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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2017中国武汉量子力学基础专题讨论会纪要

已有 7054 次阅读 2017-5-15 15:33 |个人分类:物理学哲学|系统分类:观点评述

2017中国武汉量子力学基础专题讨论会

                     纪要                    

                武汉量子力学基础专题讨论会秘书组

中国武汉量子力学基础专题讨论会2017年4月21日-23日在华中科技大学召开,大会由华科大-WISCO联合实验室与哲学系联合主办,有来自中国社会科学院、中国石油大学、上海海事大学、上海交通大学、杭州师范大学-浙江大学、湖南大学、国防科技大学、武汉大学、华中科技大学等近二十位知名物理学者、数学学者和哲学学者参加了讨论会。联合实验室、哲学系领导因出差在外派人代表主办单位致辞,欢迎各位专家来华科大参加量子力学基础专题讨论会

华中科技大学赵国求教授作了论如何消解物理学中现象对观察者的主观依赖性”及“找寻本征态叠加的物理机制”的主题报告。在“论如何消解物理学中现象对观察者的主观依赖性”报告中,赵国求指出“客观描述微观量子客体,需要增进时空概念的理解。复时空是实时空在微观世界的拓展,量子力学时空是双4维复时空W(x,k),它是闵可夫斯基时空M4(x)的复数拓展和推广4维时空量子力学(亦或4协变量子力学”)能够消解量子现象对观察者的主观依赖性,客观描述微观量子世界物理现象。

找寻本征态叠加的物理机制”报告中,赵国求认为,经典力学中状态变化具有因果关联(力学因果性),而量子力学中,量子跃迁突变)假设消解了相邻本征函数之间的因果关联,造成类空间隔的引入和本征态平行并存量子叠加态有可寻的物理机制。量子测量导致连续补偿作用的引入,量子场向经典场,时空非定域的消除,双4维时空向4维实时空的全域转换,不存在量子态的非定域坍缩。

杭州师范大学李康教授作了“量子力学魏格纳函数形式简介”的报告,介绍了威格纳函数在量子力学中的应用。李康教授指出:1Wigner函数形式的量子力学具有很多优点,只要从经典的哈密顿量出发,从星乘的本征值方程就可以给出相空间的准概率分布函数,即Wigner函数。经典理论过度到量子理论很自然,测不准关系隐含在星乘符号里面。2Wigner函数出发研究量子测量和量子计算将更方便。除此之外,它还在量子光学和核物理中有重要应用。3最重要一点,Wigner函数在双四维协变量子理论中发挥更重要的作用!而在“物理世界的理解——从超微观到宇观”的报告中,李康教授得到结论:1爱因斯坦相对论在微观和宏观范围内的权威性不容挑战。2在宇观下,考虑宇宙的演化等问题,郭汉英等人提出的de Sitter双不变量狭义相对论必须考虑,爱因斯坦方程宇宙学常数项自动出现,可以解释宇宙的加速膨胀效应。3在超微观下,空间是量子化的。即,时空坐标用Snyder de Sitter空间的厄米算符描述4考虑一个包含从超微观到宇观的时空理论,那就是杨振宁的5de Sitter理论,这个理论中,将出现包含三个常数的狭义相对论。理论发展还有很长的路要走:aSO15狭义相对论的建立,b在该狭义相对论基础上的广义相对论......等等。

李康教授的“双四维协变量子理论”与赵国求的“双四维时空量子力学”指的是同一概念。在“双四维时空量子力学”中,量子力学与狭义相对论是协调一致的。利用赵国求量子力学曲率解释中的量子曲率与场物质球物质密度的关系,Wigner函数在双四维时空中有更加深入的应用,通过傅里叶变换,明确揭示了量子概率的本体论起源。

