苟文俭 （wj4801@hotmail.com）　2007.09

─ 该书第四章第十节的内容

审视量子力学 （全文）

把在环境存在中，个体向环境传播的物理场I_Ψ行为也与单个粒子 I_Ψ行为相同的客体，就统称是微观客体。容易理解，以下这些客体就都属于微观客体：

1、所有粒子，在环境存在中个体传播的就都是单纯的粒子 I_Ψ行为；

2、所有原子，它个体的环境存在一般都实现于价电子，向环境传播的物理场 I_Ψ行为也就是价电子I_Ψ行为；

3、由原子的价电子在个体环境存在中充当媒介物、在分子之间实现相互联系的分子，就称是价电分子，也有与原子一样有价电子个体的 I_Ψ行为。

客体系统中，由所有粒子、原子及价电分子组成的部分，就称是微观领域。

微观客体在环境存在中，都能够向环境传播粒子个体I_Ψ行为，构成了物质波，其环境存在显著的共同特征，就是都有在粒子 I_Ψ行为传播这个层次上对S（ V₀）的追求，即都有物质波的存在内容，可以用QM做有效描述。这就是 QM之所以能成为研究粒子、原子、分子、以及原子核和凝聚态物质相关结构、性质的基础理论的原因之所在。

把粒子个体在I_Ψ行为传播这个层次上对 S（V₀）的追求，构成物质波的所有相关存在内容，也统称是微观客体存在的物质波内容。

（一）

对 QM，诺贝尔物理奖获得者、当代理论物理大师赫拉德·特霍夫特（Gerard′ t Hooft）就指出，它不论是用于原子、分子结构，还是用于固体物理，对任何实验中粒子的“力和结构的效应有一些精确的计算”（赫·特霍夫特著《寻觅基元》，冯承天译，上海科技教育出版社， 2002年版，第16页），也保证了“有严格数学意义的、不可控制的统计上的任意性，粒子会遵循一种给定的概率分布”，可以称得上是一门完美的理论，其成功性名符其实。对此也简称是 QM描述的成功性。

但特别注意： QM描述的成功性，表现在它对微观客体存在的物质波内容所做的主观描述。

但另一方面，QM也极难理解，从过去到现在，它难以捉摸之谜都一直争论不休，赫拉德·特霍夫特又指出： QM在具有完美性的同时，也存在着不可理解部分，它“还含有一些我们目前尚未知晓或理解的变量特征与力”，说“我们世界必定是一种十分精巧的方式构造出来的”，但薛定谔方程和波函数随几性“实际上到底意味着什么？它们描述的是什么”，我们并不明白。

因此， QM对自身描述的是什么，又具有完全的不可理解性，由此构成的疑难也就简称是QM理解的疑难。

（二）

自QM问世以来，包括最伟大的物理学家、科学哲学家在内，他们都进行过广泛深入的探究，并形成了所谓正统的主流观念与认知，对此典型的有如下四个。

1、单个粒子具有互补性的量不能被同时精确测量。

QM中粒子的位置和动量、或时间和动能具有互补性，因此它们均不能分别被同时精确测量，被解释成是测量要不可避免地构成干扰。

这种互补性也就是哥本哈根派的海森堡不确定关系，即上节所称的 QM测不准关系，由海森堡在分析波函数ψ的动量或能量取值时演绎出来的；这作为正统观念的核心，自身却构成了难以克服的如下悖论：

德布罗意物质波表明，若粒子运动的物质波波长为λ、频率为ν，则就有该粒子能量 E=νh和动量P=h/λ；即只要我们用晶体干涉等实验准确测量了λ、ν，也就能获取准确的 E、P之值。薛定谔的QM动力学表述，依据的就正是德布罗意物质波，也使用了 E、P的这些关系式，完全是建立在它们有准确值的基础之上； QM从E、P是准确值出发，由波动方程确又演绎出了它们不能准确测量的结果。这是显而易见的逻辑学悖论。

另一方面，每个粒子固有的康普顿频率与波长都有确定值，致使固有动量与能量都是准确的，它们就并非分别是不可准确测量的互补量。

2、关于QM产生出了多世界的问题。

为了克服正统解释中波函数坍缩的困惑，普林斯顿大学的艾弗雷特1957年发表文章认为，波函数坍缩完全设有必要发生，而是观察者通过测量仪器读数时，他的状态也与测量仪器，进而与被测系统的状态关联起来，这三者形成了一个复合系统的整体，使被测系统的不确定性传递给了整个复合系统，处于了叠加态；到 1968年，量子引力理论的主要奠基者之一狄维特又发展了艾弗雷特的理论，认为在测量过程中，由初始波函数描述的世界分裂为许多个相互不可观察但同样真实的世界，它们中的每一个都对应于整个系统叠加态中的一个确定的量子态，强调说量子理论也同样要在宇宙学中起作用，认为现实包含了很多世界，它的演化是严格决定论的；后来，又有人对多世界做了新的表述，认为存在一些与我们共享同样时间和空间的平行世界，它们是通过一个公共的物理实体关联在一起的，这在理论上与波函数的各个“坍缩”分支相联系的，当世界面临一种量子选择时，它就分裂成了两个不同的世界；等等。

