量子力学的基本原理十篇

发布时间:2024-04-25 19:42:22

量子力学的基本原理篇1

此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立:

〖测得准原理〗:世间万物,无例外,都是测得准的(准确程度最终都将取决于普朗克常数h=2π?的准确度),绝非测不准的;世间只存在测不准的学者,并不存在【测不准原理】--《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实,全面、系统、严格地证明了量子力学--世界权威理论,纯系伪科学。其基本原理--【测不准原理】系反科学的理论,由此量子力学已把科学引入歧途,并使之陷于恶性循环不解之中!

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性,任何单方面对其论说全然无效,必须给量子力学以全面充分曝光,所以篇幅显得较长。实乃:

有道僧是愚氓忧可训,

奈何量子愚氓胜和尚!

第一章.世界是测得准的,并非测不准的

乍看,题目好象哲学的。不屑哲学,只谈物理。

大量研究表明,目前为止的实验已经给出物质世界准确信息,物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是,目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架--《量子力学》已经建成,剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明,《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚,往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈,实则以其昏昏使人昭昭!请看事实:

1.1关于"量子化"根源问题。

微观世界"量子化"已被证实,人们已经公认。但接踵而来的就是"量子化"根源问题,又机制怎样?这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾,翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄!

就是说,《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈"量子"的"科学"。其结果只能使原子结构凭空量子化,量子化则成为无源之水,无本之木。这就是目前物理科学之现状!

可有人,例如一位量子力学教授辩论时说:"量子化是电子自身固有属性,阴极射线中的电子能量也是量子化的"。

虽然,这量子力学家利用了"微小量子"数学"极限"概念进行诡辩,显得很聪明,但却误了人类物理学前程!

不可否认的事实是:阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变,决不表现量子化!这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末,原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题,作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学,由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然,作为理论物理决不可以!本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的,并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。

1.2理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化,就难免臆造之嫌,所以《量子力学》就下意识往实验上靠――"符合"试验。然而,既下意识就难免拙劣,请看事实:

世界著名理论物理第六册--《量子力学》(文献[1])中著:"量子力学,可建立于数个基本假定上,大体上这些基本假定分属两大项……,两项的假定便构成一量子力学完整系统"。

这明确表明,量子力学就是建立在基本假定上的(种种猜测)。"科学学"研究还表明:任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学!然而量子力学家们却娓娓动听说:"量子力学是建立在实验基础上的科学"。这不是弥天大谎么?!

文献[1]在建立对易关系:

pq-qp=(?/i)e―――――――――(1)

时说:"这是一基本假定"。并告诫人们:"不可懂"!就是说(1)式不能用任何数学--物理方法导出,即:不否认这是一种猜测。然而,(1)式就是昭著世界的"波动方程"的基础,也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说,量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识!

研究表明,量子力学所谓实验基础,首先在于德布罗意"物质波"理论。认真研究表明,物质波究竟是什么?德布罗意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能说"建立在实验基础上"呢?!

研究表明,量子力学的实际过程是:德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象(猜测)(以下证明),提出"物质波"概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象(猜测)(以下证明),提出"波函数"(Ψ)概念,并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即(1)式上,便铸成了著名的"波动方程"--量子力学的理论基础:

(h2/2m)2Ψ+(e-V)Ψ=0―――――(2)

由于量子力学凭空引进"波函数Ψ",实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3量子力学诡辩伦理

1.3.1关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明,量子力学是,由于缺乏了解,错误地估计了试验(以下严格证明),用了错误的基本假定(不能由任何合理方法导出)而形成的,错误理论。然而量子力学家们却口口声声:"量子力学是建立在实验基础上地科学"。这分明是在诡辩,再加上社会意识,量子力学又具备了狡辩能力。

1.3.2关于物质波的狡辩

对于"物质波"概念,量子力学[1]应用了三个基本假定:其一假定"对易关系"即(1)式,由此构成量子力学骨架;其二假定"测不准原理",由此编造了电子"几率云"图像;其三假定"波粒互补原理",这种原理本身就是一种诡辩,因为"波粒二象性"问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出"波函数Ψ"并强加给电子。经如此之假定,电子便具备了神奇性质--量子力学家们的主观意识。

然而"波函数"的物理意义究竟是什么?量子力学家们着实应向人们交代清楚,遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义,量子力学家们也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。这分明是狡辩理论!

如果需要,量子力学(文献[1])首先拿出:

2πa=n――――――――――――――(3)

很明显式中2πa是粒子中心轨迹。于是说,物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者,但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法,言(3)式系近代物理概念,对此不能用经典概念理解。于是又出现:

1.3.3关于"经典"与"近代"狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论,已经超脱经典,又不时贬低经典理论。

然而,以下讨论完全证明:量子力学除了主观臆造因素外,完全没有离开经典物理一步,也未超出经典物理一点,就连波函数Ψ的表达式(无例外)也完全是经典数学和经典力学关系式,并且以下用不可否认的事实--量子力学所犯经典错误,表明量子力学连经典理论也不通。所以,量子力学所谓超脱经典,正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说,量子力学不仅超脱经典,而且也超脱科学!1.3.4量子力学方法论狡辩

确切说,量子力学不能给波函数Ψ做出完整的真实物理学定义,但在理论中却轮番使用:①波函数Ψ表示粒子中心轨迹波动;②波函数Ψ表示粒子出现几率;③波函数Ψ表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念,又可各取所需,自然一切物理问题都"迎刃而解"了。

然而,量子力学同时又"有权"轮番否定这三种概念。但却不是自我否定,而是另一种需要--否定其它理论,其中包括真理。要指出的是,量子力学轮番使用三种概念,又轮番否定这三种概念,并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念,这是卖矛又卖盾的故事,连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多,这叫认识方法狡辩。

似这样,在哲学面前,用"建立在实验基础上"量子力学可以蒙混过关;其它科学由于研究任务不同,不会关心"量子化"根源,又由"领地"限制也无权过问波函数的真实意义;量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是,量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威!

1.4关于"符合"试验问题

以下将证明,量子力学所谓符合实验,实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测(以下揭示),并美其名曰"符合"试验。其实,对实验的真实物理过程并不清楚,又何谈相符呢?请看事实:

基于玻尔理论的成功,量子力学作两项重要推广。心理学原因,人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误,请看:

1.4.1量子力学推广(一)

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近,于是量子力学推广为:

试验电离能=原子真实能级――――――――――(4)

将该式推广到多电子原子中显然很省力气,但这是严重错误。请看氦原子事实:

试验(文献[1])测得氦原子两个电离能,这里分别用e1,e2表示为:

e1=1.80(Rhc)=24.58(ev)――――――――(5)

e2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――――(6)

量子力学[1]认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用e玻表示类氢氦离子基态能玻尔理论值,则

e玻=54.42(ev)―――――――――――――(7)

显然下式成立:

e2=e1+e玻――――――――――――――(8)

该式明确表明e2不是氦原子的真实能级,因为其中包含有e1,即第一电离能。

那么,实验值e2即(8)式表示什么物理内容呢?

研究表明:要使氦原子第二电子电离,仪器必先付出能量e1=24.58(ev)先使第一电子电离,这好比代价,氦原子于是变成类氢氦离子,其基态能为e玻=54.42(ev)。要使它电离,仪器必须再付出与e玻相等的能量,才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为e2=e1+e玻,这就是氦原子电离实验真实过程,由此不难结论:

1.4.2据电离实验本文结论

电离实验结论一:氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二:目前电离能实验值≠原子真实能级。

电离实验结论三:所有元素最低能级皆为其类氢离子能级,不存在比这更低的能级。

然而量子力学(文献[1]、[3])却竞相用"微扰法"、"变分法"乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的"能级"e2:

e2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――(9)

显然,量子力学这种下意识"符合"实验,拙劣以极,形同瞎子摸象!

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解,又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此,进一步证明如下,参见表(一):

表(一)几个元素的类氢离子能级

原子序    元素    e1(ev)     e玻(ev)    e1+e玻     e实(ev)    注

13    al    5.986    2299.3799     2305.3569    2304    

14    Si    8.151    2666.7364     2674.8874    2673    

15    p    10.486    3061.3046     3071.7906    3070    

16    S    10.360    3483.0843     3493.4443    3494    

17    Cl    12.967    3932.0756     3945.0426    3946    

18    ar    15.759    4408.2786     4424.0376    4426    

表中e1为元素第一电离能实验值,e玻为类氢离子基态能玻尔理论值,e实表示类氢离子电离能实验值,可见下式成立:

e实=e1+e玻―――――――――――――(10)

该式明确表明类氢离子电离能实验值e实不能直接代表其真实能级,因为e实中包含有e1(第一电离能)。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律,这种规律就是以上三条结论。实际上(9)、(10)二式等价,但(10)式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂,不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论,再做如下推论:

1.4.3据电离试验本文推论

电离实验推论一:任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实,因此

电离实验推论二:任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三:随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明(4)式完全错误,然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见,量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞!

1.4.4量子力学推广(二)

根据玻尔理论的成功,量子力学(文献[4])又作一项重要推广:认为多电子原子结构不同壳层K,L,m,n…中电子的量子数分别为n=1,2,3,4…

显然,这种推广也很省力,然而也是严重错误!