湖南大学物理系陈克求教授报告了:纳米/分子器件热、电输运机理与计算设计,陈克求教授指出:1对纳米带体系,可以通过在纳米带中加入缺陷或掺杂,增加声子散射,降低热导率;电子利用边缘态传输,不降低功率因子;从而增加体系热电性能。2纳米线可以通过形成驻波、或构筑核壳纳米线增加声子散射,降低热导率,从而增加热电性能。3利用调控声子的波动特性而非声子的散射调控纳米体系的热导率达到增强热电性能的目的。4构筑异质结,增强声子散射,降低热导率,而通过调控异质结的结构使电子共振隧穿,维持高电导率和功率因子,从而提高热电性能。5借助于压电效应,可将热直接转换成交流电。

陈克求教授的研究将预示一个全新的发电机原理和发电设备的诞生,它是一个世界级研究成果,已经受到国际学术界的重视,陈教授的研究也将引导量子力学向这一领域的深入应用和发展。

国防科技大学罗建书教授作了“电磁拓扑及其应用”的专题报告。罗教授从如下四个方面展开讨论:1电子系统与电磁脉冲的交互作用;2电磁拓扑的研究特点;3电磁拓扑所涉及的主要数学问题;4电磁拓扑的研究现状。“电磁拓扑及其应用”探讨了保护电子信息系统免受高功率微波/射频所引起的各种有害电磁信号影响涉及的主要技术问题。

罗建书教授指出,在我国,清华大学,四川大学,西北核技术研究所,解放军信息工程大学和国防科技大学先后开展了这一领域的研究,但主要是从工程方面进行。而国防科技大学在电磁拓扑的数学理论与方法研究上则先起一步,于2009年首次在数理学部获得国家自然科学基金资助。北航在信息科学部获得相关领域研究的重点项目资助。

理论基础是应用科学的基础,基础理论研究应该先行,罗建书教授的研究正好符合科学发展规律,他的研究成果一定会在这一科学发展领域起到重要基础性支撑作用。

国防科技大学欧阳合教授的报告:一般Spin(p,q)-Dirac算子的内欧阳合教授指出,Clifford代数包含了实数,复数,Hamilton四元素,Grassmann外代数,因此在数学与物理中获得了广泛而深刻应用。尤其是上世纪30年代Dirac在建立他的著名的相对论量子力学电子方程时重新发现了Clifford代数及其在Dirac理论中扮演的重要角色更激起了后续的人们在纯粹数学,理论物理,计算机图形学,机器人运动学等方面的杰出的工作。更遑论近年来Dirac算子在非交换几何上的重要角色。

   本文在快速引入了Clifford代数后,建立了Clifford代数与在外代数的自同态代数之间的一个自然同态在给出了一般Spin(p,q)-丛的定义后,给出了一个坐标独立的最一般的Dirac算子的定义。就像Clifford代数几乎包罗万象一样,我们证明:复分析以及Clifford 分析中的-算子,Hestenes-Dirac算子(尽管Hestenes的定义根本就是有缺陷的)等都是Dirac 算子的特例。特别地,利用自然同态,在微分形式的上的外微分算子及其对偶(相对于任意伪黎曼度量)上微分算子之和正好就是视余切空间的外代数丛为Clifford-丛时的Dirac算子:

曹天予教授在中国社会科学报撰文指出,非交换几何方法进入量子力学理论体系,是通过引进新型数学结构探测未知物理实体的结构性特征,从而建构该实体的一种新的量子力学方法。欧阳合的研究当是其中的重要分支,与英国人彭罗斯的扭曲子空间异曲同工,而双4维时空量子力学也是这一大合唱中一员。

   中国石油大学物理系门福殿教授的报告是:“波函数与本征函数的分析”。门教授指出,波函数与本征函数是量子力学中具有基础性和重要性的两个概念,但在教科书中的一些节点,常常把波函数与本征函数混同而不加区别。我们依据量子力学基本理论,分析波函数与本征函数的定义、性质及其意义,明确两个重要概念的不同。分析研究表明,波函数与本征函数是相互关联但又是有很多区别的两个概念,不能把任意的本征函数视为波函数,本征函数自身也可以不满足标准条件,在教科书(初级量子力学及高等量子力学)中应该既体现波函数与本征函数的相互关联又要分析两者的区别,以利于在教学中更准确地把握量子力学的两个重要概念,加深对量子力学基本问题的理解。

