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量子对话录3

已有 2665 次阅读 2015-3-3 23:53 |系统分类:科研笔记

1. 世界在根本上是量子化的吗?

答:爱因斯坦在采用几何方法统一引力场与电磁场,并从中引申出基本粒子的稳定结构理论与量子化条件的各种探索失败了,而温伯格,萨拉姆等人的弱电统一理论,以及杨振宁-米尔斯规范场理论的成功,使得人们普遍相信世界在本质上是量子化的。局域隐变量理论在实验检验上失败了,使得人们进一步相信爱因斯坦对量子力学的非正统解释是失败的。但是,如果哥本哈根解释是正确的,那么至少有一个物理系统是非量子化的,那就是观察者,甚至还包括观察者所操纵的各种探测微观现象的宏观仪器是非量子化的。诺贝尔物理学奖把95%左右的奖项授予与量子力学有关的领域,这助长了一种康德所说的绝对命令:量子化是发展现代物理学的根本思路。

 

2. 你为什么相信世界有可能存在非量子化的区域?

 

答:首先是哥本哈根解释在测量问题上的无能,使得非量子化在逻辑上是不可避免的。即使按照退相干理论的解释,把构成测量仪器的原子,分子与基本粒子做量子化理解,我相信这种量子还原论解释仍然困难重重,并且存在大量可替代的其他解释。

    首先,普朗克一度相信,光只有在被物质吸收与辐射的时候,才是量子化的,而光的传播依然符合麦克斯韦方程;

    其次,罗教明提出光被原子吸收时,引发电子轨道的结构共振,使得量子现象呈现出来,这种理解一方面恢复了麦克斯韦方程在原子内部的失地,另一方面要求我们把量子现象作为光与原子相互作用的突现现象来看,于是量子现象就不再是还原论意义上不可进一步简化的基本现象。罗教明的思路与量子力学的通常理解的差别,可以通过一个思想实验来检验。我们知道,如果用海绵来吸收水,那么海绵中水的形态必定是颗粒化的,就像经典力学的6N维相空间中的事件分布不再是连续流体,而是以普朗克常数为单位处在无数的相格中。我们根据光与物质中原子分子的相互作用探测光的存在,就如同用海绵吸水观察水的形态,它一定由于原子的结构共振而量子化的。如果我们用中子星的物质检测光的性质,如果光不再显示出与量子力学描述的波粒二象性,那么量子力学就可能被证伪了。

     罗教明的物理思想中有很多糊涂思想,他有关高频电磁波自我约束为光子的说法,缺少定量描述,因为光子运动速度尽管是光波的速度,但是光子遵循K-G方程,而光波遵循麦克斯韦场论。自我约束的光波能否延伸出K-G方程是个问题。他由于批判相对论,使得他无法从明线光谱与暗线光谱的存在出发,求助于与相对论有关的光与粒子碰撞的康普顿效应来改变特征光谱的波长,延伸出普朗克黑体辐射定律。他推导薛定谔方程的尝试,可能引人了没有从新立场推导过的德布罗意公式。

    再次,量子力学与量子场论利用真空零点能计算宇宙加速膨胀的暗能量的结果是完全错误的,这可能暗示宇宙根本上是近似符合广义相对论的,而量子效应是微不足道的。真空零点能计算的时候,我们在数学上把空间分割为无数小区域,把这些小区域的零点能加起来实在太大了。但是,数学上的分割,只是抽象地等价于建立起无数个周期性边界条件,其中量子驻波可能出现而表现为零点能。如果量子化是光与原子发生结构共振的突现现象,那么真空中不存在结构共振条件,各种量子涨落纯粹是数学虚构。暗能量那么微不足道,很可能是因为由原子构成的普通物质在宇宙中微不足道造成的,如果原子存在是量子化的必要条件,那么微小的暗能量意味着量子化需要的物理条件是宇宙中是无比稀缺的。我们的量子力学,纯粹是原子构成的物质系统在我们的生活环境中占上风的结果。

 

3. 除了哥本哈根解释,哪些量子解释最流行?

答:一个是多世界解释,考虑宇宙学的人很重视这个解释,但在哲学上引人的虚构存在物实在太多了。另一个是量子势解释,比较符合牛顿力学的精神,但是从相对论的角度看,量子势的超距作用色彩近乎巫术;从分析力学角度看,量子势不能进入哈密顿量与拉格朗日量。

 

4.你认为量子非定域性如何来的?

答:其实这个问题德布罗意的博士论文中有解决的线索。量子波函数是描述同一个态的所有粒子的波函数,就如同一句话,任何人说出来都是同一句话。在一个大厅中,无论一个还是多个,还是所有人讲同一句话,你只能把这句话以一定的概率归因于任何一个人,这样的描述一开始就是非定域的。我们可以设想同类电子的微粒在细节上可能是千差万别的,但是用来描述电子状态的一个波函数是对一类电子微粒的统一描述,波函数暗示的全同粒子根本不是微粒之间的全同。正因为波-粒不是一一对应的,所以对电子可能存在的微粒结构与运动状态的隐变量描述,根本不会在目前的量子力学中出现。量子势理论中的隐变量,其实是把电子所在的统计系综属性投影到单个电子运动轨迹上的结果。这就像好多萤火虫一闪一闪发光,我们在平面上会看到大量与萤火虫运动速度不一致的亮点投影,对这些亮点投影的运动描述,可能就需要类似量子势的隐变量。



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