很多记者或者外行都把2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的意义做了张冠李戴的误解。在“中子在引力场中运动”这一主题中?/b>

作者:jqsphy(xxx.xxx.xxx.xxx) 2004/07/11 21:54   字节:4K 点击:26次 帖号:50662

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1.很多记者或者外行都把2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的意义做了张冠李戴的误解。在“中子在引力场中运动”这一主题中，涉及到的量子化对象有两个：一是中子的行为具有量子化的（这是熟知的常识）；另一是引力场的量子化。但是不要张冠李戴，错把中子在经典引力背景下的量子行为错当成引力场本身的量子化。许多记者包括szchenfu50就犯了这一错误。

中子的量子效应的确早在上世纪30年代就已经确立了，但是在引力场中地量子行为却是少有实验研究的，而且其研究也很有意思（因为引力场中的量子力学规律（对于电子、中子而言）违反等效原理，见曾谨言量子力学书，所以值得研究）。

2.河南的靳瑞敏先生在他的书中也犯有这一错误。他为了在理论上研究引力场是否量子化的，设计了一个实验思路，那就是研究物质波（如中子、电子）在引力场中的散射行为，看看“有无出现条纹”现象，若有“条纹”现象，表明引力场是量子化的。这里，靳瑞敏就犯了一个错误，“条纹”现象其实是物质波的量子行为，他把物质波的量子行为错当成引力场本身的量子化了。看看他的理论处理手段就可以知道，他在理论计算中，把引力场当作经典背景处理，用了经典的量（势能、力）来表示引力场。用经典量来表述引力，怎么能预测引力场的量子化行为呢？只能预测中子在经典引力背景下的量子行为，而非引力场本身的量子化行为。

3.看看2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的题目Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field，就可以知道，这里所说的是中子的量子态，而非引力场本身的量子态，在实验中引力场本身是作为经典背景存在的，实验测得是中子的量子行为，而非引力场的量子行为。如果说是在测量引力场的量子行为，那么题目就应该是detection of quantization of gravitational fields by using neutron motion.

4.实验中测到中子能量10^(-12)电子伏特，它这么小，难道就能说明它是引力的量子效应了吗？不能。看看，中子－自旋转动耦合效应（一个中子自旋与转动参考系的耦合）能量也恰好为10^(-12)电子伏特（以转动参考系每秒钟转100转计算，转动角速度好比一个引力磁场），难道这就是引力磁场的量子化效应了吗？非也，它照样仍旧是中子量子效应。

Z0波色子的存在是通过高能实验，能区为100GeV，它已经深入质子尺度以下。

5.其实从2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的的摘要与引言中也可以看出：

他们研究的是以中子的束缚态（以引力作为背景势阱），即“中子的引力量子束缚态”（gravitational quantum bound states of neutrons），这好比原子是电子的电磁束缚态。在原子中，电子的行为是量子化的，但是原子中的电磁场却是以经典形式表现。

《自然》这篇文章的的摘要与引言中明明说得很明白，szchenfu50也把主要意思翻译出来了，为什么还要空穴来风地去叫板李淼呢？真是啼笑皆非。

我替szchenfu50修改szchenfu50的中文翻译（关于2002年1月17日出版在英国《自然》这篇文章的的摘要与引言）（我的修改见【】内）

物质不连续的量子特性是表现在现象的多样性中。由充分深宽的势垒捕获的任何粒子都被固定在量子跃迁态。

例如，在电磁场中电子的量子态的存在是造成原子结构的原因，在强核子场中中子的量子态则产生原子核的结构。

类似地，引力场将导致量子态的形成。但是引力与电磁力和核力相比是极其微弱的，使得在引力场中物质的

量子态的观测是非常地具有挑战性。因为中子的电中性和长寿命而成为观测这样一个效应的有希望的候选者。

在这里我们报告中子的引力量子跃迁态【中子的引力量子束缚态】的实验证据。粒子被充许向一个水平的镜子下落，

地球的引力场提供所需的约束势垒。在这个条件下，下落的中子沿垂直方向不是连续地运动，

而是从一个高度跳跃到另一个高度，如同量子理论所预期的。

Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field

The discrete quantum properties of matter are manifest in a variety of phenomena.