量子力学基础性问题的理清及其基本概念的准确把握,是量子力学教学中的关键所在,利用量子力学基础性研究新成果,编写一本好的量子力学教材是广大教师和学生的希望,期待引起重视。门教授的高瞻远瞩对教好、学好量子力学具有深远的理论意义和现实意义。而“本征函数自身也可以不满足标准条件,在教科书中应该既体现波函数与本征函数的相互关联又要分析两者的区别”,是否涉及哲学讨论中波函数的分类问题,也引起哲学学者的兴趣。

   上海海事大学冯嘉礼教授的报矛盾对立统一规律诱导的时空Topos结构、时间测不准与人工智能”指出, Turing问题“Can machines think”涉及“物质”变“精神”这一对基本矛盾,并诱导出一个从“一般物质”到“有生命”、“有意识”和“有智能”的次生矛盾链,导致矛盾对立统一、质量互变和辩证转化规律成为人工智能必须研究的基本问题。因距离及其变化规律,是表现两事物间存在矛盾和矛盾发展、变化规律的属性,而极化恒等式,蕴涵的(1)以为(可变)单位对向量的长度的解释;(2)用向量对向量加以调制或加密,则得明文,反之,求解关于的特征方程则可得原文的解密算法。(1)连同测量值为整数的要求,为轨道量子化提供了理论基础。(2)则为人脑认识外部世界提供了基于基准变换的基本模型。为便于讨论事物从产生的时刻向其矛盾对立物运动,于时刻与其相矛盾的质发生(非本质)质变,并于时刻转变为或与构成一个共同体,以及距离随时变而变与矛盾发展、变化间的联系,本文令,分析了该4维表示诱导的锥和极限、Cartesian闭范畴和子对象分类结构,即Topos结构,给出了函数的正交级数分解式、拓扑层结构和(微分)流形结构以及随时间变化的张量流模型,并以铯原子振动周期为基准单位,导致对时间的测不准问题为例,分析了Planck常数与数学中容许(或)导致的一系列矛盾和冲突,以及它们在哲学、物理、数学、逻辑、思维科学和人工智能中的应用。本文提出了人工智能迫使科学回归哲学的观点。

武汉大学李宏芳教授作了:量子测量的主观性与客观性――从哥本哈根诠释到双4维复时空诠释”的报告。指出,在量子力学的哲学研究中,围绕量子测量的主观性与客观性一直存在着激烈的观念之争。因为根据量子力学的叠加原则,微观量子在测量前,总是以概率的形式同时存在于多个状态的叠加之中,这些状态是相干的。但一经测量观测作用就会破坏微观量子叠加态,使其从相干叠加态以一定的概率跃迁到相应的本征态。此时,量子相干性消失。我们观察到的是一个个确定的经典态。这就需要回答:在量子测量过程中,量子是如何向经典过渡的?是否是“主观介入”的结果?对这一问题的探究促进了量子测量理论的发展,增进了我们对量子测量的客观性/主观性的理解。

近年来,赵国求教授的双4维复时空诠释日益受到国内外物理学界和物理学哲学界的关注。这是中国学者对量子力学的概念基础进行自主创新研究的重要成果,是对国际上原有的量子力学诠释的一种新的超越。双4维复时空诠释突破了量子力学的传统解释,通过对微观量子运动时空的复数拓展,对量子力学的内部空间的物理本质进行了深层揭示,为我们呈现了一个逻辑自洽、简单明了的量子物理世界,不仅有助于我们了解量子概率的时空起源,而且对于量子测量问题的解决具有深层的认识论意义。

