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热力学:沟通连续统物理与量子物理的桥梁?

已有 3740 次阅读 2009-9-21 17:32 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

       被称为量子力学的非连续统物理诞生以后,在一片欢呼声中,“经典力学”失去了往日的“正统、唯一”的地位。

       但是,最近几十年的研究工作表明:需要建立“连续统属性”的量子力学。目前的努力奋斗集中于量子场的概念,或是波函数构成的相干相概念,以及不愿退出历史舞台的规范场的数学性构建。

       两者间,能作为物理实践经验的概念是热力学的:“温度“、或其等价物“熵”。它们是作为微观运动的宏观表现而建立的。因而是:沟通连续统物理与量子物理的桥梁。

       目前,如果把热力学建立在统计物理的基础上,则她只能是“经验性”的,而不是理性的。这样,其桥梁作用也就只能是形而上学的。

       如果抛弃统计学概念来建立理性的“理性热力学”,则必须用确定性的量子场运动来定义温度(而不是简单的能量),这就要抛弃“熵”的概念。

       从宏观看,宏观的热运动理论必须能够表现这样一种运动:宏观上无位形运动,但微观上有位形运动。

       在数学上看,满足要求的运动是共形群的子群分解系列。而由于热运动的尺度范围为无限大,则这种数学分解不应具有唯一性。真实的物理运动应作为条件来“选择”某个子群系列。

       这样的热力学运动(温度)的数学特征是:宏观上的唯一性及微观上的量子性。

这种数学变换的最简单形式就是:任一函数的谐函数求和系列展开。其一般性理论是由冯诺依曼在“量子力学的逻辑”一文中建立的。

但是,就物理学传统观念而言,为何是这种谐函数而不是另外的?任一谐函数项的物理图景为何?

如果要求:不仅是宏观上是“物理”的,而且还要求微观上也是“物理的”,则上面的“任一函数的谐函数求和系列展开”就应修改成:“宏观运动变换的微观运动变换系列展开”。

如果做这种修改,则微观运动变换和宏观运动变换“共用的参数”就是热力学的“温度”概念。

在何种情况下能建立相关的物理图象呢?极低温物理。

因而,极低温物理方向是未来的、物理学基本理论研究工作的重点和热点。

事实上,远空间物理及宇宙射线等方面的研究工作与此相关。

如果我国学者要在这一次机会中分得一定的地盘,就应早做准备。理论上的准备工作应是先行的。

尽管实验性准备则是困难的,但是间接的使用过去的化学学科的成果应能够作出一定的进展。也就是说:用物理理论解决化学中的运动问题也是未来的、物理学基本理论研究工作的重点和热点。(应与物理化学或化学物理有本质上的不同)。

评判过去的目的是为了给未来选集更好的路线而不是为了否定过去。

在这一方向上的进步,不论多微小,其科学意义都是极为重大的。



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3 李小文 刘全慧 吕喆

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