2、测不准原理的实在论背景

那么，当把微观粒子抽象成点粒子(亦或质点)时，尤其在原子中会带来什么样的问题呢?

为了回答这一问题，我们先来看前苏联物理学家朗道对测不准关系（原理）的推广。朗道在他的《量子电动力学》一书中，指出测不准关系可以推广到相对论力学中的单个物理量^（5）。他认为，在相对粒子静止的坐标系中，坐标的不确定量是

                    (⊿x₀=h/2πm₀c)

动量的不确定量是 

                                         (⊿p₀=m₀c)

(m₀)是粒子的静止质量， (m₀c)我们称作为“静止康普顿动量”， （h）是普朗克(Planck)常数。 (⊿x₀)是康普顿物质波波长 除以2π，它等于以波长 为圆周的圆的半径，其数量级刚好就是霍夫斯塔特实验测得的非点粒子（中子、质子、电子等）的分布半径 ⊿x₀。

只要稍作推敲就会发现，朗道对△x₀所作的解释，只能来源于微观粒子的点粒子假设，而现行量子力学中,电子等微观客体刚好简化成了点粒子。电子本来不是质点，具有半径  ⊿x₀，如果把电子当成点粒子，显然，这个点粒子就必须弥散在⊿x₀ 的范围之内。电子的大小⊿x₀ 就成了点电子可能存在的范围，即“点电子”有一定的位置分布误差。于是，“点电子”等微观客体就有了位置的不确定性。可见，电子等微观客体位置、动量的不确定性，是在对微观客体作点粒子抽象时，自觉或不自觉地赋予电子等微观粒子的。

对海森伯证明测不准关系式的光—电子对撞实验作深入分析，同样也可以得出：海森伯的粒子位置不确定量 就是“点粒子”活动范围，而且等于粒子的物质波波长除以2π。

电子不是点粒子，测量中只要非点粒子的光子碰上了非点粒子的电子，不管碰上电子的哪一部分，电子总是被测到的，并记录一个电子存在的位置。但每一次测量都不能说是电子的准确位置，电子的位置遍布于电子“自身空间形象”之中。“电子自身”的空间形象才是单光子—电子碰撞实验中产生位置不确定性⊿x₀ 的根源。看来，对微观客体作点粒子抽象，粒子自身的“大小”不可忽略不计，而且与粒子的物质波波长相关。

物理学中常把康普顿波长除以2π作为微观客体的特征长度。这表明，物质波波长与微观量子客体的“形”有联系，用物质波波长建构微观量子客体的“形”，用曲率模型取代质点模型描述微观量子客体的运动状态，既有实验、理论依据，也有数学操作上的可行性，波函数均可表述成曲率波形式。

但在现有量子理论和实验解释中都将粒子的“几何形象”忽略，理论依旧承袭经典质点抽象方法，忘记了经典质点抽象原则—“客体的‘形’可忽略不计”的原始条件。粒子“几何形象”的空间广延性，演变成“点粒子”的位置分布范围，粒子位置测不准的客观原因被隐藏了。这样，在以“宏观质点”为描述对象的现行量子力学中，“点电子”的概率分布属性，就只能强行赋予“上帝”赐给的新性质—“不可确定性”来承担。

其实，若是“点”光子与“点”电子碰撞，碰上了，就百分之百测准了，碰不上，就百分之百测不准，不存在粒子位置的不确定性。于是，在“点”模型中，哥本哈根学派对电子位置的“不确定性”乞求上帝的帮助，也就可以理解了。那是“点”模型造成的无奈。

但我们认为，在微观世界，当讨论的问题中微观客体的“形”不可忽略时，宏观质点抽象原则不适用，客体的实在属性应赋予其“形”。因而“形”是实的，也就是波是实的（空间即物质广延的体现），在量子场论中就是场是实的(即场本体论)，而抽象出来的“质点”却是虚的。物质波是微观客体在微观时空中的一种新的物质存在形式。电磁场的物质性，由电磁波得以证实；量子场的物质性，则将由物质波得以证实。用物质波通讯应是可能的。说电子是“原子幽灵”，其比喻一语中的。是幽灵一样的“虚质点”具有位置的不确定性。人们对概率解释的种种不理解甚至误解，既根源于对微观世界“形点转换”带来的“虚质点”新性质的无知，也根源于“宏观质点”与“微观质点”不同性质的混淆，更源于“形点转换”中对“形”的忘却。

必须指出,对微观量子客体物质存在形式—物质波的描述，不能直接用外部3维或4维物理时空，而必须采用多维“态空间—多维线性复矢空间”，即“量子伴生空间”。物质波虽然描述在“量子伴生空间”，但它是微观时空中的物理实在！描述微观量子客体之所以有如此区别，原因就在于我们人脑的功能不够，不能对微观世界离散作用做出直接生物建构，直接形成外部物理时空中客体的宏观经验形象，微观量子客体的“形象”必须通过综合分析进行理论建构。但那是真实的物质形态。以后我们还将证明“量子伴生空间”中的“物质波”描述，可以通过量子测量转换为外部物理时空的“点粒子”描述。

(本博文摘于《从相互作用实在到量子力学曲率解释》赵国求,武汉出版社,2008.)⊿x₀=h/2πm₀c = 2πr ₀

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自赵国求科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-315-263957.html

上一篇：（三）、量子力学中的质点属性和测不准原理
下一篇：对刘全慧博士的评论的回复(字数多了回复栏不能复制)