 Any particle that is trapped in a sufficiently deep and wide potential well is

settled in quantum bound states. For example, the existence of quantum states

of electrons in an electromagnetic field is responsible for the structure of

atoms, and quantum states of nucleons in a strong nuclear field give rise to

the structure of atomic nuclei. In an analogous way, the gravitational field

 should lead to the formation of quantum states. But the gravitational force

is extremely weak compared to the electromagnetic and nuclear force, so the

observation of quantum states of matter in a gravitational field is extremely

challenging. Because of their charge neutrality and long lifetime, neutrons

are promising candidates with which to observe such an effect. Here we report

experimental evidence for gravitational quantum bound states of neutrons. The

particles are allowed to fall towards a horizontal mirror which, together with

the Earth's gravitational field, provides the necessary confining potential well.

Under such conditions, the falling neutrons do not move continuously along the

vertical direction, but rather jump from one height to another, as predicted by quantum theory.

沈建其老师:您好! 请您不要回避szchenfu50的问题，好吗？ 下面附szchenfu的帖原文：

您和李淼先生似乎还没有把场的量子态和粒子的“量子行为”的定义搞清楚：光谱的不连续性是由电子与原子核通过电磁场构成的束缚态能级的不连续性造成的。同样，中子的下落过程是中子与地球之间通过引力场构成的束缚态中进行的。Nesvizhevsky等实验报告的原文中所说的束缚态能级的不连续性，指的就是作为中子与地球之间的媒介――引力场的不连续性，而不是中子的“量子行为”（不连续性）或地球的“量子行为”（不连续性）。测量的结果是 “中子下落的过程不是连续的，而是从一个位置“跳”到了另外一个位置”，当然验证的就是引力场构成的束缚态的不连续性，而不是中子自身的不连续性（“量子行为”）。

现在光谱的不连续性是解释为虚光子的行为，但历史上，波尔解释光谱的不连续性的时候，并没有实现电磁场的量子化。他用的电磁场理论还是半经典的，光谱的不连续性是用半经典的电磁场中的轨道量子化来解释，仍然说的是电磁场的量子态所致，从来就没有人用电子或原子核的“量子行为”来解释。单独的电子或原子核并不构成束缚态，也就没有不连续性的所谓“量子行为”。光谱的不连续性和中子的下落过程的不连续性（所谓的“量子行为”）都是场的量子态的表现，因为只有场才能表现出连续与不连续的区别，才有量子态与非量子态的不同。粒子本身就是不连续的量子，说粒子在场中的“量子行为”（包括实验报告的标题《Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field》）实际指的就是场的量子态。实际上，上述所说的“量子行为”这个词本身没有确切的科学定义，你们使用这个词容易混淆视听！

因此，请您和李淼先生重新解释该实验。

沈建其老师（jqsphy）(不知对不对,是SENPY说的,别怪我认错人)：

   您好！您好象也没有回答(复)这个问题。请您也不要回避问题，好吗？否则----难到您和李淼真的在混水摸鱼吗? SENPY先生也请耐心看一下szshanshan的帖原文，再来讨论好吗？谢谢！

附szshanshan帖的原文:

致版主及李淼：请别混水摸魚！

在我看来，使用“中子的量子行为”这个沒有确切的科学定义的词就是想混水摸魚。就用你们自己翻译的话“由充分深宽的势垒捕获的任何粒子都被固定在量子跃迁态”也表明Nesvizhevsky等的原意是：首先，运动状态表现为不连续的量子跃迁态（或者表现为连续的非量子跃迁态）是由势垒决定的，並不是由粒子决定的；其次，粒子是被势垒固定在量子跃迁态（或被势垒固定在非量子的连续态），粒子是被动地被固定到某种状态，而不是主动地由本身的“量子行为”去固定势垒；第三，所说的势垒包括电磁场、胶子场和引力场等的势垒，所说的任何粒子包括电子、中子等，当引力场势垒捕获的中子換成了別的中性粒子（例如Λ⁰ 、π⁰），若也能克服困难做出实验结果（Λ⁰ 、π⁰衰变太快使实验更难做）则应与用中子作的实验结果相一致。因为引力场的势垒是客观存在的，它不会因为捕获了不同的粒子就改变其连续的或不连续的特性。

现在清楚地知道电磁场是量子化的虛光子场，可在20世纪初期人们认为它是附加轨道量子化条件的半经典场，在19世纪人们一直认为它是完全经典的连续场。这並不表明电磁场也会与时俱进地从连续的蛻变成半连续的最后蛻变成不连续的。电磁场固有的不连续的客观特性决不会因人而变。现在的对引力场的认识有如20世纪初期对电磁场的认识，虽然尚无公认的引力场量子化的理论，但是Nesvizhevsky等的实验结果绝不可能用经典的连续引力场来解释，至少也要用类似玻尔的半经典的方式用附加量子条件的引力场才能解释。Nesvizhevsky等的实验的社会意义在于实验走到引力场量子化的理论的前面去了，实验走到了理论的前面这在历史是累见不鲜的，正确的态度是努力进行引力场量子化的研究工作，尽快赶上实验工作的进展；而不是采取鸵鳥政策来迴避事实，因为我们还沒来得及将引力场量子化，就死不承认Nesvizhevsky等的实验结果,把确切无疑地观测到的引力场朿缚态的不连续性偷換成含糊其辞的“中子的量子行为”。

沈建其(jqsphy)老师:

您好!您和李淼好象更没有回答（复）该问题!这只是一个业余校报记者的生活常识的逻辑推理题,您回答不了吗?

请您不要回避问题，好吗？SENPY先生也请耐心看一下liusanmao3的帖原文，再来讨论好吗？：

以下附liusanmao的帖原文:

因为粒子自身是不能量子化的，否则违背因果律。沈所谈恰是说量子力学的矛盾；陈认为场是量子化的这一观点没有错，因为粒子只有受到场的量子化的作用才能表现出量子行为。按这种考虑，应该用粒子量子化现象去揭露场的量子化的形式。但先给出经典形式去说它是量子化的就显得荒谬了。

我证明了波是不连续的，它具有粒子性的本性，也就是说场是量子化的。因此，量子力学出发点就是错的。是陈在与量子力学压游，我说过，他们都是蒙士，这是五八对四十。不过，物理学就是这么蒙过来的，取得的现象成就是巨大的，只要不披上理论的面纱这种探索是积极的。但大师们特要面子，只是不肯把蒙的老底说出来而已。你们回想一下自己的研究有没有胡思乱想的过程就明白了。由于我认识到这不是理论研究，因此我走的是一条客观研究之路，根据现象来揭示本质，从而否定了波粒二象性。

主观研究建立不了理论，得到的是开拓未知现象的方法，这仅是对认识未知世界迈出的第一步。物理学中除牛顿那么一点外在理论上还是一片荒野。

道理在无理中产生、知识靠无知来积累，这就是辩证法。物理学正处在无理的探索阶段。

先搞清楚什么是轨道的近日点进动::指的是椭园轨道的长轴方向的空间位置不是固定不变的，而是会慢慢地转动，长轴转动的方向与轨道运动物体的前进方向一致。    轨道的近日点的进动是轨道形状的变化，而不是[zox1c2]所说轨道中运动物体的“前进”与“倒退”。[z0x1c2]先生对《谁引爆了宇宙》书中第81页陈绍光先生关于“水星近日点进动的直观解释”，[z0x1c2]

