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读李学生先生的《现代物理学基础的思考》之"量子力学基础的思考" 一、 量 子 力 学 基 础 的 思 考 "对应于电动力学的两个解：推迟解相当于发射光子，超前解相当于吸收光子。这两个解的线性组合相当于量子力学中态函数的组合，在这种状态下，两个解的波函数组成了一个驻波。因此既不对外辐射能量，也不吸收，处于动态的平衡状态。这样才能够圆满地将电动力学和量子力学协调起来。而且对应于超前解的违反因果律的结果对于ERP悖论验结果也就有了完整的合理的解释，不但如此，对于原子核的电子跃迁中的卢瑟福质疑和薛定鄂非难也就有了明确的答案。"--量子问题并非都能用经典物理解释的。
"任何观测都要干涉到现象的进程，〔并需要〕最终弃绝因果定律的经典理想和根本改变我们对物理现实这个问题的态度。"--这是测量仪器的度作用以真空光速传播，而实际测量又是在相光速下实现的缘故。 "A、暗能量的本质是什么？B、怎样调和黑洞蒸发与量子力学？C、是否存在额外维度？" 问题A，我已在上一章节中谈了；B和C在我的二本书中都论述了。 "多粒子系统的量子理论必然是量子场论的或系综诠释的；凡多粒子系统，凡相对论性理论，凡与经典场有关的量子力学，必然应当是系综诠释的。"--对！是多度规（多时钟）的系综问题，不是单一时钟的系统问题。 量子波粒二象性和统计律是度作用以真空光速传播，并使实际测量区的时空量子化、频谱化，具体的粒子（或粒子流）又是在低于（至多以）相光速下运动，实际测量又是在相光速下实现的缘故。 "假设现在有两个粒子在t=0到t=T的时间之内相互作用，但在t>T之后分开，不再有任何交互作用．"--但是，分开以后，二粒子间仍有以真空光速传播的度作用，二粒子的运动仍不是独立的。 "玻姆认为（10.3）和（10.4）两式启示人们：在微观领域，微观粒子具有实在论意义。即理论中的粒子应视为实实在在的连续运动着的粒子，它具有动量 ，不仅受经典势U的作用，还受到量子势Q的作用。" "在玻姆的理论中，作为质点的粒子，其运动具有经典的轨迹，并由其哈密顿--雅可比方程描述，但对于一个具体的粒子，它走哪一条通道却是随机的，每个通道中粒子密度的变化宏观上遵从几率密度平衡方程的描述。" 玻姆的理论和观念是合理的。经典势U就是粒子间的相互作用势，量子势Q就是粒子所受的度作用势。粒子的运动路径应该是实实在在具体的路径，但其路径不仅由相互作用势决定，还由量子势Q决定，其结果符合最可几率。 "如果把玻姆波函数的形式 理解为曲率解释中的曲率函数，那么玻姆量子势的物理意义就很清楚了。量子势 中的R，正包含有我们定义的曲率因子。量子势反映了电子运动过程中自身空间结构的变化，正是空间结构的这种变化，决定了"点"电子运动的状态。量子势就是曲率"势"。" 这种时空结构不是光由粒子间的相互作用决定，还由度作用决定的。 "争论的焦点在于定域性原则上．只要承认这个原则，似乎不可避免会得到EPR 的结论．"--爱因斯坦的定域性原则就是错在：1，以为星际空间相光速就是真空光速；2，不知道除了以相光速传递的四种相互作用之外，还有以真空光速传递的度作用。 "Einstein就一直坚持这种观点。他坚持认为，ψ 函数所描述的无论如何不能是单个体系的状态，它涉及的是许多体系，是统计力学意义上的"系综"。"--对！量子问题是多时钟的"系综"问题，不是单时钟的系统问题。 "玻普尔对量子力学和物理学理论的主要观点可概括如下： （1）量子力学像牛顿力学，玻尔兹曼的气体理论一样，包含客观的、实在的性质。 （2）量子力学本质上是统计的理论，它并没有超出经典物理学的任何新的认识论意义。同量子力学一样，经典物理学也是非决定论的。整个物理学都是非决定论的，统计性原则上是整个物理学的基础。 （3）量子力学解释中几乎所有现存困难，都来源于对概率论的误解，尤其是来源于物理学中自拉普拉斯至马赫、 Einstein及现今业已存在的对概率进行主观主义解释的古老传统，以及对相对的或条件概率计算的忽视。所以，哥本哈根学派不得不在概率的主观主义解释和客观主义解释之间摇摆。 （4）通常解释中的不确定关系没有任何特殊的认识论意义，它并不表征某种对我们的知识的局限性，它们只是一种统计的散布关系，海森伯对测不准关系的解释是错误的。 （5）迄今为止，波与粒子之间的关系还未得到充分的探讨，波与粒子之间的二象性，是一种不负责任的说法；波与粒子之间并不具有"互补性"的特征，"互补性"不应是一种科学理论应具备的特征，它最多是一种意识形态。我们应该放弃"互补性"这个概念。 （6）量子力学不是一个超距作用的理论，"波包收缩"不是量子理论应有的效应特征，它是某种在任何概率理论中都会发生的事件。" 玻普尔的第一个观点是正确的。第二个观点虽还算是对的，只是属于表象的认识。量子力学本质上是度作用的表象理论，度作用才是量子力学的物理本源。度作用使粒子间的相互作用的场（时空域）离散化、频谱化，粒子的运动路径虽然是实实在在具体的路径，但其路径不仅由相互作用势决定，还由量子势Q决定，其结果符合最可几率，这就是量子统计律的本质。他的第四点认识是错误的。不确定关系是零真空的客观存在，使度规张量（或多维相空间胞元）不可能取零值。相互作用的场（时空域）离散化、频谱化，使波或粒子在这种时空域中呈现其运动似"波"，互作用时为"粒子"，这就是波粒二象性的物理本源。量子力学虽不是一个超距作用的理论，但度作用以真空光速传递，而四种相互作用以相光速传递，这就是"超光速"现象的实质。 "玻普尔把整个物理学都划入非决定论，看来有些偏激。因为牛顿力学中的统计行为具有决定论基础是肯定无疑的。初始条件的无法把握是牛顿力学中统计行为的根本原因。统计系综解释，把量子力学中的统计行为看作与热力学完全一样，这无疑是混淆了非连续作用机制与连续作用机制的根本区别，忽视了量子测量在机制转换中的作用，轻易将统计系综解释划归非决定论的做法。"--虽说玻普尔把整个物理学都划入非决定论，看来有些偏激。但牛顿力学中的统计行为并非仅仅是"初始条件的无法把握"，而在于牛顿力学是将一个客观的多因素问题突出主要矛盾，进行理想化的处置。经典物理的许多定理（物理规律）都是经统计分析而被认识和确立的。 量子力学的"平行的多世界"解释确有滥用数学的现象，引入了远离现象世界的"其他世界"的问题。但多世界的确是客观存在。宏观地讲，地球不会是我们所在宇宙内的唯一文明，存在众多的智慧文明，有许多会优于地球文明，这不是科学幻想，而是科学推理。外星人的语言、数学、物理和哲学与我们不同是很自然的事，与我们完全相同倒是不可思议的事。即使他们也以其所居行星的自转周期为日，以它的公转周期为年，那他们的时钟与我们一致也是不太可能的，除非其所居行星的自转周期和公转周期与地球完全一样！所以，他们的时空度规对我们而言，是独立的。从酉空间和么正变换的角度而言，他们的时空度规与我们的时空度规就是正交的。从相对论的观念而言，相对运动和引力破坏了同时性，所以，任一天体的时钟都是独立的，各天体的引力场以洛希面为界，相邻天体的洛希面相切于拉格朗日点，也就是它们的时空度规是正交的。所以，我提出的是正交的多度规多宇宙时空理论。从微观世界而言，根据麦克斯韦速度分布律，粒子间都有相对运动，更不要说许多粒子的质量也不同。所以，微观世界是个多时钟系综，而非单时钟系统。从这一角度来看，微观世界也应该是个正交的多度规多宇宙时空！ "类圈体似的超弦观念，以及物质能向点内陷落，点内不但存在平面、球面，而且也存在环面；点内的虚数世界是一种虚拟生存；点也可是一个观控相对界，是一个类圈体。在类圈体似的超弦观念看来，Einstein的相对论和玻尔的量子论的統一已经得了较好的解决。"--物质不可能压缩到一个点内！所以，"点内的虚数世界是一种虚拟生存"。 超弦理论并非是点内的虚拟理论，而是一个多维的缠绕弦空间理论。 二、量子力学的Copenhagen解释 "现在，我们已发现了量子力学所描述的粒子的真实运动---量子运动，它的存在将令人信服地证明几率是基本的这一结论，因为量子运动的规律本质上是非因果、非决定论的，这由量子运动的非连续本性所决定，而与观察者和理论无关，从而量子运动将为Copenhagen解释的第二条断言提供更本原的物理解释。" 度作用和四种相互作用的不同步，使单个量子所受合作用的大小和相位就具有不确定性，其运动就显现非确定的。从总体上（或多次重复）看来，就是呈几率型的。 