参见图(1)氢原子的能级,这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图(1)推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。

稍经分析不难发现,图(1)所示物理意义可用图(2)类比。谁都知道图(2)表示的内容是三个人在同一时刻的官位(级),或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图(1)也如此:或者表示在同一时刻三个氢原子的能级(画在一起),或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图(1)决不表示在同一时刻氢原子有三个能级(注意氢原子只有唯一电子)。

要知道,这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样,量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。

研究表明,原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知,严彦却夸夸其谈什么"量子"、什么"力学",实在误人不浅!

经量子力学如此推广,其结果必然使得原子结构--物质世界变得一塌糊涂。因之,物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。

所以如上述,量子力学所谓符合实验,实际上是对实验进行貌似合理(但谬之千里)的猜测并作勇敢推广而已。

量子力学的基本原理篇2

关键词:量子力学教学内容教学方法

中图分类号:G642.0文献标识码:a文章编号:1674-098X(2014)08(b)-0140-01

量子力学课程是工科电类专业的一门非常重要的专业基础课程。通过该课程的学习,使学生初步掌握量子力学的基本原理和基本方法,认识微观世界的物理图像以及微观粒子的运动规律,了解宏观世界与微观世界的内在联系和本质的区别。量子力学课程教学质量的好坏直接影响后续的如“固体物理学”、“半导体物理学”、“集成电路工艺原理”、“量子电子学”、“纳米电子学”、“微电子技术”等课程的学习。

量子力学课程的学习要求学生具有良好的数学和物理基础,对学生的逻辑思维能力和空间想象能力等要求较高,因此要学好量子力学,在我们教学的过程中,需要充分发挥学生的学习主动性和积极性。同时,随着科学日新月异的发展,对量子力学课程的教学也不断提出新的要求。如何充分激发学生的学习兴趣,充分调动学生的学习主动性和能动性,切实提高量子力学课程的教学质量和教师的教学水平,已经成为摆在高校教师目前的一项重要课题。

该课程组在近几年的教学改革和教学实践中,本着高校应用型人才的培养需求,强调量子力学基本原理、基本思维方法的训练,结合物理学史,充分激发学生的学习积极性;充分利用熟知软件,理解物理图像,激发学生学习主动性;结合现代科学知识,强调理论在实践中的应用,取得了良好的教学效果。

1当前的现状及存在的主要问题

目前工科电类专业普遍感觉量子力学课程难学,其主要原因在于:第一,量子力学它是一门全新的课程理论体系,其基本理论思想与解决问题的方法都没有经典的对应,而学习量子力学必须完全脱离以前在头脑中根深蒂固的“经典”的观念;第二,量子力学的概念与规律抽象,应用的数学知识比较多,公式推导复杂,计算困难;第三,虽然量子力学问题接近实际,但要学生理解和解决问题,还需要一个过程;由于上述问题的存在,使初学者都感到量子力学课程枯燥无味、晦涩难懂,而且随着学科知识的飞速发展,知识的更新周期空前缩短,在有限的课时情况下,如何使学生在掌握扎实的基础知识的同时,跟上时代的步伐,了解科学的前沿,以适应新世纪人才培养的需求,是摆在我们教育工作者面前的巨大挑战。

2结合物理学史激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师,在大学物理中,谈到了19世纪末物理学所遇到的“两朵乌云”,光电效应和紫外灾难,1900年,普朗克提出了能量子的概念,解决了黑体辐射的问题;后来,爱因斯坦在普朗克的启发下,提出了光量子的概念,解释了光电效应,并提出了光的波粒二象性;德布罗意又在爱因斯坦的启发下,大胆的提出实物粒子也具有波粒二象性;对于物理学的第三朵乌云“原子的线状光谱,”玻尔提出了关于氢原子的量子假设,解释了氢原子的结构以及线状光谱的实验。后来还有薛定谔、海森堡、狄拉克等伟大的物理学家的努力,建立了一套崭新的理论体系-量子力学。在教学的过程中,适当穿插量子力学的发展历史以及伟大科学家的传记故事,避免了量子力学课程“全是数学的推导”的现状,这样激发学生的学习兴趣和学习热情,通过对伟大科学家的介绍,培养刻苦钻研的精神。实践表明,这样的教学模式大大提高了学生的学习主动性。

3结合熟知软件化抽象为形象

量子力学内容抽象,对一些典型的结论,可以用软件模拟的方式实现物理图像的重现。很多软件如matlab、c语言等很多学生不是很熟练,而且编程较难,结合物理结论作图较为困难;excell是学生常用的软件之一,简单易学却功能强大,几乎每位同学都非常熟练,我们充分利用这一点,将excell软件应用到量子力学的教学过程中,取得了良好的效果。

如在一维无限深势阱中,我们用解析法严格求解得到了波函数和能级的方程。而波函数的模方表示几率密度。我们要求学生用excell作图,这样得到粒子阱中的几率分布,通过与经典几率的比较(经典粒子在阱中各处出现的几率应该相等)和经典能级的比较(经典的能量分布应该是连续的函数),通过学生的自我参与,充分激发了学生的求知欲望;从简单的作图,学生深刻理解了微观粒子的运动状态的波函数;微观粒子的能量不再是连续的,而是量子化了的能级,当n趋于无穷大时微观趋向于经典的结果,即经典是量子的极限情况;通过学生熟知的软件,直观的再现了物理图像,学生会进一步来深刻思考这个结论的由来,传统的教学中,我们先讲薛定谔方程,然后再解这个方程,再利用边界条件和波函数的标准条件,一步一步推导下来,这样的教学模式有很多学生由于数学的基础较为薄弱,推导过程又比较繁琐,因此会逐步对课程失去了兴趣,这也直接影响了后面章节的学习,而通过学生亲自作图实现的物理图像,改变了传统的“填鸭式”教学,最大限度的使学生参与到课程中,这样的效果也将事半功倍了,大大提高了教学的效果。

4结合科学发展前沿拓宽学生视野

在课程的教学中,除了注重理论基础知识的讲解和基础知识的应用以外,还需介绍量子力学学科前沿发展的一些动态。结合教师的教学科研工作,将国内外反映量子力学方面的一些最新的成果融入到课程的教学之中,推荐和鼓励学生阅读反映这类问题的优秀网站、科研文章,使学生了解量子力学学科的发展前沿,从而达到拓宽学生视野,培养学生创新能力的目的。例如近年兴起并迅速发展起来的量子信息、量子通讯、量子计算机等学科,其基础理论就是量子力学的应用,了解了这些发展,学生会反过来进一步理解课程中如量子态、自旋等概念,量子态和自旋本身就是非常抽象的物理概念,他们没有经典的对应,通过对实验结果的理解,学生会进一步理解用态矢来表示一个量子态,由于电子的自旋只有两个取向,正好与计算机存储中二进制0和1相对应,这也正是量子计算机的基本原理,通过学生的主动学习,从而达到提高教学质量的目的。另外我们还要介绍量子力学在近代物理学、化学、材料学、生命学等交叉学科中的应用,拓宽学生的视野。

5结语

该课程组经过多年的教学实践和教学改革,已经逐步形成了一套行之有效的教学方法,在使学生充分理解和掌握量子力学的基本概念和基本思想的基础上,初步具备利用量子力学基本理论进行分析和解决相关实际问题的能力,改革和研究的结果对于推动高校工科电类专业的量子力学课程的教学具有一定的理论和实践指导意义。

参考文献

[1]笪诚.一个描述金融投资项目演化的量子力学状态方程[J].物理学报,2014(11).

量子力学的基本原理篇3

此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立:

〖测得准原理〗:世间万物,无例外,都是测得准的(准确程度最终都将取决于普朗克常数h=2π?的准确度),绝非测不准的;世间只存在测不准的学者,并不存在【测不准原理】--《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实,全面、系统、严格地证明了量子力学--世界权威理论,纯系伪科学。其基本原理--【测不准原理】系反科学的理论,由此量子力学已把科学引入歧途,并使之陷于恶性循环不解之中!

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性,任何单方面对其论说全然无效,必须给量子力学以全面充分曝光,所以篇幅显得较长。实乃:

有道僧是愚氓忧可训,

奈何量子愚氓胜和尚!

第一章.世界是测得准的,并非测不准的

乍看,题目好象哲学的。不屑哲学,只谈物理。

大量研究表明,目前为止的实验已经给出物质世界准确信息,物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是,目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架--《量子力学》已经建成,剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明,《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚,往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈,实则以其昏昏使人昭昭!请看事实:

1.1关于"量子化"根源问题。

微观世界"量子化"已被证实,人们已经公认。但接踵而来的就是"量子化"根源问题,又机制怎样?这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾,翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄!

就是说,《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈"量子"的"科学"。其结果只能使原子结构凭空量子化,量子化则成为无源之水,无本之木。这就是目前物理科学之现状!

可有人,例如一位量子力学教授辩论时说:"量子化是电子自身固有属性,阴极射线中的电子能量也是量子化的"。

虽然,这量子力学家利用了"微小量子"数学"极限"概念进行诡辩,显得很聪明,但却误了人类物理学前程!