   上海交通大学吴新忠博士报告了4维时空量子力学与量子引力的前沿探索”重要论文。他说,量子力学中波函数的物理本质问题,是量子力学基础研究中的国际性难题与热点问题之一。赵国求教授积50年之力,在《运动与场》(1994),《物理学的新神曲》(20022004),《从相互作用实在到量子力学曲率解释》(2009)等著作中提出的量子力学曲率解释基础上,由湖北科学技术出版社在20166月出版了《双4维时空量子力学基础》,提出了用双4维复数时空场物质球几何结构或场物质密度波来界定量子波函数的物理意义,大大推进了量子力学解释研究的深入,有助于解决量子力学在理论解释与实际应用方面出现的一系列概念困难与哲学难题,特别是量子力学与相对论的协调问题。

赵国求认为,微观粒子的质点抽象在时空动力学上是有条件的;量子现象的时空动力学机制表明微观粒子的位置不可能定义得比其康普顿波长更准确,这就自然打破了质点模型的适用范围。弦论与M理论认为,弦是在时空中振动着的1客体,各种基本粒子可以看作是具有不同频率和模式的各种弦。但弦论具有不可观察的额外维,超弦理论预言的超对称粒子至今没有发现,M理论预言的真空几何形态太多;尽管可以整合四种基本相互作用,但引力量子化依然困难重重。另一个比较有名的圈量子引力,仍假定物质的存在形式是场或点状粒子在通常的1+3维时空中把引力场的Ashtekar联络量子化,引进自旋网络来表示量子态和实现引力场的量子化,出现了面积量子、体积量子与离散时空等新概念并要求澄清量子力学的基础问题。圈量子引力在宇宙学中的应用,相当多模型与标准宇宙学模型冲突;在离散时空中如何重新表达量子场论的思路还不是很清楚,很可能是把普朗克空间与普朗克时间对应的能量-动量进行截断,这样一来质点模型仍然是有问题的。因为赵国求从康普顿物质波出发,限制质点模型的无限理论外推,在概念上牢固坚持相对论与量子力学协调的微观因果原理与洛伦兹协变性,有可能给出量子力学与量子场论的一种全新的几何学解释,并对量子引力的探索提供新的启示。

   武汉大学王贵友教授的报告是:双四维时空量子力学基础研究之我见。他说,赵国求教授长期从事量子力学曲率解释与基础研究,目前我们所看到的《双4维时空量子力学基础》一书与系列论文是这一研究的阶段性成果。这些研究成果含有大量新的独立的思考与见解,颇有创新性。就其基础性部分而言,值得关注的主要有以下几点:一是对量子力学给出了一种新的物理诠释,它试图把量子力学的数学结构、Ψ函数、主要范例尽可能纳入到可理解的经典物理框架中,给出一种更加符合传统的常规的解释;二是为量子力学理论构造一种新的理论模型,这是一种不同于传统的质点模型及波粒二象性模型的旋转的场物质球模型;三是为量子力学的数学结构构造一种新的波函数公式,即从场物质球模型出发导出一种波函数公式,与从点模型(波粒二象性模型)出发假设的波函数公式的数学形式完全一致,于是量子力学的基本框架便可在一个新的基础上建立起来;四是试图为量子力学描述的物质波构建一种客观的双四维复空间背景。当然这些阶段性成果也含有一些问题与不足,需要进一步完善。例如,理论模型的自由度数目大量增加,定义与假设的数目大量增加,会使理论刻画的难度与复杂性大大增加。另外科学哲学要求避免的特设性假说、形而上学假设也太多。这些都可能会影响理论的可接受性。