测量仪器就是依靠与被测客体发生某种相互作用（多半是电磁相互作用）来探测被测客体的。因而，它与被测客体间必有度作用，而度作用超相光速的传播，在我们看来，测量仪器"提前"改变了被测客体的时空环境，测量仪器参与了被测客体"命运的选择"。这的确是宏观与微观交互作用的问题。 "一切描述和概念本质上都是人类的自由创造，它们的有效性和适用性必须随时接受检验，不存在先验的一成不变的东西。"--说得对！旧有的"经典"观念，不应该成为束缚我们对新事物的正确认识和合理解释，更不应该成为我们因循守旧的辩护词。 "观察中的不可逆过程对于解释量子测量过程的特异性，例如对于解释测量投影过程的发生并无帮助。"--批驳得对！客观的量子现象必然是可以重现的，也只有在多次出现后才会被人们重视和认识。 "正是对这一过程描述的缺乏导致了目前量子理论在物理上的不完备，并且由于这种缺乏Copenhagen解释本身同样不是一个完备的解释。"--说得对！ "互补性质不能被同时观测这一特征实际上反映了粒子客观运动状态的某种特异性，"--说得对！互补性质不能被同时观测并非是测量问题，而在于量子相空间或度规空间不可能取零值--存在物质及其运动不能进入的零真空，这个客观存在的零真空的尺度不为零。正是这个客观存在导致互补性质的波动，也即量子在多维相空间里位置和动量之类的互补量不具有同时严格确定的值。因而，任何绝对精确的测定成为不可能，不存在无误差的测量。 "明显地，上述结论的一个直接后果是微观粒子的运动形式不可能是经典连续运动，因为对于经典连续运动粒子的位置和动量可以被同时精确地测量。"--说得对！微观粒子的运动形式是跃迁（从原来的能级跃迁到新的能级）或转化（旧的粒子形式转化为新的粒子形式）。 "很明显，Copenhagen解释所拒绝的实在图景只是经典的粒子和经典的波，那么它有什么进一步的理由拒绝所有可能的实在图景呢？没有！""我们为什么一定要用这些经典概念来直观地描述微观过程呢？经典连续运动的存在直接来自于我们的宏观经验，......，但是它明显不适于描述微观客体的行为，那么我们凭什么认为经典连续运动是唯一可以存在的客观运动形式呢？我们凭什么断定关于微观客体的实在运动图景不存在呢？......，实际上，量子力学规律的存在已经强烈暗示了存在一种与经典连续运动完全不同的新的运动形式，甚至是更基本的运动形式，它将为我们提供一幅单独的实在图景，并且它可以自然地表现出在经典框架内看来是互斥的性质。"--说得对！跃迁（从原来的能级跃迁到新的能级）或转化（旧的粒子形式转化为新的粒子形式）就是微观粒子运动的实在图景。 "其中比较重要的有1998年，美国加州理工学院（CIT）的科学家利用纠缠态，使两个相距甚远的微观粒子竟如孪生，相互影响。2001年9月27日，《Nature》杂志发表了引人注目的文章"宏观物体的量子纠缠态"，报道了丹麦物理学家把两个宏观物体（有数亿万个原子）形成纠缠状态。2001年，中国科技大学郭光灿研究组取得了普适量子克隆实验成果。去年，澳大利亚国立大学华裔物理学家林平奎领导的研究小组把"在光学通信系统的一端把一束激光信息‘毁灭'，然后在一米外的另一端，将它重新现形。"--应该是度作用将相距甚远的微观粒子纠缠在一起，或发生了宏观距离的"跃迁"。这种纠缠或跃迁的传递速度应该是真正的真空光速，应是个有限的定值。否则，爱因斯坦的相对论假设：真空光速是个有限的定值，就是错了！ ""粒子的运动遵循几率定律，而几率本身按因果律传播"。这里，几率的出现并不是由观察者的无知或理论本身的无能所导致的，而必须看作是自然本身的一种本质特征。于是，量子力学一般只预言一个事件的几率，而对这个事件的发生不作任何决定论的断言。"--的确如此！ "笔者认为出现这一现象的根本原因在于观察者所用的测量仪器激发的场--相对space-time影响了绝对space-time的结构，Einstein忽视了相对space-time的影响。"--去掉"相对space-time"和"绝对space-time"，说是"观察者所用的测量仪器激发的场（度作用力场）影响了原先的（四种相互作用力--引力、电磁力、短程时的弱力和强力）场。这种认识就对了！ "由某个原因导致粒子选择一条路径，放弃其它路径。