不可否认的事实是:阴极射线中的电子、x射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变,决不表现量子化!这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末,原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题,作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学,由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然,作为理论物理决不可以!本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的,并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。

1.2理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化,就难免臆造之嫌,所以《量子力学》就下意识往实验上靠――"符合"试验。然而,既下意识就难免拙劣,请看事实:

世界著名理论物理第六册--《量子力学》(文献[1])中著:"量子力学,可建立于数个基本假定上,大体上这些基本假定分属两大项……,两项的假定便构成一量子力学完整系统"。

这明确表明,量子力学就是建立在基本假定上的(种种猜测)。"科学学"研究还表明:任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学!然而量子力学家们却娓娓动听说:"量子力学是建立在实验基础上的科学"。这不是弥天大谎么?!

文献[1]在建立对易关系:

pq-qp=(?/i)e―――――――――(1)

时说:"这是一基本假定"。并告诫人们:"不可懂"!就是说(1)式不能用任何数学--物理方法导出,即:不否认这是一种猜测。然而,(1)式就是昭著世界的"波动方程"的基础,也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说,量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识!

研究表明,量子力学所谓实验基础,首先在于德布罗意"物质波"理论。认真研究表明,物质波究竟是什么?德布罗意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能说"建立在实验基础上"呢?!

研究表明,量子力学的实际过程是:德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象(猜测)(以下证明),提出"物质波"概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象(猜测)(以下证明),提出"波函数"(ψ)概念,并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即(1)式上,便铸成了著名的"波动方程"--量子力学的理论基础:

(h2/2m)2ψ+(e-v)ψ=0―――――(2)

由于量子力学凭空引进"波函数ψ",实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3量子力学诡辩伦理

1.3.1关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明,量子力学是,由于缺乏了解,错误地估计了试验(以下严格证明),用了错误的基本假定(不能由任何合理方法导出)而形成的,错误理论。然而量子力学家们却口口声声:"量子力学是建立在实验基础上地科学"。这分明是在诡辩,再加上社会意识,量子力学又具备了狡辩能力。

1.3.2关于物质波的狡辩

对于"物质波"概念,量子力学[1]应用了三个基本假定:其一假定"对易关系"即(1)式,由此构成量子力学骨架;其二假定"测不准原理",由此编造了电子"几率云"图像;其三假定"波粒互补原理",这种原理本身就是一种诡辩,因为"波粒二象性"问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出"波函数ψ"并强加给电子。经如此之假定,电子便具备了神奇性质--量子力学家们的主观意识。

然而"波函数"的物理意义究竟是什么?量子力学家们着实应向人们交代清楚,遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数ψ的真实物理意义,量子力学家们也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。这分明是狡辩理论!

如果需要,量子力学(文献[1])首先拿出:

2πa=n――――――――――――――(3)

很明显式中2πa是粒子中心轨迹。于是说,物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者,但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法,言(3)式系近代物理概念,对此不能用经典概念理解。于是又出现:

1.3.3关于"经典"与"近代"狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论,已经超脱经典,又不时贬低经典理论。

然而,以下讨论完全证明:量子力学除了主观臆造因素外,完全没有离开经典物理一步,也未超出经典物理一点,就连波函数ψ的表达式(无例外)也完全是经典数学和经典力学关系式,并且以下用不可否认的事实--量子力学所犯经典错误,表明量子力学连经典理论也不通。所以,量子力学所谓超脱经典,正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说,量子力学不仅超脱经典,而且也超脱科学!1.3.4量子力学方法论狡辩

确切说,量子力学不能给波函数ψ做出完整的真实物理学定义,但在理论中却轮番使用:①波函数ψ表示粒子中心轨迹波动;②波函数ψ表示粒子出现几率;③波函数ψ表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念,又可各取所需,自然一切物理问题都"迎刃而解"了。

然而,量子力学同时又"有权"轮番否定这三种概念。但却不是自我否定,而是另一种需要--否定其它理论,其中包括真理。要指出的是,量子力学轮番使用三种概念,又轮番否定这三种概念,并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念,这是卖矛又卖盾的故事,连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多,这叫认识方法狡辩。

似这样,在哲学面前,用"建立在实验基础上"量子力学可以蒙混过关;其它科学由于研究任务不同,不会关心"量子化"根源,又由"领地"限制也无权过问波函数的真实意义;量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是,量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威!

1.4关于"符合"试验问题

以下将证明,量子力学所谓符合实验,实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测(以下揭示),并美其名曰"符合"试验。其实,对实验的真实物理过程并不清楚,又何谈相符呢?请看事实:

基于玻尔理论的成功,量子力学作两项重要推广。心理学原因,人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误,请看:

1.4.1量子力学推广(一)

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近,于是量子力学推广为:

试验电离能=原子真实能级――――――――――(4)

将该式推广到多电子原子中显然很省力气,但这是严重错误。请看氦原子事实:

试验(文献[1])测得氦原子两个电离能,这里分别用e1,e2表示为:

e1=1.80(rhc)=24.58(ev)――――――――(5)

e2=5.80(rhc)=79.01(ev)――――――――(6)

量子力学[1]认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用e玻表示类氢氦离子基态能玻尔理论值,则

e玻=54.42(ev)―――――――――――――(7)

显然下式成立:

e2=e1+e玻――――――――――――――(8)

该式明确表明e2不是氦原子的真实能级,因为其中包含有e1,即第一电离能。

那么,实验值e2即(8)式表示什么物理内容呢?

研究表明:要使氦原子第二电子电离,仪器必先付出能量e1=24.58(ev)先使第一电子电离,这好比代价,氦原子于是变成类氢氦离子,其基态能为e玻=54.42(ev)。要使它电离,仪器必须再付出与e玻相等的能量,才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为e2=e1+e玻,这就是氦原子电离实验真实过程,由此不难结论:

1.4.2据电离实验本文结论

电离实验结论一:氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二:目前电离能实验值≠原子真实能级。

电离实验结论三:所有元素最低能级皆为其类氢离子能级,不存在比这更低的能级。

然而量子力学(文献[1]、[3])却竞相用"微扰法"、"变分法"乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的"能级"e2:

e2=5.80(rhc)=79.01(ev)――――――(9)

显然,量子力学这种下意识"符合"实验,拙劣以极,形同瞎子摸象!

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解,又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此,进一步证明如下,参见表(一):

表(一)几个元素的类氢离子能级

原子序    元素    e1(ev)     e玻(ev)    e1+e玻     e实(ev)    注

13    al    5.986    2299.3799     2305.3569    2304    

14    si    8.151    2666.7364     2674.8874    2673    

15    p    10.486    3061.3046     3071.7906    3070    

16    s    10.360    3483.0843     3493.4443    3494    

17    cl    12.967    3932.0756     3945.0426    3946    

18    ar    15.759    4408.2786     4424.0376    4426    

表中e1为元素第一电离能实验值,e玻为类氢离子基态能玻尔理论值,e实表示类氢离子电离能实验值,可见下式成立:

e实=e1+e玻―――――――――――――(10)

该式明确表明类氢离子电离能实验值e实不能直接代表其真实能级,因为e实中包含有e1(第一电离能)。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律,这种规律就是以上三条结论。实际上(9)、(10)二式等价,但(10)式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂,不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论,再做如下推论:

1.4.3据电离试验本文推论

电离实验推论一:任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实,因此

电离实验推论二:任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三:随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明(4)式完全错误,然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见,量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞!

1.4.4量子力学推广(二)

根据玻尔理论的成功,量子力学(文献[4])又作一项重要推广:认为多电子原子结构不同壳层k,l,m,n…中电子的量子数分别为n=1,2,3,4…

显然,这种推广也很省力,然而也是严重错误!

参见图(1)氢原子的能级,这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图(1)推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。

稍经分析不难发现,图(1)所示物理意义可用图(2)类比。谁都知道图(2)表示的内容是三个人在同一时刻的官位(级),或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图(1)也如此:或者表示在同一时刻三个氢原子的能级(画在一起),或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图(1)决不表示在同一时刻氢原子有三个能级(注意氢原子只有唯一电子)。

要知道,这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样,量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。

研究表明,原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知,严彦却夸夸其谈什么"量子"、什么"力学",实在误人不浅!

经量子力学如此推广,其结果必然使得原子结构--物质世界变得一塌糊涂。因之,物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。

所以如上述,量子力学所谓符合实验,实际上是对实验进行貌似合理(但谬之千里)的猜测并作勇敢推广而已。

1.5关于【测不准原理】问题

如果人们要问,量子力学就会说:【测不准原理】是根据实验的总结。

根据什么实验?

还是根据"物质波"。

但须知,与其说世界公认量子力学是理论物理权威,毋宁说世界公认"波粒二象"性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢?!

所以,在问题循环不解情况下,由于量子力学诡辩性及其狡辩能力,方才成为世界理论权威!以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中,常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露!

大量研究可以结论,目前为止的实验已经给出大部物理世界准确信息,这就是普朗克常数h

=2π?给出的信息。根据这种信息,本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述,其中包括目前困难问题,也包括"波粒二象"性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果,以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立(参见提要)。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话--鬼话!