中国社会科学院蔡肖兵教授对赵国求教授的研究专门进行了点评:赵国求先生的双4维时空量子力学基础,是我国学者以科学哲学前沿研究——结构实在论为导向所作的很有意义的工作。结构实在论是吸收当今物理学及物理学哲学前沿研究成果的一种科学哲学前沿理论近年来,赵国求将量子力学曲率解释进一步发展,在哲学、物理、数学表达上都做了很大的推进。赵先生及其团队已将其研究方向及具体方法与国际研究接轨,现在4维时空量子力学对传统量子力学所涉及的基本问题已经有了相应的覆盖,达到同样合理的程度目前,通过发表英文论文,中国学者对量子力学基础与量子力学解释的研究成果也逐步介绍给国际,引起了相应的反响著名物理学史学家美国波士顿大学曹天予教授2016年5月31日在中国社会科学报著文指出:“近年来国内赵国求、李康、吴国林等学者力图通过双4维复时空,来把握量子概率的本体论起源,也属于这一类的大胆尝试,值得注意。”赵国求的研究成果得到国际著名学者的认可是值得庆贺的。

对双4维时空量子力学的期待是,尽量避免完全被传统量子力学数学结构吸引导向,进一步拓展双4维的哲学含义,即使这些哲学拓展可能会带来较大的争议,可以使得这种新理论的生命力更强,让物理学界从这种争议中重视这一新研究,从获取,并为它的发展贡献思想和行动

武汉大学资深教授桂起权作了总结评论性报告:赵国求从曲率解释到双四维复数时空解释的进展:来之不易!回顾了双四维复数时空学术思想及武汉科学共同体的成长发展过程,既总结了经验,也提出了今后发展应该注意的问题。  

桂起权教授认为,1.赵国求对量子力学的新解释,从“曲率”到“双四维”,是放在武汉“量子哲学共同体”的背景中成长起来的。思想演进大致可分三阶段:(1)约在1998年起,赵国求开始摆脱孤军奋战,积极发起和参与“量子哲学共同体”活动,在“哥本哈根式”的自由争鸣的氛围中,继续独立思考,主要是锤炼了曲率解释和相互作用实在论。(2)2007年8月,以结识曹天予为转机,哲学上接受了“结构实在论”,不久后又在物理上引进了“复数时空”,逐步开拓“双四维复数时空解释”。(3)近年来,进入得到物理学者支持的新阶段2.对现阶段武汉共同体的三大要素:(1)武大“量子”团队2)赵国求近年来的学术朋友圈,3)华科大万小龙领导的“量子”团队,就其特点分别做评论。3.对参加这次量子力学基础研讨会的数学物理方面的专家学者的报告和发言做简要评论。

会上,专家们围绕双4维时空量子力学基础及各位专家自己的研究课题展开激烈的讨论,争论中各表己见,针锋相对,据理力争;不过,通过反复讨论,在核心问题上形成了共识,也提出了继续深入研究的关键性问题,并作出了今后的远景规划;大家一致同意建立武汉量子朋友圈,巩固赵国求倡导的武汉量子茶座,以便会后加强联系和讨论。会议一致同意写好本次会议纪要,并出版电子版文集;预约今后择机再召开量子力学基础讨论会,推进双4维时空量子力学基础及相关课题研究;学者们之间预约了相互访问和讨论的的时间表;与会学者对本次会议的高度学术性表示积极赞许,期待今后继续发扬。湖南大学唐黎明、余继锋教授在讨论中对争论的学术问题所作发言,让与会学者留下了深刻印象。

会前,赵国求还同张涛、罗教民、陈永等专家学者各自进行了学术交流,吴国林教授准备会后择机来汉专门讨论,大会对他们的支持与关注表示感谢。

大会认为,这次会议十分成功,哲学、物理、数学学者齐聚,讨论十分深入、全面,既肯定了成绩,也有批评指正,还有展望。大会期待中国本土学术在专家们的帮助、指导下成功走向世界;希望专家们多来武汉走走,多提问题,在讨论中共同推进量子力学基础性问题的研究与发展;对专家们提出的问题,将同赵老师一起认真研究讨论,好好消化,争取做出满意的回答,推动研究继续深入发展。

大会对赵国求教授及各位参会学者的课题研究成果和本次会议的成功组织表示祝贺,对会议主办单位,与会专家学者的积极支持及大会工作人员的辛苦服务表示衷心感谢。

                          2017中国武汉量子力学基础专题讨论会大会秘书组

                                                    2017.5.8.




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