量子力學(xué)詮釋的新嘗試

1、第l5卷第2期2003年6月武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院JournalofWuhanEngineeringInstituteVo115No2June2003量子力學(xué)詮釋的新嘗試趙國求(武鋼基礎(chǔ)物理研究所武漢：430080)摘要描述宏觀世界的經(jīng)典力學(xué)與描述微觀世界的量子力學(xué)在作用機制、質(zhì)點抽象、概率的應(yīng)用及描述對象上均有本質(zhì)的區(qū)別，據(jù)此作者介紹了量子力學(xué)曲率解釋。關(guān)鍵詞宏觀微觀本質(zhì)區(qū)別曲率中圖分類號：O4131文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671—3

2、524(2003)一02—0001—05量子力學(xué)自創(chuàng)立至今，已近一個世紀(jì)的時間，百年來，人們把量子力學(xué)和相對論看做是二十世紀(jì)物理學(xué)的兩大臺柱，今后，恐怕還會有很長的一段時間不會改變這一看法。量子力學(xué)對微觀世界的描述確實取得了驚人的成就，利用量子力學(xué)所做的計算與實驗驚人的符合，常使人們對量子力學(xué)的正確性深信不疑。然而，量子力學(xué)的巨大成就，絕對掩蓋不了量子力學(xué)解釋體系的不足及與相對論深層次的尖銳矛盾。全世界沒有一個物理學(xué)家敢說他完全懂量子力

3、學(xué)就是最好的證據(jù)。所謂量子力學(xué)詮釋向題，指的是量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式的物理實質(zhì)究竟是什么。關(guān)于量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式的物理詮釋，見諸于經(jīng)傳的至少有十?dāng)?shù)種，比較流行的也有七八種，而最為流行的主流學(xué)派是所謂哥本哈根學(xué)派的幾率解釋。幾釋解釋認為量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式——波函數(shù)，是幾率波。微觀客體的動量和位置本質(zhì)上是不能同時確定的，測不準(zhǔn)(或不確定)關(guān)系是這種不確定性的數(shù)學(xué)描述。然而，哥本哈根的幾率波與實驗表現(xiàn)出的物理波存在著深刻的矛盾。為此，以玻爾為首的哥本哈

4、根學(xué)派，為了消除其解釋體系中的矛盾，滲進了許多非常規(guī)的哲學(xué)思辯。在哥本哈根幾率解釋中，數(shù)學(xué)、物理、哲學(xué)思辯混合在一起，將人們帶進了一個神秘的量子謎霧。百年來，哪怕是最偉大的物理學(xué)家比如愛因斯坦也被卷進量子謎霧難以解脫。德布羅意、薛定諤、玻姆、布洛欣采夫等一批科學(xué)家曾試圖用各自的解釋取代哥本哈解解釋，但終究沒有取得主流學(xué)派的地位。看來量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式的物理實質(zhì)，還值得后代人繼續(xù)深入研究和探索。本文作者趙國求提出的量子力學(xué)曲率解釋，則是量子

5、力學(xué)眾多解釋中，中國人獨立提出來的一種新的量子力學(xué)詮釋體系。量子力學(xué)曲率解釋認為，量子力學(xué)中的波函數(shù)描述的是人們通過實驗建構(gòu)的微觀客體“形”的變化規(guī)律。波函數(shù)本質(zhì)上是曲率波而非幾率波，曲率的大小表示粒子性，曲率的變化表示波動性。量子力學(xué)曲率解釋有著從哲學(xué)、物理學(xué)、實驗現(xiàn)象、數(shù)學(xué)到詮釋體系的邏輯一致性，由哥本哈根幾率解釋緣引出來的諸多悖論在量子力學(xué)曲率解釋中將不復(fù)存在，而且曲率解釋可以把幾率解釋及其他解釋的合理部分納入其中。量子力學(xué)曲率解

6、釋從如下六個方面建立其解釋體系，并貫穿在《物理學(xué)的新神曲——量子力學(xué)曲率解釋》(武漢出版社，2002年)一書及爾后的相繼論文中。1提出相互作用原理相互作用原理是量子力學(xué)曲率解釋賴以建立的哲學(xué)基礎(chǔ)。相互作用原理指出[]：自然界中一切物體在時空中的“形象”和“狀態(tài)”都是由物質(zhì)問的相互作用形成的，既包括四種基本相互作用(引力、電磁力、強力、弱力)，也包括人類觀測世界使用的觀測信號作用。由相互作用原理我們得到兩個推論：收稿日期：2003—01—

7、10作者簡介：趙國求，男，1944年生，研究員。從事物理學(xué)哲學(xué)、思維科學(xué)及中醫(yī)基礎(chǔ)理論現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)研究。維普資訊趙國求：量子力學(xué)詮釋的新嘗試3存在，形不同，在形內(nèi)找到質(zhì)點的概率就不同，形越小，概率就越大；形越，概率就越小。這樣，原子能級的發(fā)光強度，不同能級建構(gòu)的電子球面曲率，對電子作質(zhì)點抽象時微觀質(zhì)點在不同能級上出現(xiàn)的概率三者之間就具有一種正比例關(guān)系。于是，我們通過上述思維方式就把海森伯的矩陣力學(xué)，薛定諤的波動力學(xué)(曲率的波動)及哥本哈