然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏,却完全错误地应用了大自然给出的准确信息:

δp·δx≥(1/2)?―――――――――――(11)

这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息--普朗克常数?作为测不准的量度,是乃天大谬误。

第二章普朗克常数给出物质世界准确信息

本文大量研究,现总结普朗克常数:

h=2π?――――――――――――――――――(12)

给出的物质世界准确信息:

2.1?已经给出所有元素原子结构的准确信息

据此可以准确具体描述任何原子的真实结构,并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述,这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话--鬼话。

2.2?已经给出任何微观粒子(质子、中子、电子、光子以及场粒子等)自身结构准确信息

例如,可以算得质子自身结构理论半径,以rp表示,准确为:

rp=1.3214100×10-13(cm)―――――(13)

并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果,已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的!

又例如,可以算得电子自身结构理论半径,以re表示,准确为:

re=2.9742175×10-14(cm)----------(14)

同样可证明此结果唯一正确(繁琐,略),量子力学对此望尘莫及。

2.3?已经给出普适常数φ的准确信息

普适常数定义:任何光子的波长λ与发射该光子的电子在原子中的轨道半径r之比为常数,以φ表示之,那么有:

φ=λ/r=常量=1/(ε。·α)

=4π×137.03600=1722.0451--------(15)

(说明:当电子跃迁为r∞时,轨道半径直接用r;当电子跃迁为rarb时,式中要用当量轨道半径,略。)

研究表明这是一个斩新的物理常数,虽无量纲,但具有丰富重要物理意义。由(15)式已经看出,普适常数φ严格规定着光子和电子;以下还将看到,普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其"反常"。相形之下,量子力学竟将光速c称作"普适常数",不知多么无聊!

此外,根据普适方程(见下)和普适常数φ还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类问题,由于量子力学【测不准原理】的限制,人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极!并且,这种计算完全表明光子的粒子实在性,而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。

2.4?已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息

本文如下普适方程可以变为:

v=n2?2/mr2――――――――――――(16)

式中v为引力势能,它将准确决定晶体晶格能;而r则决定晶体晶格常数(略)。

2.5?已经给出量子数n=0,1,2,3…真实物理意义的准确信息

但在量子力学中,量子数n=0,1,2,3…只表示自然数,除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论:宏观温度t就是量子数n在统计意义上的单值函数,即:

t=f(n)――――――――――――――(17)

研究还表明,对单个粒子(原子、分子)该式也严格成立,只不过对单个粒子(原子、分子)则无需统计。这已表明,微观粒子的温度也是"量子化"的,不能连续取值。此外还表明,任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学(文献[8])却说:"对于个别分子,温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损,由理论贫乏导致理论错误!

2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息

周知,由气体状态方程可以导出绝对零度。那么,由普适方程即(20)式可以推出宇宙最低温度。并且,不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸,那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7?已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明,任何天体天文结构与原子一样,都只能有唯一稳态解,他们遵循完全相似的基本规律,也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

也周知,据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构(位置、动能),但却实际上无穷多解,不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在,量子力学对此无能为力,只能缺省"上帝一次推动"说!。

宇宙正在膨胀,没有稳态解呀!有人说。

不管你膨胀(例如银河系)还是稳态(例如太阳系),哪怕你收缩,都逃不脱普适方程严格支配!也所以这叫:普适方程!

2.7.1太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于:若用强大火箭推动,改变任意行星(例如地球)轨道(黄道面内)半经大小,待火箭动力消失后,该行星(例如地球)将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定,也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算,可以得到太阳系的三个重要天文结构常数:k1、k2、k3,其中k1、k2是基本的,k3是导出的(略)。可惜,量子力学半个也不知!

2.7.2太阳系第一天文结构常数k1:

k1=vi2·ri=常数

=1.327×1026(达因·cm2/克)――――(18)

式中vi为各行星轨道速度,ri为各行星轨道半径。并且,由此可直接推出开普勒定律(略)。

2.7.3太阳系第二天文结构常数k2:

k2=mi2·vi2·ri2/ri5=常数

=9.747×1049(克2/cm·秒2)―――(19)

式中mi为各行星质量,ri为各行星携带半径(定义:包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径)。

研究表明,太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸(包括大气)、轨道、速度以及轨道曲线性质,无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果,并由普适方程所确定。(说明:①普适方程计算天文结构要经过变换;本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。)

2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下,物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章普朗克常数的真实物理意义

上述可见,普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容,量子力学所知无几。不仅如此,由于缺乏了解,量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见(11)式]。

现初步总结普朗克常数h=2π?真实物理意义如下:

3.1?对宏观,谓最小能量单位。

这就是:e=ω?=nh,这由普朗克首先发现,并由此人们公认能量"量子化"。

3.2?表征微观能量交换的最大单位。

研究表明,?是微观能量交换的最大单位。研究表明,还有更小级别的量子化能量单位:(1/φn)?,其中,n=0,1,2,3…为量子数;而φ=1722.0451为普适常数即(15)式。

3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号le表示,那么有:le=n·?,其中n=0,1,2,3…为量子数。

3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心,狄拉克用量子力学算得费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?是完全错误的结果。

3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认,原子核自身能量也是量子化的,其量子化的单位为?。

需要指出,原子核这种量子化状态并不是孤立的,然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明,原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界,尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系,遗憾的是所有理论均未能如此。并且,量子力学家们皆置此本职任务于不顾(可谓不务正业),而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹!

3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明,原子核的量子能量状态首先作用到核外电子,而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配:

第一,核外所有电子同时受静电(库仑)引力能(场)支配,这种作用是经典的。在这种作用下,电子有落向原子核的趋势。

第二,原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此,原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且,这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因!也因此,核外所有电子的量子状态必与原子核一致,同一原子中核外所有电子的量子数必都相同,且都等与原子核的量子数。

也所以,量子力学认为原子不同壳层k,l,m,n…中电子的量子数分别为:n=0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象!量子力学很善于这种猜测,又美其名曰"符合"试验。多么荒唐!

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用,这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程:

t=(1/2)v――――――①

t=e――――――――②―――(20)

e=n2·?2/2m·r2――――③

该方程因具有普遍意义,故称普适方程。研究表明,普适方程适于所有元素的原子结构,还适用于天体的结构,并且计算与实验真正符合很好(普适方程物理意义见下)。

3.7?表征任何粒子(含天体)间相互作用能量的最大量子化单位(还有更小单位)。

这不是简单推广,而有极为丰富的物理内容。例如,?将准确决定晶体结构,还准确决定天体天文结构。

3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关,还将决定粒子的"反常磁矩",附录中具体讨论。

3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容(准确具体证明待续)。

3.10?(普朗克常数)将贯穿于全部物理世界全部内容,其中包括宇宙的爆炸和膨胀,光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题,核力与弱力问题等无一例外。

然而量此外还表明,任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学(文献[8])却说:"对于个别分子,温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损,由理论贫乏导致理论错误!

2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息

周知,由气体状态方程可以导出绝对零度。那么,由普适方程即(20)式可以推出宇宙最低温度。并且,不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸,那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7?已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明,任何天体天文结构与原子一样,都只能有唯一稳态解,他们遵循完全相似的基本规律,也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

也周知,据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构(位置、动能),但却实际上无穷多解,不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在,量子力学对此无能为力,只能缺省"上帝一次推动"说!。

宇宙正在膨胀,没有稳态解呀!有人说。

不管你膨胀(例如银河系)还是稳态(例如太阳系),哪怕你收缩,都逃不脱普适方程严格支配!也所以这叫:普适方程!

2.7.1太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于:若用强大火箭推动,改变任意行星(例如地球)轨道(黄道面内)半经大小,待火箭动力消失后,该行星(例如地球)将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定,也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算,可以得到太阳系的三个重要天文结构常数:k1、k2、k3,其中k1、k2是基本的,k3是导出的(略)。可惜,量子力学半个也不知!

2.7.2太阳系第一天文结构常数k1:

k1=vi2·ri=常数

=1.327×1026(达因·cm2/克)――――(18)

式中vi为各行星轨道速度,ri为各行星轨道半径。并且,由此可直接推出开普勒定律(略)。

2.7.3太阳系第二天文结构常数k2:

k2=mi2·vi2·ri2/ri5=常数

=9.747×1049(克2/cm·秒2)―――(19)

式中mi为各行星质量,ri为各行星携带半径(定义:包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径)。

研究表明,太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸(包括大气)、轨道、速度以及轨道曲线性质,无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果,并由普适方程所确定。(说明:①普适方程计算天文结构要经过变换;本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。)

2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下,物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章普朗克常数的真实物理意义

上述可见,普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容,量子力学所知无几。不仅如此,由于缺乏了解,量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见(11)式]。

现初步总结普朗克常数h=2π?真实物理意义如下:

3.1?对宏观,谓最小能量单位。

这就是:e=ω?=nh,这由普朗克首先发现,并由此人们公认能量"量子化"。

3.2?表征微观能量交换的最大单位。

研究表明,?是微观能量交换的最大单位。研究表明,还有更小级别的量子化能量单位:(1/φn)?,其中,n=0,1,2,3…为量子数;而φ=1722.0451为普适常数即(15)式。

3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号le表示,那么有:le=n·?,其中n=0,1,2,3…为量子数。

3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心,狄拉克用量子力学算得费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?是完全错误的结果。

3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认,原子核自身能量也是量子化的,其量子化的单位为?。

需要指出,原子核这种量子化状态并不是孤立的,然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明,原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界,尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系,遗憾的是所有理论均未能如此。并且,量子力学家们皆置此本职任务于不顾(可谓不务正业),而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹!

