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氢原子结构理论中的因果大战幽灵(1)背景

已有 6426 次阅读 2012-6-19 17:25 |个人分类:物质结构|系统分类:观点评述| 量子力学, 经典理论, 物质波

近期科学网名博主黄秀清教授发表了关于超导和量子力学问题的两篇博文,引起了广泛的关注和激烈的争论。第一篇关于BCS理论的否定性质疑,科学网精选并置顶,追随者赞同,反对者一遍嘘声。总体来讲,我认为科学网开始讲科学了,对于个人学术观点、质疑主流的博文,表现出一种包容的态度,鼓励大家独立思考,发表自己的见解。这是一个进步,对此我代表对主流学术观点持质疑态度的广大博主和看客,向科学网和编辑表示敬意。

我认为氢原子结构及光谱辐射是科学皇冠上的明珠,从汤姆森模型、卢瑟福模型、玻尔模型到量子力学模型,事实上是没有得到完全解决的。

基于实验观察的经典理论对于原子结构的卢瑟福核外电子行星运动模型的解释,似乎遇到了不可克服的困难。根据经典电磁理论,电子和原子核的加速运动会不断地消耗能量向外辐射,因此电子相对于原子核就不会有稳定的轨道,会不断减小最终湮灭。按照这样的推论,经典理论不能用于原子结构的描述,这就是我们不得不进行“科学大革命”,接受量子、物质波等量子论概念的最直接和本质的原因。

经典理论作为17世纪以来人类科学认识精华,为人类进入工业时代、电器时代和信息时代提供了科学基础,也是当今工程技术的基础,渗透于各个学科和领域的每一个细节,即使当今最尖端的航天工程和国防工程技术也完全依赖于经典理论。“原子湮灭”的论断——这一票就能彻底否决经典理论描述的事物符合因果逻辑性的规律吗?就能葬送这个几个世纪以来得到不断验证和确认,创造人类物质文明的基础理论?不!电子决不会湮灭于原子核。因为“原子湮灭”出自于错误的加速带电粒子辐射模型的推断,并不可信。现有的电磁辐射理论认为,在非相对论性运动情况下,加速运动的电荷的电磁辐射只取决于加速度,因此辐射的反作用力(阻尼力)也只取决于加速度。由于电荷的运动可以是任意的,即电荷运动的速度和加速度可以成任意角度,辐射反作用力对电荷所做功的功率为辐射反作用力与运动速度矢量的点积,因此辐射功率可以是正值,也可以是负值,根据能量守恒原理反作用力做正功是不允许。很显然目前的电磁辐射理论存在严重问题,原子湮灭的论断必须重新考虑,也就是经典理论解释原子结构的大门必须重新开放。

根据电磁感应定律,感应电场由变化的磁场产生,即变化的磁场决定辐射,在氢原子电子和质子绕质心运动模型中,与变化的磁场相互作用力对应,考虑到涡旋磁场对感应电场(空间位移电流)的自约束效应,以及空间位移电流的相互磁场力作用,可以对氢原子的基态做出解释。即氢原子具有一个电磁性质稳定的基态轨道是目前电磁学定律可以解释的现象,这点在我前期研究论文和博文中进行了详细的推证,那么经典理论重回微观原子结构领域就有了足够充分的理由。

另一方面,以量子假设、物质波、测不准等原理形而上公理体系为基础的量子力学和量子论,在原子湮灭论断背景迷惑下,成为科学对原子结构进行解释,我们不得不接受的唯一选择。应用量子力学波表述,薛定谔方程进行求解和相关推论,我们可以对原子、分子和固体结构和光谱进行很好的解释,即使如此,量子论的基本思想—微观粒子运动的不可预测性,彻底颠覆了自然事物的逻辑性和因果性,强迫要求我们改变对真实世界的固有看法。因此自从物质波提出就质疑不断,并波及到哲学领域,至今仍未平息,令量子的缔造者和科学精英十分困惑。关于量子力学的解释目前已有二十多种,公认的数学表述有三种,呈现出一种“百花齐放”的繁荣景象。对于这种“混乱”局面,量子理论物理学家,只能通过投票的方式“统一思想和意志”。2000年的投票结果表明,目前教科书采用的哥本哈根波函数的纯几率解释,只有5%的支持率,这不能不说量子论正面临来自内部的巨大危机。

关于量子的论战最著名的当然要算爱因斯坦——玻尔的争论,老爱不断地提出问题,玻尔采用相关的补充和解释来应战,量子理论公理体系在这个论战过程也得到了完善。结果当然是爱因斯坦完败,但他到死也不冥目,坚决不承认量子力学。

我认为爱因斯坦发动那场论战的根本出发点是因为他承认世界的逻辑和因果性,相对论不能容忍超光速运动的现象存在。因为如果量子论中的物质波的不可预测性是真实的,则间接承认了微观粒子运动的超光速。我认为爱因斯坦并不像传说的那样是科学的天才、神明,对付物质波的不可预测性只需下面两个简单的问题就会令其原形毕露:

1、              根据物质波的基本释义,微观粒子运动对于观察者来讲是不可预测的,氢原子中的原子核和电子的运动一定是不可预测的,因此建立在粒子上的相对坐标系,或两体的质心坐标系相对于观察者的运动肯定是不可预测的,观察者观察的结果与粒子坐标系(相对坐标系或质心坐标)的关系是不可预测的,也就是不确定的。因此实验室观察测量的氢原子光谱数据与相对坐标系中描述的氢原子模型所推论出的结果具有内在的不确定性,显然就不具有可比性,目前的理论与实验就失去了联系。

2、              根据量子论的概念,微观粒子的微观运动由波函数描述。从数学的角度,宏观是微观的积分(累积),微观是宏观的微分(细分),一个自由电子可由平面波函数来描述,按照简单的逻辑,自由电子的宏观运动轨迹是一条直线,自由电子平面波函数对时间积分我们可以获得一条直线轨迹吗?,或者一条直线运动方程经过对时间微分我们可以获得电子的平面波函数吗?

3、              其它,包括黄秀清提出的势函数的问题。

 

基于上述原因,我认为目前对于氢原子中的带电粒子的电磁辐射和稳定有了新认识,因此对于原子结构的理论完全有必要进行一场大讨论,通过对氢原子结构中的哲学和物理学基础问题的讨论,从根本上认清物质世界是服从逻辑和因果,还是由“幽灵”来支配。

 

系列博文:

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(5)终结理论的基本要求

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(4)精确与精细的原因

氢原子结构理论中的因果大战幽灵(3)物理世界真实不虚幻

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