量子力学曲率解释2010年专题研讨会纪要

    

2010年12月26日至28日，经赵国求教授倡导并主持，在武汉市举行了2010年“量子力学曲率解释”理论专题研讨会。参加会议的主要代表：

武汉大学物理哲学专家桂起权教授、博士导师；

四川大学生物材料研究中心罗教明教授、博士导师；

北京师范大学核科学与技术学院谢柏松研究员、博士导师；

北京师范大学核科学与技术学院张涛研究员、博士导师；

上海交通大学科学史与科学哲学系吴新忠博士；

武钢研究院荣广平研究员；

武汉工程职业技术学院科研处主任游涛及有关领导。

会议代表合影（2010年12月26日，武汉）

会议的议程：

1、“量子力学曲率解释”理论，赵国求教授

2、“氢原子电磁结构模型”，罗教明教授

3、“光电效应的粒子与波动判据研究”，张涛研究员

学术讨论激烈而友好，争论时常高潮迭起，将研究论题引向深入。与会专家一致认为这样的学术讨论，才是学者所倾心追求的讨论会。桂起权教授提议讨论的内容可作为武汉共识写进会议纪要。

    28日下午，会议就成立“物理学奥秘”研究会及进行定期学术交流、两个新理论之间的关系和今后的发展等问题进行了深入讨论和规划。

与会代表共同认为此次会议是成功的会议，专题讨论的形式有利于深入研究意义重大、学术性强的科学问题，值得广泛推广。希望以年会形式进行下去，并热切地希望得到有关部门、实体和机构的支持和资助，热情地欢迎广大的物理研究者的积极参与，我们共同盼望下次年会与您就共同感兴趣的物理问题进行广泛和深入的交流。

 

研讨会的主要内容与结论

 

一、“量子力学曲率解释”理论

本次会议的主要议程是研究讨论赵国求教授创建的“量子力学曲率解释”理论，赵教授利用三个半天的时间详细地讲解了曲率波理论的概念、框架以及对微观物质结构和运动的解释和描述，参会专家对相关的哲学和物理问题进行了热烈和深入的研究和讨论。量子力学曲率解释的核心思想认为，曲率波是对量子客体自身时空特征的描述，量子伴生空间则是描述量子客体波动属性的固有空间。通过曲率波及相关数学表述可以建立量子伴生空间与外部物理空间，以及量子测量事件的准确关系，包容几率解释，并能有效地避免现有量子力学解释多个流派出现的困难和矛盾。因此是一种新的、具有发展前景的解释理论，值得在学术界推广。对于曲率波理论与会专家一致认为：当今，量子力学对客体波动描述的矛盾均由外部物理空间中的质点模型引起，曲率模型理论可以解决这些矛盾 。关于量子力学曲率解释与会专家达成五点共识：

1）物质波场是物理实在，其量子波动形态可通过曲率波模型进行准确描述。波函数描述微观客体自身的波动时空特征。

2）微观量子客体具有的空间特征不能单纯用质点来近似描述，需要用曲率波模型在量子伴生空间进行准确描述；而它与在外部物理空间习惯上所使用的点模型相对应。量子伴生空间是正确描述量子客体的波动形态的固有空间，而量子客体在外部物理空间中表现的粒子形态及相关物理量，可以转译为曲率波理论中的曲率等物理量。两个空间是对客体不同层次的描述，总体上缺一不可。

3）物质波波函数的相位因子包含了粒子运动的速度信息，因此具有特定的更多物理含义。与把波函数看做纯数学函数不同，相位因子与波函数整体规范变换及局域规范变换中粒子的运动状态密切相关。从整体规范变换过度到局域规范变换，粒子就己经置于场中。规范场的引进是抵消局域规范变换中原有场的作用，让粒子的受力状况不变，运动状态不变，且保证时空恢复均匀、平直，保持物理定律形式不变。

4）狭义相对论把物体因运动而引起的时空量度的变化，从参照物到坐标系的转换中，变成了坐标系的固有属性。物体自身时空特性的变化以坐标系的时空特性变化得到呈现；而德布罗意推导物质波表述形式的过程，则是将转移到坐标系的时空属性，以曲率波的形式还原为运动物体自身时空特征的逆过程。

5）在局域时空中，粒子加速运动的惯性力场作为等效引力场，也可以作为规范场引进到规范变换中，以保证规范不变性成立。规范场包含着粒子本身的时空度规场的信息，在量子场论中，曲率波体现为真空的形变。

 

二、“氢原子电磁结构模型”

会议的另外一个重要议程讨论了四川大学罗教明教授提出的“氢原子电磁结构模型”。罗教授首先分析了氢原子两体带电粒子量子作用体系，指出，采用波粒二像性解释粒子的运动将与原子中心力场模型相矛盾；同时阐明了目前关于加速带电粒子的电磁辐射的理论存在的问题，认为通过经典理论认识氢原子结构所遇到“经典理论的困难”是科学认识上的“误区”，因此氢原子电磁辐射的稳定性问题需要重新研究。采用电磁学的基本概念和相关定律，罗教明教授提出了氢原子两体带电粒子相互作用模型，对于两体质心轨道运动中电磁学现象进行的深入分析，给出了以下结论：