3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明,原子核的量子能量状态首先作用到核外电子,而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配:

第一,核外所有电子同时受静电(库仑)引力能(场)支配,这种作用是经典的。在这种作用下,电子有落向原子核的趋势。

第二,原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此,原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且,这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因!也因此,核外所有电子的量子状态必与原子核一致,同一原子中核外所有电子的量子数必都相同,且都等与原子核的量子数。

也所以,量子力学认为原子不同壳层k,l,m,n…中电子的量子数分别为:n=0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象!量子力学很善于这种猜测,又美其名曰"符合"试验。多么荒唐!

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用,这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程:

t=(1/2)v――――――①

t=e――――――――②―――(20)

e=n2·?2/2m·r2――――③

该方程因具有普遍意义,故称普适方程。研究表明,普适方程适于所有元素的原子结构,还适用于天体的结构,并且计算与实验真正符合很好(普适方程物理意义见下)。

3.7?表征任何粒子(含天体)间相互作用能量的最大量子化单位(还有更小单位)。

这不是简单推广,而有极为丰富的物理内容。例如,?将准确决定晶体结构,还准确决定天体天文结构。

3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关,还将决定粒子的"反常磁矩",附录中具体讨论。

3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容(准确具体证明待续)。

3.10?(普朗克常数)将贯穿于全部物理世界全部内容,其中包括宇宙的爆炸和膨胀,光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题,核力与弱力问题等无一例外。

然而量此外还表明,任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学(文献[8])却说:"对于个别分子,温度这个概念是毫无意义的"。这表明量子力学先天不足后天亏损,由理论贫乏导致理论错误!

2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息

周知,由气体状态方程可以导出绝对零度。那么,由普适方程即(20)式可以推出宇宙最低温度。并且,不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸,那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7?已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明,任何天体天文结构与原子一样,都只能有唯一稳态解,他们遵循完全相似的基本规律,也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

也周知,据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构(位置、动能),但却实际上无穷多解,不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在,量子力学对此无能为力,只能缺省"上帝一次推动"说!。

宇宙正在膨胀,没有稳态解呀!有人说。

不管你膨胀(例如银河系)还是稳态(例如太阳系),哪怕你收缩,都逃不脱普适方程严格支配!也所以这叫:普适方程!

2.7.1太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于:若用强大火箭推动,改变任意行星(例如地球)轨道(黄道面内)半经大小,待火箭动力消失后,该行星(例如地球)将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定,也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算,可以得到太阳系的三个重要天文结构常数:k1、k2、k3,其中k1、k2是基本的,k3是导出的(略)。可惜,量子力学半个也不知!

2.7.2太阳系第一天文结构常数k1:

k1=vi2·ri=常数

=1.327×1026(达因·cm2/克)――――(18)

式中vi为各行星轨道速度,ri为各行星轨道半径。并且,由此可直接推出开普勒定律(略)。

2.7.3太阳系第二天文结构常数k2:

k2=mi2·vi2·ri2/ri5=常数

=9.747×1049(克2/cm·秒2)―――(19)

式中mi为各行星质量,ri为各行星携带半径(定义:包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径)。

研究表明,太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸(包括大气)、轨道、速度以及轨道曲线性质,无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果,并由普适方程所确定。(说明:①普适方程计算天文结构要经过变换;本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。)

2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下,物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章普朗克常数的真实物理意义

上述可见,普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容,量子力学所知无几。不仅如此,由于缺乏了解,量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见(11)式]。

现初步总结普朗克常数h=2π?真实物理意义如下:

3.1?对宏观,谓最小能量单位。

这就是:e=ω?=nh,这由普朗克首先发现,并由此人们公认能量"量子化"。

3.2?表征微观能量交换的最大单位。

研究表明,?是微观能量交换的最大单位。研究表明,还有更小级别的量子化能量单位:(1/φn)?,其中,n=0,1,2,3…为量子数;而φ=1722.0451为普适常数即(15)式。

3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号le表示,那么有:le=n·?,其中n=0,1,2,3…为量子数。

3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心,狄拉克用量子力学算得费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?是完全错误的结果。

3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认,原子核自身能量也是量子化的,其量子化的单位为?。

需要指出,原子核这种量子化状态并不是孤立的,然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明,原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界,尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系,遗憾的是所有理论均未能如此。并且,量子力学家们皆置此本职任务于不顾(可谓不务正业),而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹!

3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明,原子核的量子能量状态首先作用到核外电子,而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配:

第一,核外所有电子同时受静电(库仑)引力能(场)支配,这种作用是经典的。在这种作用下,电子有落向原子核的趋势。

第二,原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此,原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且,这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因!也因此,核外所有电子的量子状态必与原子核一致,同一原子中核外所有电子的量子数必都相同,且都等与原子核的量子数。

也所以,量子力学认为原子不同壳层k,l,m,n…中电子的量子数分别为:n=0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象!量子力学很善于这种猜测,又美其名曰"符合"试验。多么荒唐!

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用,这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程:

t=(1/2)v――――――①

t=e――――――――②―――(20)

e=n2·?2/2m·r2――――③

该方程因具有普遍意义,故称普适方程。研究表明,普适方程适于所有元素的原子结构,还适用于天体的结构,并且计算与实验真正符合很好(普适方程物理意义见下)。

3.7?表征任何粒子(含天体)间相互作用能量的最大量子化单位(还有更小单位)。

这不是简单推广,而有极为丰富的物理内容。例如,?将准确决定晶体结构,还准确决定天体天文结构。

3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关,还将决定粒子的"反常磁矩",附录中具体讨论。

3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容(准确具体证明待续)。

3.10?(普朗克常数)将贯穿于全部物理世界全部内容,其中包括宇宙的爆炸和膨胀,光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题,核力与弱力问题等无一例外。

然而量子力学一无所知,严彦却夸夸其谈,自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明,量子力学并未解决任何实质性物理学问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑--【测不准原理】--科学史上奇耻大辱!历史将证明这是对量子力学恰如其分的评价。

上述可见,普朗克常数h=2π?已经揭示并将揭示大自然内在本质规律…

第四章大自然(物质世界)内在本质规律一

大量研究,现总结普朗克常数已经揭示的大自然内在本质规律。对这些规律,量子力学完全科盲!

量子力学的基本原理篇4

关键词:不确定性原理变量哲学

1、引言

海森堡提出的不确定性原理以其特殊的性质给科学和哲学解释提出了挑战。不确定性原理,告诉我们微观客体的任何一对互为共轭的不确定变量都不可能同时确定出确定值,使人们放弃了经典的轨道概念。这表明,几率性、随机性、偶然性,并非是由于人类认识能力不足所导致的,而是自然界客观事物的本性。科学的发展要求从哲学层次来认识不确定性原理在科学理论中的作用和地位,分析它的本体论及认识论内涵,总结其基本特征,进而为不确定性原理的科学研究提供富有启示意义的哲学观念和方法论原则。

2、不确定性原理

不确定性原理(Uncertaintyprinciple),是量子力学的一个基本原理,由德国物理学家海森堡于1927年提出,它反映了微观粒子运动的基本规律。

在云室(一种观察微观粒子运动径迹仪器)中观察到的电子径迹的解释上,海森堡的想法是如何用已知的数学形式去描述云室中的电子径迹。云室中的径迹并不是能反映粒子明确位置和速度的一条无限细的线,在云室中看到的电子径迹的宽度要比电子本身的线度大得多,这可能代表了电子的位置具有某种不确定性。通过推算,得到了一种不确定性原理,它表明:同时严格确定两个共轭变量(如位置和速度,时间和能量等)的数值是不可能的,它们的数值准确度有个下限。这是一条自然定律,它说明,在微观粒子层次上,同时得到一个粒子运动的位置和速度的严格准确的测量值在原则上是不可能的。用这个理论去解释试验中所观察到的电子轨迹,经过重新的分析整理,最终确定:云室中电子径迹并不是一条连续的线,实质上它是一系列离散而模糊的斑点,它们近似排列成线,并非真正的电子“径迹”,也就是说电子的位置是不确定的。

海森堡进一步验证此不确定性满足新的量子力学,得到了标准的量子条件:

pq-qp=h/2π

(p为动量,q为与动量对应的位置,h为普朗克常量s)。

由上式出发,海森堡导出了位置和与速度相关的p的不确定关系式:ΔpΔq≥h。

3、不确定性原理的哲学思考

不确定性原理告诉人们:经典的轨道概念已不再适用,像经典物理学精确把握宏观物体那样将微观粒子的信息精确测出也是不可能的。更重要的是,波函数的统计诠释与不确定性原理两者可共存于一个理论体系,不确定性原理可以由量子力学基本公设推导,而且推导结果也没有超出量子力学的几率诠释。我们需要将二者结合起来,看看它们究竟告诉了我们什么。