博姆的理论就是这样的理论，他把这个未知的原因叫作隐含序。博姆认为：粒子并不具有波粒两重性，而是真正的粒子。波动性是导引波作用于粒子的结果，而这导引波是由隐含序产生的。"--这个隐含序就是我说的度作用。这种度作用使原有的时空离散化、频谱化，使粒子呈现波动性，使波呈现粒子性。 三、实证哲学观的局限性 "既然，每一次观测都具有统计性，那么所有根据实证主义得到的物理理论都不可避免地深深蕴涵着一种本性：即统计性。"--的确如此！ "在物理上坚持物理实在的场论纲领，先统一引力场和电磁场以达到统一场，再用这种统一场去把量子力学也统一起来。"--正是这样。 "相对论与牛顿力学的因果观，从根本上讲是相同的，它们共同的一致的基础是因果性的绝对概念，因此，用时间和空间的形式来描述物体（即质点）的运动就成了它们惟一的途径和方法。这样看来，相对论与量子力学的矛盾，也可以说是传统物理理论与量子力学的矛盾，在这一点上讲，相对论属于传统理论，而我们应该称量子力学以外的理论为经典物理学。如此看来，相对论的两个方向的发展目标，特别是相对论与量子力学的融合，如果不改变传统的绝对的因果观念，显然是无法达到的。"--仅从因果观念而言，这些说法是对的。但传统物理理论一是时空与物质相独立，二是没有场物质--无静止质量的无形物质这一理念。但爱因斯坦的相对论突破了这二点，在这二点上是与量子论一致的。因而，相对论不属于传统理论，不是经典物理，而是现代物理。并且，实际上相对论与量子论还都是复数的相空间理论，而且又都具有非线性偏微分的数学形式，而经典物理是实数时空理论，基本上是线性常微分的数学形式。实数的线性常微分问题，要么无解，要么有限的确定的解，具有简单的因果律。复相空间本身就隐含波动和不确定性（相分布几率和频谱化），非线性偏微分问题，不仅与初始条件有关，还与边界条件，甚至与路径有关，也就隐含统计的多样性。所以，相对论与量子论具有内在的可统一性（台湾学者崔思珑博士在上世纪末就揭示了相对论与量子论具有内在联系）。我在正视了相对论的同时性破坏结论后，引入多时钟（多度规时空）理念，并将量子论的不同自由度间的交换力的观念推进到度作用的观念，即不仅不同自由度间有相互作用，不同度规间也有相互作用。这样一来，时空的离散化、频谱化就自然地发生了，相对论与量子论的时空几何就统一了。 "现在卡尔-赫斯和沃尔特-菲力浦提供了有力的证据证明Einstein的怀疑是正确的--在量子理论背后的确有另一套规律在起作用。在1935年，Einstein与另外两个物理学家一起做了一个"思想实验"，通过这次试验他们发现，根据量子理论可以推导出一种奇怪的长距离作用--对于一个粒子的测量会影响到另外一个粒子，不论它们的距离有多远。由于这一奇怪的现象，Einstein认为有更为基本的理论隐藏于量子力学背后。" 这种"奇怪的长距离作用"就是度作用！根据这种作用的超相光速特征，我在确认物理界原来以为的真空光速实际上应是星际空间相光速后，根据不存在瞬时的超距作用的理念，即相互作用以有限速度传递的理念，明确地认定度作用以真空光速传递的观念。在这一点上我还是秉承了爱因斯坦的思想。 客观的实在的世界就是没有了人类的存在，它的确是会依然存在的。但人类的存在和活动也在影响着、改变着这个客观的实在的世界，这也是个不容置疑的事实！人类不仅对地球陆地的表观进行了相当大的改变：将许多森林、草原变成了农田、城镇；水电站和水库改变了河流的旧貌，矿山油井又改变了某些地区地壳的结构；大量的车辆在人类开辟的道路上行驶，而海轮和海上油井则改变了海洋的景观，各种飞行器改变了大气层的景观。数以万计的生物因人类的活动而灭绝，海陆空的环境被污染，臭氧层受破坏，近地球太空新添了许多"太空垃圾"。如今太阳系里平添了许多地球人的太空飞船和星球探测器，如果控制不当，还可能将地球生物污染了可能繁衍生命的星球。就是微观方面，我们不仅大量制造着微米级的集成电路，广泛地用在计算机和影视器械中，又在开发纳米级的器件和薄膜超导体；大量的核反应堆、加速器在进行人为的核子或量子反应。所以，仅仅承认"客观的实在的世界就是没有了人类的存在，它会依然存在。"不正视"人类的存在和活动也在影响着、改变着这个客观的实在的世界，"就不能说是辩证唯物主义的！