1、运动电荷体系的电磁辐射由电荷间互相作用导致，且作用于运动电荷电磁辐射反作用力由磁场力的变化率决定；

2、感应电场等效于空间位移电流在空间传播，由于自感磁场的自约束作用，感应场在空间中的传播伴随自约束效应，具有定域传播的特征。对于氢原子两体问题，由于空间位移电流的磁相互作用，其传播方向会发生改变，路径会弯曲，辐射场传播的定域性和方向性变化会随着原子轨道半径的减小而急剧增强；

根据上述电磁现象成功解释了光子、氢原子的稳定基态，得出了以下的重要结论：

3、光子是完全自约束的空间位移电流，即空间辐射角为零度角的电磁波；

4、氢原子中的电子和质子作同频质心轨道运动时，具有相同的辐射强度，由于电子的运动速度高于质子，电子的辐射功率远大于质子的功率；

5、由于空间位移电流的自约束和磁相互作用，当氢原子半径处于特定值a₀时，电子的辐射将作用于质子，同时质子的辐射场将作用于电子，使电子和质子处于与自身辐射反作用力平衡的力学稳定状态，对应于氢原子的基态，此时质子和电子处于电磁辐射完全耦合状态；

6、当氢原子半径大于a₀时，由于电磁耦合不完全或未实现，电磁辐射将向原子外部传播，因此将不断地失去能量，是自然的辐射状态，电子轨道将自发落向a₀；当氢原子半径小于a₀时，电磁辐射会处于两个电荷之间，导致电荷排斥作用，是自然禁止的。因此，对于氢原子轨道的最低能级就给出了合理的解释，此时a₀就是玻尔半径；

     如果将氢原子的光谱辐射作轨道共振理解，氢原子基态轨道及其共振，可以有多种数学方法进行处理，选择驻波是一个简便方法。氢原子轨道的驻波数学表达式可以通过中心场模型获得，并且得到了以下重要结果：

7、氢原子轨道的驻波数学表达式，经相关数学变换后与目前的氢原子定态薜定谔方程，在数学上具有完全相同的形式；

8、推导出了普朗克量子和常数的表达式，常数的计算结果与测量值非常符合；

   与会专家对上述模型进行了激烈的讨论、严密的推证、因果与逻辑关系的分析。最后专家表示对模型持肯定态度，认为“氢原子电磁辐射模型”为我们认识原子分子中的电磁现象和结构问题，提供新的思路，模型中应用的相关概念、相关定律和分析是准确的，并能对物理学一些目前未解之迷给出了合理解释，是值得深入研究和发展的新理论。但对于氢原子中带电粒子电磁辐射，电磁自约束、位移电流互相作用等给出的是定性或半定量描述，定量分析和计算是该模型进一步研究的重点，氢原子基态半径可通过该过程直接获得。报告中的主要学术内容已写成研究论文“Electromagnetic radiation and stability of hydrogen atom”，美国《加俐略电动力学》杂志已录用，即将发表。

 

三、“光电效应的粒子与波动判据研究”

北京师范大学张涛教授作了《光电效应的粒子与波动判据研究》精彩报告，将曲率波理论向实验解释推进了一大步。张涛教授指出，光与电子相互作用随它们的能量的变化而出现不同的行为。怎样认识这些现象是一个值得思考的问题。两个微观物体1和2相互作用时，可以分别采用质点或波来描述两个物体因对环境依存所表现的运动规律。如果考虑一种判据来判断是采用质点描述还是波动描述，这种判据可以选用微观物体在量子伴生空间中的量子曲率R（当然也可以选用外部物理空间中的某种判据）。根据曲率波理论，量子曲率R由物质波波长l（l＝h/p）来定义，R＝1/r，r＝l/2p，描述在量子伴生空间(多维线性复矢态空间)。设R₁是微观物体1的量子曲率, R₂是微观物体2的量子曲率，当R₁>>R₂或R₁<< R₂时，采用质点描述来分析微观物体运动规律较为合适；当R₁与 R₂相近时，采用波动描述来分析微观物体运动规律较为合适。用曲率波理论分析光与电子的相互作用，除可解释电子云感生电流与光的作用外，对光电效应及康普顿效应均可作出合理解释。讨论中大家建议张涛教授将实验粒子的能区进一步提高，检验曲率波理论可能做出的预言。

吴新忠博士交流了他近期反复思考的曲率概念在物理学中的发展史研究。吴新忠博士认为物理学几何化是科学发展的历史性趋势，量子曲率的提出是顺应历史发展的必然。

 

量子力学曲率解释2010年专题研讨会

2011年元月六日

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