有一些社会科学工作者,由于望文生义或不太理解量子力学理论,认为不确定性原理之不确定,几率诠释之几率。深入的思考者则认为,几率诠释告诉我们微观粒子之状态我们不能百分百把握,而不确定性原理则干脆将“不确定”确定下来,告诉我们不确定不是我们的仪器有什么问题,而是客观世界正是如此,不仅认为客观世界的本性在于不确定性,更认为人类的认识能力无法战胜客观的不确定性。

不确定性与确定织在一起密不可分,彼此之间相互否定,各自分别从相反的维度揭示着客观世界的根本性质和特征。确定性是人类认识和追求的目标,但“确定性寻求”的结果使得人们深入到世界的深层并发现不确定性比确定性更为基本和普遍,在确定性岛屿的周围存在着广阔无垠的不确定性海洋。我对不确定性原理的认识主要集中在对不确定性概念的进一步分析之中。

通过对自然科学、数学研究中的典型随机事件掷硬币或掷骰子的具体分析,我认为不确定性就是与事物运动状态或结果具有多种可能性相联系的一种性质,是对确定性的否定。与不确定性相对立,确定性是关于事物的状态、过程、结构、功能、规律等在一定条件下的唯一性。唯一性是确定性的本质特征。有时在放宽的情形下也可以把稳定性、规则性看作是确定性。不确定性具有认识论和本体论意义上的区别。

其一,从认识论角度看,不确定性是指人无法对事物状态或事件运行结果做出唯一确定的描述和预言。事件过程及其结果本身是确定的,但是由于人的认识能力不足或信息不完全而造成认识反映的不确定性。这是和人类天然具有有限的类特征相关联而造成的情形,郝柏林教授提出“有限性原则”也主要是期望概括这一情形中的基本特点。我将这种不确定性称之为主观不确定性或主观随机性。

其二,客观世界还存在着与人类认识能力无关的客观的不确定性,我将其称之为客观不确定性或客观随机性。客观不确定性是指客观事物状态或运行结果的多种可能性在实现上的等概性、平权性或对称性。最简单、最典型的事例就是掷硬币或掷骰子。任何一种可能性的实现相对于其它可能性并不具有优先地位,在实际实现过程中彼此地位平等,概率相同,因而是无法事前准确预言的。这种情形的存在是由客观实体自身结构的特点所决定,与人的认识能力无关。

对于现实与未来的关系,我们之所以说“未来是不确定的”,那皆是因为未来的状态相对于我们目前的状态都是非唯一的,其可能性空间大于现实的状态空间。更由于我们的认识能力有限,基于此,我们只能在今天与未来的交界之处不断锻造更加符合复杂事物系统变化规律的方法之梯,从而将我们的研究视野尽可能地伸向未来的区域。

4、结语

由以上论述我们可以看出,对于许多现实生活中的事情,我们没必要、也没可能完全了解它的所有方面,也不可能完全把握它的发展动向,因为在许多事情的发展中总有一些不确定的因素。将物理中的不确定性原理应用于现实生活中,有一定的现实指导意义,它将为我们的决策带来更加合乎实际的参考方案。

参考文献

[1]陈鄂生.量子力学基础教程[m].山东:山东大学出版社,2003.09

[2]杨桂林,江兴方,柯善哲.近代物理[m].北京:科学出版社,2008.

量子力学的基本原理篇5

一、易学自然观

《周易》包括《易经》和《易传》两部分,实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的十篇释文已经完全脱离卜筮,建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴,《周易》作为官学传习和研究的对象,被尊称为“五经”之首;汉易已经纳入阴阳五行学说,隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透;进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。

易学对宇宙的基本观点是:阴阳相涵相因、流变会通,构成一个合谐互补的有机整体。

张立文教授在《王船山易学思想略论》〔1-191〕中指出:船山的本体哲学,统体会通于和合。所谓和合者,就是“阴阳未分,二气合一,氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道,形而下者谓之器”,作者认定道器是虚实范畴,虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”,隐不是无,而是潜在,是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”,指有形质的东西,“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知,显指可见可循的事物和现象,隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西;而隐又不是虚无,“道不虚生,则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体,得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。

道和器的关系究竟如何?就逻辑上讲,“形上者乃形之所自生”,因为凡器皆有形,由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲,“当其未形而隐然有不可喻之天则,天以之化”,依此概括二者的关系为:道是器存在的依据;道通过器而表现自己,一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲,是“理不先而气不后”,二者既不存在先后、本末之别,也就从根本上排除了天理、神创的观念。

张教授立足于人文(兼及自然)阐述问题,认为“王船山道器、气关系,充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”,本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学,自然界的物理客体应该分两类,即“形之已成乎物”和“未形”,二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。

小结:易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲,“万物(包括宇宙自身)负阴而抱阳,冲气以为和”;从动态角度讲,“阴变阳,阳变阴,其变无穷”。所谓的易,就是讲阴阳变化之理的学问,即“易以道阴阳”。

二、两种物理学理论

物理学作为一门学术的名称,是从亚里士多德的希腊文著作延续下来的,这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”,亚氏又称其为自然哲学。大约到18世纪中叶,由于学科内容的分化,自然史和化学从物理学中独立出来,18世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么,结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由《自然哲学的数学原理》导出的以数学描述质点运动的传统,后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。

1829年,泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类:物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动,而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”,即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式,精密地描述宇宙一切现象,称牛顿范式;而后者则强调现象的解析格式,轻视对物理原因进行讨论,称非牛顿范式。1840年以后,牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代;与之同时,拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展,使力学成为完全分析的形式,并且以能量取代力的概念体系。本应该由之意识到“根本不存在纯粹的力学现象,实际上运动总是结合着热和电磁的变化,它们也规定运动”〔2-9〕,从而结束牛顿的“力学神话”,可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观,以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异,一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。

19世纪30年代之后,随着实验物理学的成熟,出现了实验物理学和理论物理学之区分;物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用分析法在经验中发现自然过程的普遍特征(即原理),然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据,比如牛顿力学;后者又叫“假说—演绎”法,即先确立“想象的原理”(即“假说”),然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证明,给出的内容与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致,特别是能够从假说来预言现象并得到证实,这种构造理论就愈成功。依据这种分类方法,一般都承认17世纪牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式,即前者采用分析法而后者采用综合法。

三、两类物理客体

牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》,从近代物理学奠基开始,两种截然不同的理论分别传承为两种体系,即牛顿范式——原理理论,惠更斯范式——构造理论,其本质差异不在思维方式和数学形式之不同,也不在是采用数学方法还是实验方法之别,而在于研究的客体分属于根本不同的两类。

以质量对物体进行计量,并假定质量都集中在一个质点,以相互传递力的作用描述运动,是牛顿范式的核心观念;非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象,都不能以质量进行计量,最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关,并且以能量取代了力学概念体系。

而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”,正象无法品尝水果一样,因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系,两种理论的适用范围不同,前者是关于质量系统的理论,后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式(如“能即运动”)〔3-526〕,是产生混乱的肇端。现代物理学已经确认物理客体分两类:宇观上有分立的天球和连续辐射,微观上分粒子和场,粒子物理学分费米子和玻色子,理论物理学称其为物质粒子和相互作用;物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分:“物质”即诸如夸克、电子和缪介子等粒子,以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”〔4-38〕。当代著名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话,不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。

物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括,而应该分为质量和能量两个系统,二者的本质差异有3:1、分立和连续;2、有无静质量;3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有5:1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解;2、无限的(负能电子)海的发现;3、爱因斯坦说:“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”;4、3K微波背景辐射证明“空间”不空;5、粒子物理学的实验发现,绝大多数粒子为瞬息亿变的动态网络。

“全〖ZZ(〗空间〖ZZ)〗充满着相互作用着的各种不同的场”〔2-387〕,这种分布着某种物理量的空间,不同于经典物理学中作为参量的空间。“场从数学上表述了能量局域性概念”,“是一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。即此可知,一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化,动变之因却源于能量系统的作用;而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体,3K微波辐射发现之后,就应该从分类学的角度再增添一种连续态网络;进而将弥散态粒子分为质量子和能量子,如此一来,物理世界图象就会变得非常清晰。

物理客体分物体、粒子、网络三类,分别用质量、电量(或荷质比)、能量计量;人类生活的现实世界属于质量系统(从天球到原子乃至质子、电子),能量系统则是一切运动变化的动力之源;所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络,只有那些稳定的能量子才有现实意义;不同能量子的有序组合构成信息(从质量系统讲,传递信息必须有载体,而对能量系统,信息和载体则合而为一,于此无暇展开讨论),可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。

小结:物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳,冲气以为和”的状态;作为两系统“中介”的弥散态,是演绎世间万象的“大舞台”;何以产生质量和电量,是现实世界存在的最根本机制。

四、时间和空间

无论哲学还是物理学,时间和空间都是一对非常重要的范畴,同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16世纪之前,基本上没有留下多少值得关注的重要论点;牛顿为了创立完整的力学体系,不得不提出人类历史上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动,时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流;时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。

现代物理学的发现则是:“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”〔2-328〕,场不但“是某种物理量的空间分布”,还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。很显然,时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运动状态的作用量。