轨道的近日点进动指的是椭园轨道的长轴方向的空间位置不是固定不变的，而是会慢慢地转动，长轴转动的方向与轨道运动物体的前进方向一致。轨道的近日点的进动是轨道形状的变化，而不是轨道中运动物体的“前进”与“倒退”。[z0x1c2]先生是顾名思义地把轨道进动理解为物体“向前运动”，从而会说：“而f _c sinφ= f _c   其方向与水星运动方向即v的方向相反,它会使得水星近日点倒退而不是进动”。实际上，与水星运动方向v相反的力f _c只改变水星的质量，不会改变轨道的形状，从而与进动无关。只是f _c在f _n方向的投影分量f _c cosφ在过近日点（或远日点）时会改变符号，使水星受到的太阳引力在过近日点之前引力增大而收缩轨道，在过近日点之后引力減小而扩张轨道，轨道的变形导致椭园轨道的长轴方向发生变化，这种变化被称为轨道近日点进动。沿轨道切线方向的力不会改变轨道的形状，对轨道近日点进动沒有贡献。园形轨道中f _c恆沿着轨道的切线方向，f _c在f _n方向的投影分量为零，就沒有进动。椭园轨道愈扁，f _c在f _n方向的投影分量愈大，进动就愈快。

对《谁引爆了宇宙》书中第81页陈绍光先生关于“水星近日点进动的直观解释”，[z0x1c2]

轨道的近日点进动指的是椭园轨道的长轴方向的空间位置不是固定不变的，而是会慢慢地转动，长轴转动的方向与轨道运动物体的前进方向一致。轨道的近日点的进动是轨道形状的变化，而不是轨道中运动物体的“前进”与“倒退”。[z0x1c2]先生是顾名思义地把轨道进动理解为物体“向前运动”，从而会说：“而f _c sinφ= f _c   其方向与水星运动方向即v的方向相反,它会使得水星近日点倒退而不是进动”。实际上，与水星运动方向v相反的力f _c只改变水星的质量，不会改变轨道的形状，从而与进动无关。只是f _c在f _n方向的投影分量f _c cosφ在过近日点（或远日点）时会改变符号，使水星受到的太阳引力在过近日点之前引力增大而收缩轨道，在过近日点之后引力減小而扩张轨道，轨道的变形导致椭园轨道的长轴方向发生变化，这种变化被称为轨道近日点进动。沿轨道切线方向的力不会改变轨道的形状，对轨道近日点进动沒有贡献。园形轨道中f _c恆沿着轨道的切线方向，f _c在f _n方向的投影分量为零，就沒有进动。椭园轨道愈扁，f _c在f _n方向的投影分量愈大，进动就愈快。

当年牛顿力学确立，是解答了一个个的疑问。包括“地球是圆的，人为什么不掉下去”这些问题。

400年后的人们看我们今天提的问题，可能就与我们今天看当年对牛顿提的问题一样傻。那也没办法，人，都有历史局限性的。

在学科高度分化的今天，一个基础理论要确立，会面对各领域各专业五花八门的问题。每当你回答清楚一个问题，人们对陈先生的理论就会增加一分信心。

即使最后遇到无法解答的问题，陈先生的理论也不会是无意义的。毕竟，用他的理论能正确预言很多过去无法正确预言的问题。

我等了这么久了，我真心希望他的理论就是我盼望的理论。

波具有粒子性的本性。这个粒子性是弥散物质所具有的,由物质的惯性决定的，而波是由波源产生的大量粒子性个体所表现出的集体行为。在此前提下我来解释粒子的双缝干涉现象：

真空中充满弥散物质（我认为是电磁场物质），根据作用的相互性，运动的粒子与场物质发生相互作用，使场物质产生波动，而粒子也就成为波作用下的粒子。所以，双缝干涉是波的干涉，不是粒子的干涉，运动粒子只是在这干涉分布的作用下把波的干涉图样表现出来。

我的解释符合因果关系，也符合我们的宏观经验，破除了单粒子干涉的神奇。

我们作驻波实验时就是用纸屑显示的。