8、根的幾率解釋在物理機制上聯(lián)系起來了，哥本哈根解釋中的幾率波性質(zhì)是在對微觀客體作質(zhì)點抽象時賦予的，幾率解釋具有了實在論背景。反科學(xué)實在論及爾后的關(guān)系實在論，對自然的認識層次只是停留在現(xiàn)象實體的“形象”建構(gòu)上。本體是離開人的主觀意識的客觀存在，相對論中的靜能m。c，康普頓動量TrIfl及量子力學(xué)中的康普頓波長Xo(=)都是客體相對坐標(biāo)系靜止時的不變量，人類無法感知，Ⅱl0c這正是我們賦予本體的性質(zhì)。能量的變化、動量的變化、波長的變化(體現(xiàn)為

9、質(zhì)量的變化)都與人的主體地位相關(guān)，它們都具有建構(gòu)的特征，是現(xiàn)象實體表現(xiàn)出來的性質(zhì)。4區(qū)分量子概率與經(jīng)典概率的本質(zhì)不同]牛頓力學(xué)中物體被抽象為質(zhì)點，形的大小和變化對時空的影響忽略計，時空是絕對的；相對論力學(xué)中客體運動引起觀測形象的變化對時空的影響，由洛侖茲變換變換到背景時空中，客體變成了質(zhì)點，時空卻是變化的；量子力學(xué)中客體運動引起觀測形象的變化則通過歸一化形式變換到背景空間中，背景空問的拓撲性質(zhì)隨著形的變化而變化，通過dv=ll出變換之后

10、，被積分空問是實體的，波動的，數(shù)學(xué)上由希爾伯特空問來描述，但質(zhì)點卻是虛的，具有飄忽不定的屬性。這又引起了經(jīng)典概率與量子概率的本質(zhì)區(qū)別。從所周知，經(jīng)典概率中由客體抽象出來的“質(zhì)點”具有實體性質(zhì)，它遵從帕斯卡疊加原理，通過雙縫后的圖象是單峰的；量子力學(xué)中由客體抽象出來的質(zhì)點具有不確定性，是虛的，受背景空間波的干涉和衍射特征制約，通過雙縫后屏上的圖象是多峰的。虛的質(zhì)點通過雙縫的哪一縫無關(guān)緊要，因為宏觀經(jīng)典力學(xué)中賦予質(zhì)點的屬性均賦于了被積分的背

11、景空間，空問曲率的波動使雙縫背后的空問本身具有干涉特性，雙縫起到了象水波干涉中的干涉波源的作用。由于我們把空問曲率的變化與原子發(fā)光強度的變化聯(lián)系到一起，曲率大的地方發(fā)光強，曲率小的地方發(fā)光弱，而光的強弱與客體的可視程度相關(guān)，這又使人們可將概率(可能性)與被觀測客體的可視度相聯(lián)系，也就是把概率與空間特性的變化相聯(lián)系，我們把這叫概率可視度解釋。概率的可視度解釋是原子世界量子概率的本質(zhì)特征。它既表明我們在原子中某處找到微觀粒子的概率，也表明微

12、觀客體在該處造成的空間特性的變化。5指出微觀與宏觀描述對象的本質(zhì)區(qū)別]在宏觀世界，牛頓力學(xué)中客體的形在運動中我們認為是不變的，相對論力學(xué)中，“形”的變化變換成背景時空的變化，客體的“形”又可看作不變。對于宏觀質(zhì)點力學(xué)，“形”的大小與討論的問題相比可以忽略，被描述的客體變成了質(zhì)點。對客體狀態(tài)的描述只能是質(zhì)點運動的軌跡。質(zhì)點是“實”的，有確定的能量、動量、位置和時間，質(zhì)點運動的軌跡也是確定的，宏觀經(jīng)典力學(xué)中客體的運動方程則是對這種運動軌跡的

13、描述。在微觀世界，電子等客體的“形”人們無法直接看到，對“形”——現(xiàn)象實體的認識只能通過實驗——原子發(fā)光的強弱來建構(gòu)。通過原子發(fā)光實驗建構(gòu)起來的微觀粒子的“形”是變化的，而且在原子中作質(zhì)點抽象時“形”的影響不可忽略，這就決定了我們對微觀客體的描述不能象對宏觀客體那樣去描述質(zhì)點運動的軌跡，人只能是對“形”的變化進行描述。薛定諤方程描述的是牛頓時空中微觀客體“形”的變化規(guī)律，它本質(zhì)上不是描述質(zhì)點運動的方程。作了“形點轉(zhuǎn)換”(歸一化之后)之后

14、，希爾伯特空問是波動的，具有實體性質(zhì)，質(zhì)點是虛的，飄忽不定，這樣的質(zhì)點也不具有實體軌跡的特征，它是“實體質(zhì)點”的“幽靈”。薛定諤方程這時既可以說是空間曲率變化方程，也可以說是概率演化方程，它是決定論的?？傊?，描述微觀世界的薛定諤波動方程不是描述微觀客體質(zhì)點運動軌跡方程，而是描述對微觀客體建構(gòu)起來的“形”的變化規(guī)律的方程——曲率變化方程。不是微觀客體自身運動沒有軌跡，而是我們通過實驗無法知道它的軌跡運動，我們通過實驗建構(gòu)起來的是對其“形”