依据质能两系统结构论看待,即使在牛顿力学体系中,时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号自然力——重力G=mg,如果没有g作用于m,物体就不会自由下落,很显然g是使m自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比,g可以被称为引力场强,其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后,牛顿力学方程基本上已经不再使用,足以说明牛顿力学非常片面,能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能,根本就不需要力这个概念。

时间和空间究竟指什么?答曰:二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量,恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。

“空间一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中,而是这些客体有着空间的广延性”〔5-112〕。爱因斯坦如果对中国古典哲学稍有理解,就会再说一句:这些客体还有着时间的持续性。这种“物理实在的实际客体”即指能量系统而言。

能量系统虽是连续态,探究其具体作用时却需要量子化。假定其最小单元为h,由ε=hν=h/t可知,只要测出周期t,即可以知道具体的能量值,同理测出波长即可知动量。故而可以说时间和空间是对能量系统两种属性的计量。

董光璧教授猜想对于不同的相互作用,应该“各有其时空结构”,是有道理的。用于电动力学的时空结构已经非常成功,“对于电磁相互作用,相对论提供的时空结构和量子论提供的能量结构,既在逻辑上自洽又与经验相符”〔2-429〕;而对于质量,发挥作用的时空结构有ι2t-2和ιt-1两种,对行星的运行则有R3/t2=K。

小结:时空不是独立的存在,而是用于计量能量系统属性的概念构架。对于物体或带电粒子,不同的时空结构作用于质量和电量可得能量和动量;对于能量系统,只需要用t和λ对基本单元个体计量,即是能量和动量。

五、两种运动

讨论过物理学不应该使用“物质”这个哲学范畴,明确了物理客体分质量、能量两个系统,确立了质量、电量、能量和时空是基本的物理量,并且弄清了时(t)空(λ)可以直接作为计量能量和动量的基本量,不同时空结构又分别是驱动质量或电量的基本作用量之后,还应该讨论一下运动形式问题。

亚里士多德很早就提出自然运动和强迫运动区分之必要,物理学界至今都没有认真对待。所谓自然运动,应该是不受人的干预,不准附加任何人为条件的运动,比如自由落体、自组织系统的变化和行星运转等(下文称绝对运动);所谓的强迫运动当指人为增添了特设条件的运动,比如将物体抬高、摆钟和日常生活中经常发生的许多运动。

牛顿力学除自由落体之外,几乎都有附加条件,将运动定义为一个物体对另一个物体的位移,运动的基点建立在物体对物体的作用(即力)之上,并将物体看作一个质点等,基本上都属于质量系统的相对运动。现代物理学发现的因果关系被破坏,基本上都产生于对绝对运动和相对运动的作用机制之混淆。

“一个钟所处的引力势越低(深),它走得越慢,而那里发出的光在引力势较高处去接收就会发生红移”〔5-92〕,亦即是说原子钟在那里发出的光频率较小,周期变大。如果是摆钟,依据t=2πL/g,由于g变大,周期就必然变小。两种钟的结果居然完全相反,基于什么原因呢?这就恰好能够说明相对运动和绝对运动的作用机制不同,显示的结果就必然会适得其反。由于原子钟的频率直接决定于能量子的频率,属于绝对运动;而摆钟的周期则由作用量g与弹性势的平衡决定,属于相对运动,g变大时相对而言等于固定不变的弹性势变小,故而钟的周期亦随之变小。“量子理论和每一种合理的真实世界观念都冲突”〔6-127〕;“量子力学改变了古典物理学的因果观和实在论”〔2-328〕。这些观念产生于发现了绝对运动和相对运动效果迥异,感到困惑的原因是没有树立起时间和空间“不再是事件在其中发生的被动的背景”,“相反的,它们现在成为动力学的量”〔4-53〕,根源在于没有突破“物质”一元论的樊篱。

问起广义相对论场方程的意义,通常的回答是:“物质和能量要使时空向其自身弯曲”〔4-60〕,反过来弯曲时空的曲率又决定着物体运动的路径。这种表述本来存在一个因果互易的逻辑循环,只需要将误用概念“物质”去掉,就变成了非常明晰的单因(能量)决定单果(质量运动路径)的关系。再如“势函数V表示质量系统对空间任意点的引力作用”〔2-361〕,实质上则是势函数表示任意时空点对质量的趋动作用。作用和被作用的因果关系弄颠倒的原因,许多都出在用相对运动的观念去解释绝对运动;产生这种观念的根源又非常久远和牢固,先是哲学上把物质说成第一性,继而近代科学一开始就决定只研究属于第一性的质量和重量,外加担心宗教神学找麻烦,所有物理学理论就都必须把物质或质量说成是运动变化的起因。依据两系统结构论,动因仅来源于能量系统。

宇观上的星体都是绝对运动,很早很早之前就受到许多哲人的关注,他们的不少观点由于跟相对运动的理论不合,都受到了冷遇。欧拉认为“一切物理过程都是以太与物质相互作用的结果”〔2-180〕,欧多克斯认为“日、月和行星分别固定在想象的匀速转动的天球上,星体本身不动,它们随着天球运动”〔2-51〕,笛卡尔的观点更明确:“宇宙空间充满媒质的旋涡运动,天体被媒质的旋涡推动”〔2-145〕;最直观形象的描述莫过于那个阴阳互动的太极图,那是华夏先民无数代人仰观俯察智慧的结晶。天空中所有星系或星系团无不都是一个涡旋,其中不少涡旋的中心根本就找不到质量(被称为质量丢失的暗物质)。很显然这些涡旋都是能量积累形成的畸变时空,那些特定的R3/2=K的不同旋线上,都可能会有星体在做自然运动,根本就不需要什么引力作为向心力,自然也就没有必要去找切线力的源。

易学中虽说没有“自组织”这个词,王船山却早就讲清了自组织的作用机制。“阳变阴合,乘机而为动静”,“二气之动,交感而生,凝滞而成物我之万象”,如果将质量子和能量子类比为阴阳,这种说法还满有道理的。

小结:运动有相对和绝对之别。因果关系被破坏的原因大都生之于用相对运动的理论去解释绝对运动,根源在于物质一元论不能作为物理学的哲学基础。

六、唯物宇宙观

科学思想作为文化的一部分,在相当长的时间内世界各地都是沿着自己的传统在发展;从16世纪开始,随着西方殖民主义的掠夺,希腊传统的科学逐渐传播到世界各地。如今所说的近代科学,主要指希腊科学传统的扩展,其间也不乏阿拉伯、中国和印度等地科学成果的积累。物理学思想的发展在很大程度上跟古希腊哲学有着非常密切的关系,古希腊哲学的自然观主张人与自然分离。

在古希腊文化传统中,从公元1世纪基督教创立开始,就出现了理性和信仰、哲学和神学的纷争,科学思想的发展亦被打上深深的烙印。基督教成为国教之后,“知识服从信仰”成为教会的基本准则之一,于是就有人提出“学问来源于经验”与之抗衡。

基督教创立不太久,某些护教派发现那些愚昧贫乏的教义抵抗不住古希腊、罗马文化,特别是哲学,就开始从古希腊、罗马哲学中寻找为教义辩护的依据,从而发展出貌似科学的神学,进而宣布真正的哲学和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原则。中世纪的欧洲几乎一切学术都在宗教神学的桎梏之下,自然科学也不例外,布鲁诺被活活烧死,伽利略遭受终生监禁,都因为他们的理论对神学不利。

唯物主义宇宙观针对信仰先于理性提出物质第一性、意识第二性,自然科学总算找到了哲学基础。由于近代科学确定只研究属于第一性的质量和重量,而不研究与感觉有关的第二性,即把意识范畴留给宗教,总算争得了一席之地。当我们立足于现代科学的成果和困惑,去反思物理学发展的历史时发现,把物质和意识的关系视为全部、特别是近代哲学重大基本问题的唯物主义哲学,根本就不能作为物理学的理论基础。为了从神学桎梏下挣脱出来,选择第一性、第二性之分的哲学虽说必要,终归总逃不掉为临时应付而“举债”付出更高的代价。

物质和意识对立,对立的双方是自然和人,这是古希腊自然与人分离自然观的延续。这种哲学适用的范围应该是人天系统,即探讨的中心课题是人与自然的关系;而物理学则属于纯客观地探讨自然界的秩序和原理的学问,亦即是说它只研究物质和物质之间的联系、相互作用和运动变化规律等问题,丝毫不涉及物质与意识关系的内容。故而我们认为,唯物主义宇宙观虽说使物理学摆脱了宗教神学的束缚,而成为一门独立的学科,却不能做为物理学的哲学基础。

自然界是一个有机整体,要探讨其运动变化的规律,就不应该将所有的物理客体用“物质”一个概念概括。因为变化只能发生在至少两种客体之间,如mn和nm;而mm则是永远无法观测的。

“科学史界越来越多的学者认识到,站在现代科学的立场寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险,转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”〔7-2〕,不少人发现了《周易》中保留着自然学的原初形式,可以为科学发展提供有益的哲学启迪。本人沿着这条进路摸索多年,学习探寻的心得是,物理学只有依据两系统结构论的自然观,才可以讨论变与不变。