我们先不说描述微观客体的波函数是否能够支配多宇宙的产生，而最初艾弗雷特的基本想法是，在测量构成的复合系统的叠加态中，观察者感知到一个确定结果，都是由系统转换的被测对象的坍缩态。我们要问：测量系统真的能转换被测对象的坍缩态吗？对此有一个非常容易证伪的问题是：如果我们用完全不同的系统来测量电子静止质量，完全不同的测量系统转换的被测电子的坍缩态肯定不会都相同；那么，我们是否能够找到这样的不同测量系统，使电子静止质量有不同的取值呢？

3、薛定锷的量子纠缠态与贝尔的非定域关联。

薛定锷在1935年称量子纠缠态为QM的本质，认为如果有两个粒子系统，一旦你去测量一个粒子，另一个粒子的量子态也就立即被确定了，但是在测量之前却是完全不确定的。在二十世纪六十年代爱尔兰物理学家约翰 ·贝尔把经典概率理论用于粒子自旋进一步证明：一个粒子对于另一个粒子的依赖的相关性是非定域性的、即时发生的，并提出了著名的贝尔定理。

QM“量子纠缠态”的物理内函是什么，QM有答案吗？显然没有！对一个没有物理内函的数学表述，凭什么就独断地宣称现实就一定存在？自旋的形成并不服从现实世界的任何物理规律，经典概率理论能用于粒子自旋吗？贝尔以此得出的结论对微观客体有普遍意义吗？显然，这些问题的答案也只能是否定的！

4、既死又活的 “薛定谔猫”的验证。

把QM描述的微观量子有效的相干叠加和宏观的猫联系起来，就是所谓的既死又活的 “薛定谔猫”。据网上报道，05年美国国家标准和技术研究所研究人员在接近绝对零度，使６个铍离子在５０微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加，因此就被认为，在宏观尺度上 “薛定谔猫”表示的量子态叠加是有可能实现的。

本章下一节将指出：粒子自旋出自粒子对V_c中 a₀的表达，显然，铍离子自旋与粒子自旋有完全不同的客体化指称，而QM描述的也是常态下微观客体存在的物质波内容；处于超导体状态的接近绝对零度时，铍离子同时有顺时针自旋和逆时针自旋，与 QM描述的常态下微观客体存在的物质波内容可能的量子有效相干叠加的形成条件有根本差异，它们能够彼此验证吗？如实验观察到了水在零聂氏度时有三相混合态，是否就说验证了水都有三相混合态呢？显然这样的验证根本就不成立！

（三）

对 QM，现代物理主流除了有上述一些所谓的正统说法外，粒子理论标准选择也还对QM观念做了以下三个方面的拓展与发挥。

1、认为QM描述的量子现象并不严格地局限于粒子运动，而是物质世界的普遍规律，如宏观客体乃至宇宙学范围，也都有普朗克量子性。如上述艾弗雷特等人根据对 QM的研究就认为宇宙有多世界并存。按QM的主流观念容易估计，飞驰的火车物质波波长约 10^-46m，比超弦还小了 10个数量级，已经很深层次的进入到10维卷缩的空间了，物质波还能实际发生吗？

另一方面我们知道，微观领域普朗克能量子总是与粒子自身真实的固有频率相关，而对宏观客体，它们自身真实的固有频率与普朗克能量子就绝对联系不到一起，那又怎么会有普朗克能量子规定的量子性呢？

2、认为QM描述粒子态的波函数也可以用来描述组成粒子的基元，不仅隐匿于 10^-17m内夸克与胶子是如此，就连隐匿于 10^-35m深处、在卷缩了6维空间后的超弦也如此，但当这种观念拓展到了 M理论的超块后，在现实的经验领域我们却什么也得不上了！

3、在量子场理论中，认为物理场传播与所有力作用都受QM测不准关系支配，虽然 1934年汤川秀树用这种关系正确预言了π介子，但却具有观念上的如下严重困难：

（ 1）能量是对粒子存在状态的量度，只要状态一定，能量E的取值也就应该唯一确定。但在量子场论中，参与作用的粒子发射场量子只要满足了Δ EΔt～h的关系，参与作用的能量变化量ΔE就可以是任意值；也就是说从开始参与作用起，粒子就已不再是它自己了。

这里问题是：作用一开始粒子就不再是自身的存在了，但满足粒子运动的Δ EΔt～h关系、以及粒子参与作用的规律，使用的却仍然是描述粒子状态存在的规律！粒子已不是自己了，描述它状态存在的规律还适用么？

