微观世界

在人类以往的认知史上，牛顿是个标志性人物，他无疑最有资格成为经典科学和经典物理学的创始人，也可以称之为现代科学的鼻祖，奠定了现代工程学的基础。

牛顿通过运用归纳与演绎、综合与分析的方法极其明晰地得出了完善的力学体系，阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿三大运动定律，创立了物理经典力学，把天上运动和地上运动统一起来，把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，从力学上证明了自然界的统一性，这是人类认识自然历史的第一次大飞跃。经典力学体系开辟了一个新时代，并对学科发展的进程以及后代科学家们产生了极其深刻的影响。经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范。

经典力学体系在宏观世界所向披靡，然而，却被认为在微观世界里，已经无能为力。但事实是这样吗？

人类对微观世界的认知能力非常有限，无论是观测手段，测量技术，理论模型。基本的方法还是基于“碰撞”，然而关于粒子的碰撞依然使用经典力学，即动量和能量守恒。

加速电场中的带电粒子、磁场中的带电粒子的速度、位置与轨迹的计算，依然要依靠牛顿三定律。

无论是在宏观世界还是微观世界里，单个粒子或单个物体的动力学计算，离不开动量守恒和能量守恒，更离不开牛顿三定律的动力学分析。也就是说，除了经典力学体系，任何其他的理论体系对于单质点的动力学计算都会无能为力，无论是在宏观世界还是微观世界里，都没有任何例外。

那么为什么说经典力学不好使呢？归根结底还是精确的力学分析，只要能够进行精确的力学分析，无论是在宏观世界还是微观世界里，经典力学体系均会有效；若是不能进行精确的力学分析，无论是在宏观世界还是微观世界里，经典力学体系均会失效。

漂浮尘埃、掷色子、投硬币、打靶子等这些宏观物质的运动，经典力学已经失效。无论你怎样测定各种参数，无论你怎样计算，都无法预测单次的漂浮尘埃轨迹、掷色子点数、投硬币正反、打靶子环数。难道动量守恒、能量守恒、牛顿三定律在宏观世界也失效了吗？原因是无法精确力学分析，所有的动力学计算已经失去意义。

电场、磁场中的带电粒子，在规律的强大电场力或磁场力作用下，其他的受力虽然依然存在，但影响已经十分微弱，这意味着，微观世界也可以进行精确力学分析。经典力学体系的所有动力学计算都精准有效，速度、位置和轨迹等都能计算预测。这意味着动量守恒、能量守恒、牛顿三定律的经典力学对于单个粒子的动力学计算是行之有效的。

也会有人说，经典力学无法解释波粒二象性。

任何单个带电粒子在加速器中的速度和位置都可以精准预测，不会有任何的波动；在直线加速器内，任何单个带电粒子没有任何一次走出直线外；在回旋加速器内，任何单个带电粒子没有任何一次走出预定弧线；在环形加速器内，任何单个带电粒子没有任何一次走出圆环外；这些带电粒子没有一丝丝波动性！威尔逊云室可以记录微观粒子的运动轨迹，记录的任何微观粒子的轨迹都不是波动的。

然而，波粒二象性是观测结果，意味着这是客观事实。那该如何解释？

光本质上是场态粒子间相互作用并通过交换虚拟粒子传递的能量的电磁波，而机械波是由显态粒子间相互作用传递的能量。

电磁波和机械波都只传递能量不传递物质，在这一点上两者没有任何本质区别。所有的波都是由粒子传递，不论是电磁波还是机械波。

电磁波和机械波的区别在于电磁波是由场态粒子传递的，而机械波主要由显态粒子传递的，即传播介质不同是机械波与电磁波的唯一差别。

电磁波和机械波都是如此，整体上都是波，而从局域或微观看都是一个个质点在振动。而从整体或宏观看，一个个质点此起彼伏以波动的形式传递能量。在观测局域或微观时只能看到一个个振动的粒子，无法看到此起彼伏的波；而观测整体或宏观，只能看到此起彼伏的波，很难注意到一个个振动的粒子。无法同时观测到波和粒子，这就是宏观与微观的观测互斥。而电磁波和机械波的波粒二象性是明确微观粒子相互作用机理以及宏观波动传递能量机制。需要同时采用微观粒子作用机理和宏观波动才能描述能量传递机制，这就是宏观与微观的观测互补。

实际上，波粒二象性就是描述电磁波和机械波在局域或微观表现为振动的粒子，在整体或宏观表现为传递能量的波，而单个微观粒子的动力学特性依然完全依赖经典力学。

那么波函数是否科学？实际上，微观粒子的波函数与任何宏观概率模型没有本质区别。

单个粒子的运动轨迹符合宏观物质运动规律，无论是抛硬币、掷色子、打靶子等宏观事物，还是粒子加速器中的电子、威尔逊云室中的电子、磁场中的电子等微观粒子，只要能进行精确受力分析，就能用经典力学进行确定受力状态与运动状态。

如果无法进行全面的受力分析，抛硬币正反、掷色子点数、打靶子环数这些宏观事物你无法预测结果。就只能用概率的方法进行统计分析。

如果你能进行有效分析，粒子加速器中的电子、威尔逊云室中的电子、磁场中的电子运动轨迹你也能准确预测。

在微观世界里，暗物质起主导作用，场态粒子不断与显态粒子作用。换句话说，暗物质不断掷色子。

显态粒子时时刻刻与场态粒子通过交换虚拟粒子而相互作用，在没有其他因素作用下，这种时时刻刻的相互作用成了主导因素，使显态粒子的位置、速度与轨迹无法准确预判。这是由于场态粒子不断对显态粒子掷色子。带整体上场态粒子对显态粒子的作用是可以统计分析的，因此可以建立较为准确的概率模型。

而显态粒子的概率模型是连接宏观与微观的概率模型，与抛硬币、掷色子、打靶子的概率模型没有任何本质区别。换人或换环境，抛硬币、掷色子、打靶子都可以调整概率模型，调整显态粒子受力主要因素，也可以调整其概率模型。加速器中的粒子、磁场中的粒子与其他微观粒子没有任何区别，都可以预先计算出其位置、速度和轨迹。这里就是把主导因素办变成了规则的电场力或电磁力，这也是一种概率模型的调整，这样就可以较为准确地计算出粒子的位置、速度和轨迹。

总之，微观世界与宏观世界无本质区别，单个粒子的任何动力学计算都绝对无法摆脱经典力学。电磁波和机械波的区别在于电磁波是由场态粒子传递的，而机械波主要由显态粒子传递的，即传播介质不同是机械波与电磁波的唯一差别。在微观只能观测粒子，宏观只能观测波，即无法同时观测到波和粒子是宏观与微观的观测互斥，而需要同时采用微观粒子作用机理和宏观波动才能描述能量传递机制是宏观与微观的观测互补。微观粒子的波函数与任何宏观概率模型没有本质区别，都能够通过改变环境条件来调整微观粒子的波函数概率模型和宏观事件的概率模型。

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