同样也不能说"观测者和测量仪器的介入影响到量子的运动"就是反唯物主义的。恰恰相反，这种观点反倒是辩证唯物主义的！观测者和测量仪器的介入不可避免地给量子的相空间带来了新的度作用影响。这种度作用对于宏观物体如此大的质量来说是无关紧要的，但对质量如此小的量子就举足轻重了。在太空中，不同度规（不同时标）空间的天体间的度作用就很大了，它使天体引力场离散化、频谱化，从而使较大天体的稳定运行轨道不可能随意的、连续地分布了，只有微天体的运行随意性较大，但稳定性也就差了。 "根据量子力学Copenhagen解释，动量和坐标测不准关系是引起Quantum decohernce 的一个重要原因，但最近德国Rampe小组的冷却原子布拉格散射实验表明，测不准关系不是Quantum decohernce的唯一起因，而测量仪器和被测系统通过相互作用，形成的量子Entangled state是问题的核心。"--测不准关系显示量子的多维相空间（或多度规时空）不可能取零值，也即客观存在着物质及相互作用都不能进入的零真空，这个零真空的尺度不为零（此尺度与宇宙的演化阶段有关），我将此空间的包络面（是个多维曲面）称之为相对零真空，这是物质可以进入的最小区域，这个包络面所包围的时空称之为绝对零真空，那儿不存在任何物质和相互作用。从而，一切基本粒子和天体的中心都是空心的，物质不可能无限分割，物质具有极限的量子尺度和时标。无视这一客观存在，将量子积分区域的下限定为零，是量子论和相对论发生零奇点困惑的根源；也是量子发散（量子积分无穷大）的根源之一（另一根源是将量子积分区域的上限定为无穷大，而有限质量的时空不可能为无穷大，从而发生∞奇点困惑）。实际上，在接近极限的量子尺度和时标之前（例如，11LPL之内），色胶子就会进入凝聚态。换句话说，会发生量子纠缠现象。而这些确实与测量的介入与否无关，完全是客观的。测量的介入只可能影响量子态的分裂。 "仪器也是客观实在，仪器和微观粒子间的相互作用 也不过是客观世界中的相互作用，"--对！
"所有负能态被填满的状态相当于真空，负能态上因跑掉一个电子而留着的空穴就相当于出现了一个正能粒子，"--正粒子是"空穴"？那仅是"真空激发"论的说法！并非是客观真实。"真空激发"论的另一种说法是"真空具有无穷多的电子"，有了那么多的电子还能是"真空"？！ "根据测不准关系，物理实在（绝对space-time）永远测不到，"--测不准关系仅仅限制了测量的精度和深度，限制了微观分割的极限，并非是物理实在的不可测！而物理实在并非是绝对时空，应是物质及其相互作用和运动，以及相关的能量、质量等物理量。绝对时空则是可求而不可及的哲学思维。 "科学家全部活动的支柱是他们对世界图景的实在性深信不疑。""有一个独立于知觉之外的客观世界是一切自然科学的基础"--正确！ "人择原理可以释义作："我们看到的宇宙之所以这样，乃是因为我们的存在。......，最终导致走向唯心主义的泥坑。"--的确，人择原理是典型的唯心主义论调。 量子物理学家对量子现象进行了不懈的探索和不屈不挠的理论解释的努力，使人们对微观世界以至对宇宙的认识有了长足的进展，现代科学技术的巨大进步是与他们的卓越贡献（包括对相对论的验证和阐发）分不开的。的确，在他们许多的真知灼见之外，也有不少错误的提法和观点，如人择原理，真空激发论，虚光子（虚粒子论），比无穷大温度更高的负温度，奇点理论，点空间（包括从0空间拖出个∞空间）论，独立于物质的能量说，等等。但我们决不能以此而否定量子物理学家们的杰出功绩，我们不可能跳过他们的工作而去进一步认清微观世界以至宇宙的奥秘。我们是要去除物理学学术界中的一些非科学的提法和观点，创建科学的新观点，完善旧理论、发展新理论。那是去伪存真、去芜取精，而不是全盘否定或推倒重来。那种打着"唯物主义观"旗号，"捍卫"和"发展"其所谓的"牛顿物理观"，妄图否定和推倒以量子论和相对论（甚至包括现代控制论）为代表的现代物理学的那种叫嚣，企图利用纠集的社会力量将彼此打扮为科学大师的活动，不仅是无知妄为，又都是徒劳无益，注定要失败的。
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