显然，若把 QM测不准关系应用于量子场理论的相互作用，这些也都只能做否定的回答。

（ 2）因为QM测不准关系给出的是不可观测、不遵守物理规律的虚过程，而场量子总有一个在 Δt～h/ΔE、 Δx～h/ΔP的时空中运动的过程，由于这是测不准的虚过程，这就等于说不发生相互作用的物理场，由 Δt和Δx形成的时空区域不可观测，也无规律可循的，这显然与物理场可观测可描述的事实相悖。

特别说明：在 QM对自身描述的是什么完全不明确的条件下，粒子理论标准选择单凭其形式化的数学表述想当然，对 QM观念做上述三个方面的拓展与发挥时，没有不能理解的问题那才怪呢！

（四）

QM描述的是微观客体存在的物质波内容；这也就自然生成了QM的描述范围。如普朗克量子 h是什么，由粒子自旋等量子数规定的量子态是什么，微观客体存在为什么会有几率波等等，这些都涉及了粒子的构成，应当属于第一章第四节所述基元描述范围的问题。

事实已经非常清楚地说明以下的问题。

1、QM描述的成功性，是它依据了微观客体存在的物质波内容，描述与物质波内容的实际相符，在微观客体存在的物质波描述范围内， QM满足了物理学规定的认识论。

2、QM理解的疑难，就在于如下两个原因：

（1）我们并没有弄明白如粒子自旋等量子数规定的量子态是什么等等这些问题的物理内函，但确要去回答诸如粒子量子态的形式化数学演绎到底是什么这样的问题，这就如第一章第六节所述主流粒子理论逻辑体系有定义域缺陷一样。 QM主流要探究属于基元描述范围的问题，受数学集合论的系统协调性理论，自然不会有任何结果。

（2）如上所述，认为量子现象是物质世界的普遍规律， QM的主流研究也完全违背了第一章第九节总结的物理理论成功的逻辑规则，把QM有效的成功描述错误地拓展到了它描述范围之外，这也就为自身平添了烦恼。

根据上述论述，在物理理论范围，对 QM就可以归纳总结出如下合理结论：

C.PT4-10-1：在微观领域，量子力学对微观客体存在物质波内容的描述是成功的，但现代理论物理的主流用物质波规律探究属于基元描述范围的问题，并错误地拓展到了微观客体存在物质波描述范围之外的客体存在内容，就又构成了难以理解的疑难；量子力学成功的有效性，只有在所描述微观客体存在的物质波范围内才有意义。

现代物理对 QM的主流研究，由于有构成疑难的上述两方面的原因，所以也就同样总是让数学演绎来“说话”，就连对 QM发展做出了重大贡献的狄拉克，1975年在著名演讲《量子力学的发展》一文中也说，现代理论家们研究量子力学，不过是一场有趣的数学游戏。

（五）

QM观念是量子场规范对称理论框架的重要组成部分；现代物理使用QM观念，实际是粒子理论标准选择的一部分，与粒子理论 IV选择的区别，从上述对QM审视很容易看得一清二楚。

1、粒子理论IV选择坚持物理学规定的认识论：在经验领域，根据对与基元相关现象事实的分析归纳，认识了基元存在内容后，在基元描述范围明确了有关 QM描述基础涉及的所有问题的客体化意义，如完全弄清楚了物质波产生于I_nt振动的客体化根源，有空间分布的随机性，用实际真实的粒子 IV虚过程和粒子IV测不准关系，给出了QM对运动粒子描述的虚过程及 QM测不准关系的全新理解，明确了粒子运动具有以普朗克能量子h为标志的量子态、原子有四个量子数表示的定态（见本书第七章第十二节）等等，完全弄清了薛定谔方程和波函数随几性“实际上到底意味着什么？它们描述的是什么”等所有这些基本问题。

测不准关系、量子态、几率波……，这些在QM中最不可思议，最不可理解的困惑，在粒子 IV模型中，却似水晶般的晶莹透彻，一目了然。

2、现代物理对QM的主流研究遵循的是数学决定论，试图超越微观客体存在物质波的描述范围，仅凭演绎就去回答描述物质世界所有“是什么”的问题，在 QM中人为制造了诸多无法理解的疑难。

对 QM的进一步探究，粒子理论IV选择就是要坚决摒弃那种离开对微观客体存在物质波的具体分析、单凭演绎逻辑去做结论的做法，同样也还是要坚持物理学规定的认识论： QM描述的有效性，只能严格地限制在微观客体存在物质波规定的描述范围内；对QM演绎过程与结果的理解，只能以所描述的微观客体存在物质波内容为依据。

粒子 IV模型给出了所有与物质波内容相关的 “是什么”问题的答案，是QM进一步探究坚持物理学规定的认识论最重要的保证。但现代理论物理对 QM的主流研究就不是这样，如粒子自旋，QM除了作为事实接受，在数学表述中作为演绎符号使用外，到底是什么，就一个字也讲不出来。

既然如此，粒子 IV模型为QM提供的客体化平台，我们为什么就不可以试着用此去修正一下 QM呢？

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