给予了物理上的联系。这可能要涉及哲学,我们曾经花了近15年的时间建立相互作用实在论，提出了自在实体,现象实体（可道之道)等一系列哲学概念。张永德教授就认为我们物理学描述的是“可道之道”,这是十分深刻的。我们进一步认为物理时空也是可道之道。在相互作用实在论中，我们充分论述了这样做的理由,到目前为止还未发现应用于物理有什么原则上的障碍，相反,相互作用实在论正是物理学的要求，物理学家应该欢迎。“定义曲率半径或曲率，做一些术语分组，然后重新命名，并用于讨论波函数和随后的应用程序中。”这正是哲学到物理的实现，是物质的几何化。这与质点(0维几何)与物理的结合,弦(一维几何)与物理的结合,时空曲率（4维几何）与引力的结合思想方法一样。物质波是物理波不是猜想,也不是哲学,它是场物质球模型的直接物理结论。只要物理模型成立(这一点我们与很多物理学家讨论过,他们对模型并无异议)，由模型产生的时空中的运动现象就应该是物理的。因此,物质波是物理波不是“过于野心勃勃,危险。”而是顺理成章，是新理论的预言。

用“术语分组，重新命名”的小代价，换来对微观物理本质的揭示,这也是物理学发展常用的方法,值!量子力学中的动量与波长,能量与频率的对应关系,广义相对论中的时空曲率与物质的对应关系,不就是用的经典力学“术语分组，重新命名”实现的吗? 我们的研究表明,量子力学中过去的“术语分组，重新命名”还没有揭示到微观客体的物理本质。这正是:“术语分组，重新命名”一次,向科学的本质就迈进一步！

物质波与概率波可以相互映射,也是新理论的重要成果之一。我们正期待物质波象电磁波一样的物理应用。物质波是物理波，它在“量子信息和量子计算”以及“量子通讯”中正好提供了本体论基础，量子通讯才有了真实的可信度；而不是现在的概率波,甚或以一个数学符号——“态”搪塞了之，‘概率通讯’让人难以置信，有了攻击的口实。概率波与物质波可以相互映射,与通讯和实验都可以对应，这是最现实的物理应用。新理论可以赢得人们对量子通讯的理解，怎么还过时了呢？不，相反,对量子通讯而言，它正是及时雨。

其实，为量子通讯赢得人们的理解,也是我们早年研究量子力学基础的初衷。人们期待量子信息传播于想象中的“高维超空间”,有什么理由不相信它就传播在眼下的双4维复时空呢？我们的研究表明,在这个时空中正好有个物质波——物理波在传播啊！德布罗意不就把物质波称作相位波吗？我们的双4维复时空只是还原了德布罗意相位波的物理真实！

“量子力学没有任何解释问题。问题是，不一致的‘解释’一词的使用。”这不是真实的。全世界都知道波函数的物理本质没有解决,本体论基础不明,要不然潘建伟就得诺贝尔奖了。量子力学基础是当今世界学术前沿讨论的重大向题,t 'Hooft就是研究者中的重量级人物。难道t 'Hooft关心的是“不一致的‘解释’一词的使用”吗？当然不是！说t 'Hooft关心的是“不一致的‘解释’一词的使用”，那也太小看t 'Hooft的智商了。他追究的是波函数的物理本质问题,就是量子力学波函数的物理基础——物理解释。

弦理论认为，万物终止于普朗克尺度，普朗克尺度以下物质没有任何结构，也无法测量，我们说是最基本的场物质占有空间。普朗克尺度以下的量子涨落，实际上是不存在的。(B·格林,宇宙的琴弦,李泳译,长沙,湖南科学技术出版社p149) 因此，普朗克尺度以下，谈论时空是否连续、光滑，能量是否量子化，均都是假命题。一切已知的力学规律终止于普朗克尺度。在普朗克尺度规范中，通过定义G、h、C构成的单位取值，截断了微观客体可以无限细分直到点，和振动频率可取无穷大的思维模式，保证了物理模型与微观客体对应的某种真实性。将G、h和c的适用范围延伸到普朗克长度之下是武断的。

我认为，人类在选用物理模型上可以把大自然分成三个层次。第一个层次，在讨论的问题中物体的几何构形可以忽略的宏观层次，点模型可适用；第二个层次，与物质波波长（量子球半径）差不多的微观层次，这时看到的是微观客体内部场物质的旋转运动（点粒子模型中把它看作是点的一种内禀属性），转动场物质球模型（波动模型）可适用；第三个层次，普朗克长度以下，已有的物理规律失效，应有新的描述模型与新的物理空间。或许这就是大爆炸物理模型及其相应的物理空间。可见，大自然有三个不同世界供我们认知。

双4维时空量子力学描述属量子力学基础研究,解决的是波函数的物理实在性问题,追究的是微观现象的本体论基础,与量子力学其他数学方法——希尔伯特空间数学方法的使用不矛盾，而且相互补充。前不久，t 'Hooft的好友，世界著名物理学史与物理哲学家,美国顿士顿大学曹天予教授评论说：“二十多年来，赵教授一直试图提出一个新的理论解释量子力学波函数。他们有非常原创性思想，这是一个可靠的严肃的学术研究路径。”到目前为止,在工作、教学之余，我花了50年时间,研究70多学时量子力学课程前20学时左右的量子力学基础问题，应不算匆忙吧!  再次谢谢您的评论。

谢谢!

                                    赵国求 2014.9.25.