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量子力学向何处去

已有 4821 次阅读 2009-6-10 12:01 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

       量子力学的基本论题是原子。

       Kelvin的静态球体上分布有均匀的正电荷,其上镶嵌有若干个离散的电子。Thomson对此的改进是,电子在不同的球面层上运动,由此来使电子象太阳系的星体绕核运动。吸力与斥力的平衡给出了稳定的系统。它对化学周期表给出了好的解释。

       它有二种运动:在层面上的轨道运动;层面间的跃动。

       在层面上的轨道运动对应于经典的Hamilton量,而层面间的跃动可借用位场变动概念引入。这样,它就被广泛的接受。

 

       目前,我国教科书多采用这一半经典模型。

 

       其漏洞在于:如果电子数大于5,则某些电子必须被置于球心位置(或其等价),否则,原子不稳定。

 

       1920年,Rutherford用质子和中子概念取代了核球概念。

       其后,Heisenberg, Dirac, Schrodinger 等发展的量子力学进一步开拓了中子的概念。

       Schrodinger波动方程描述的电子是以正交本征波函数为“坐标标架”的位置波矢量,该波矢量的二次几何不变量(平方长度)被给予波函数的量子力学解释。这样,Hilbert高维空间就应运而生。

       这样,电子波函数就紧致的镶嵌在核子场中。这种运动要求有位形参考背景(时空),应用狭义相对论的时空均匀性概念,这一问题也看似解决了。

 

       目前,我国量子力学教科书多采用这一量子力学模型。

 

       但是,由于中子与质子、电子的波结构并不协调,因而,有人提出了强子力学(Hardronic mechanics)。

 

       目前广泛接受的量子力学原子是把中子装进袋子的。但是,无法给出1/2自旋的本质原因,因而被认为有某种没被发现的对称性在支配。这是当前的热门话题。

      

       Riemann认为,空间特性必须是基于物理实际的发现。就观测而言,在非常小的尺度上的高度不规则性完全可以表现为大尺度上的高度光滑性。如果接受这一概念,就会对量子力学的时空均匀性概念提出挑战。

       由此就形成另一条路线,如Kaluza-Klein型原子。但是,6维空间的概念是可疑的。

 

       总上,在量子力学领域,有好几条发展路线。我接受Riemann论点,可能会在适当时间进一步做部分研究工作。 (已做工作见:Xiao Jianhua. Geometrical Invariants of Matter Motion in Physics, E-print, arXiv: physics/0511076(physics.gen-ph), 2005, 1-8Xiao Jianhua. Inertial System and Special Relativity-Finite Geometrical Field Theory of Matter Motion Part One. E-print, arXiv: physics/0512110(physics.gen-ph), 2005, 1-19Xiao Jianhua. Gravity Field and Electromagnetic Field-Finite Geometrical Field Theory of Matter Motion Part Two. E-print, arXiv: physics/0512134(physics.gen-ph), 2005, 1-16Xiao Jianhua. Quantum Field and Cosmic Field-Finite Geometrical Field Theory of Matter Motion Part Three. E-print, arXiv: physics/0512178(physics.gen-ph), 2005, 1-22;)



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