易以道阴阳;万物负阴而抱阳,冲气以为和;阴变阳,阳变阴,其变无穷;阳变阴合,乘机而为动静;二气之动,交感而生,凝滞而成物我之万象——仅依据上述五句富涵哲理的格言,对物质、时间、空间、运动和因果关系等重要概念做一些简要的剖析,就可以理出一条新的思路。如果依据两系统结构论,对物理学的概念和理论进行一次新的整合与梳理,极有可能会将物理学带出当前的困境。不当之处,敬请各位师长、同仁指正。

参考书目:

1、朱伯昆主编《国际易学研究》第三辑,华夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理学史》吉林教育出版社1994年版

3、《马克思恩格斯选集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金讲演录》湖南科技出版社1995年版

5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版

量子力学的基本原理篇6

关键词:量子力学教学方法改革创新思维

量子力学是研究微观粒子运动规律的科学,自诞生以来它就成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的吸收与发射、超导等物理现象。作为物理学专业的专业理论课,量子力学在物理学专业中具有极其重要的地位。现代物理学的各个分支,如高能物理、固体物理、核物理、天体物理和激光物理等都是以量子力学为基础,并且已经渗透到化学和生物学等其他学科。同时量子理论还具有巨大的实用价值,半导体器件和材料、激光技术、原子能技术和超导材料等都是以量子力学原理为基础的。

通过对量子力学的学习,学生可以掌握现代科学技术最重要的基础理论,还可以提高科学素质和思想素质,但是量子力学中的概念和解决问题的方法与经典物理有着本质的不同。学生普遍反映量子力学抽象、枯燥、难理解、抓不住重点,学习起来非常困难。针对以上问题,我对教学进行了思考和探讨,采用了一些切实可行的措施,提高了学生的学习兴趣,使学生更好地掌握了量子力学知识,同时培养了学生的创新思维。

一、教学过程中存在的问题

在量子力学的教学过程中,我发现以下几个问题。

1.量子力学是一门十分抽象的课程,其中许多概念、原理都不好理解,并且量子力学从概念到解决问题的方法跟经典物理有着根本性的区别,但是很多学生习惯性地用经典的思想去理解量子力学,这样就不自觉地增加了难度。比如“波粒二象性”,经典物理认为波动性和粒子性是互不相关的、相互独立的,而量子力学认为波动性和粒子性是微观粒子同时具备的两种属性。

2.学习量子力学,数学知识是必不可少的。量子力学中有着繁杂的数学知识,例如,数学分析中的微积分,代数学中的矩阵论,数学物理方程的微分方程,复变函数,等等。在教学过程中发现,不少学生对已学过的数学知识掌握得不是很牢固,在推导公式的过程中忘记了公式所描述的物理内涵,影响了对量子力学知识的理解。

3.由于量子力学的课时紧张,教学过程中采用了传统的教学模式,由教师到学生的“单向传授”的教学形式。学生失去了主体地位,只能被动地接受知识,学习的兴趣和积极性不高,导致教学效率降低。

二、量子力学的教学方法改革

1.采用多种教学手段相结合的教学模式。由于量子力学的内容抽象难懂,又是建立在一系列基本假定的基础之上,不少学生很难接受,甚至认为这门课程没有用处。在量子力学的教学过程中,由单一的教师讲授过渡到板书、录像、课件、演示实验等各种手段相结合的教学模式,将图、文、声、像等信息有机地组合在一起,形象、直观、生动,容易激发学生的学习兴趣。同时,通过网络技术,学生可以享受到本校的教学资源,还可以突破空间的限制,享受到全国高水平的教学资源,从而丰富学生的资料库,也为各学校的师生讨论交流提供一个很好的平台。

随着科学技术的迅速发展,知识更新非常快。在教学中,教师应及时将与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入教学中,介绍与量子力学密切相关的课题,阐明科学技术中所蕴含的量子力学原理。如我们在讲解一维无限深势阱时,将其与半导体量子阱和超晶格这一科学前沿相联系;在讲解隧道效应时,将其与扫描隧道显微镜相联系,进而介绍扫描探针操纵单个原子的实验。同时在教学中,我们理论联系实际,多介绍量子力学知识与材料科学、生命科学、环境科学等其他学科之间的密切联系,重点介绍在材料科学中的广泛应用,包括新材料设计、开发新材料、材料成分和结构分析技术等。通过这种方式,学生对这一部分的知识有了直观的认识,从而不再感到量子力学的学习枯燥无味,同时也提高了接受新知识、学习新知识的意识和能力。

2.结合数学知识,把物理情境的建立作为教学的重点。量子力学可以说无处不数学,这门学科对高级数学语言的成功运用,正是它高深与完美的体现。数学虽然加深了物理问题的难度,却维护了理论的严谨性和科学性。当然这不是要求老师从头到尾、长篇冗重地推演计算,合理地修剪枝杈既能让学生抓住重点,又免使学生感到量子力学只是数学公式的推导。对于学习量子力学的同学,可以着重于对物理概念的剖析和物理图像的描绘,绕过数学分析难点,通过简化模型、对称性考虑、极限情形和特例、量纲分析、数量级估计、概念延拓对比等得出结论。定量分析尽量只用简单的高数和微积分、常见的常微分方程,对复杂的数学推导可以不做讲解,只对少数优秀生或感兴趣的同学个别辅导。例如,在求解本征方程时,只介绍动量、定轴转子能量本征值的求解;对无限深势阱情况,薛定谔方程可类比普通物理中的简谐振动方程;对氢原子和谐振子的能量本征值问题,只重点介绍思路、方法和结论,不作详细推导。

3.充分应用类比法,讲述量子力学。经典力学是量子力学的极限情况,在教授过程中,应尽可能找到“经典”对应,应用类比方法讲述量子力学中抽象的概念和物理图像,有助于正确理解量子力学的物理图像。用光的单缝、双缝衍射、干涉说明光的波动性,用光电效应、康普顿散射说明光的粒子性,运用这种方法有利于学生掌握光的波粒二象性。在将量子力学与经典力学类比的同时,还要清楚量子力学与经典力学在观念、概念和方法上的区别。例如,经典力学用位矢、速度描述物体的状态,而量子力学用波函数描述系统状态;经典力学用牛顿第二定律描述状态变化,量子力学用薛定谔方程描述状态的变化。另外对于量子力学中的波粒二象性、态迭加原理、统计原理等都要与经典力学中的相关概念区分开来,类比说明,阐明清楚其真正内涵。

4.改变传统教学模式,采用以学生为主体的教学模式。量子力学的现代教学多以“教师讲授”为主,同时配合多媒体课件辅助教学,教学模式较传统教学有所变化,多媒体课件教学虽然能够在一定程度上激发学生的学习兴趣,但仍然是“填鸭式”的教学法,没能真正地改变传统教学的弊端。因此在教学过程中,要避免课堂成为教师的一言堂,鼓励学生提问,激发学生的逆向思维和非规范性思维等,通过创设问题情境使师生互动起来,提高学生学习量子力学的积极性,加深学生对这门课程的理解。还要组织学生开展相关课题讨论,引导学生自主能动地思考,激发学生的学习兴趣。

三、结语

“量子力学”是物理类专业基础课程中教学的难点和重点,建立新的教学模式,有利于学生学习、理解和掌握这门课程。

参考文献:

[1]曾谨言.量子力学[m].科学出版社,1997.

[2]周世勋.量子力学教程[m].高等教育出版社,1979.

[3]胡响明.浅谈量子概念的理解[J].高等函授学报(自然科学版),2004,(2):29.

量子力学的基本原理篇7

现如今,我国大部分理工科以及师范院校都设置了物理学专业,非物理专业的也都把大学物理课当作一门必修课来开设。但许多人都说物理难学,那么,如何才能学好大学物理课程?本文从以下几个方面加以论述:

一、掌握足够的数学工具

想学好物理学,扎实的数学功底是必须的。高等数学、复变函数、数理方程和线性代数,这四门数学课都是相当基础的课程,对于学好物理的重要性不必多说。但仅仅满足于教材的内容是不够的,想学物理的人应当学一些更高深的课程。

高等数学由于教学时间所限,对很多“古典分析”中的问题没有涉及。建议大家看看北京大学张筑生写的《数学分析新讲》,内容充实。配套的还有北京大学的《数学分析习题集》,里面的题数量、质量俱佳,可以花一年左右的时间好好研读。

复变函数课程应着重于它的应用,这当中有许多定理在数学分析中有对应,学习起来并不困难。此时,建议去学复变函数中“古典分析”之外的理论,作为进一步学习的基础。

关于线性代数,在学习中可以参看王萼芳和丁石孙的《高等代数》。这是清华高等代数课程的教材,以古典的方法讲授了“古典代数”的全部内容,习题也很丰富,仔细学下来很有好处。

数学物理方程,可看希尔伯特和柯朗的《数学物理方法》。这套书写得很精粹,很全面。对于掌握了“古典分析”和“古典代数”的同学,可借此来复习已经学到的几乎全部内容,更重要的是这本书中的许多内容已经涉及了现代数学的内容。

二、各个物理分支课程的学习

学物理应当从普通物理学入手,通过普通物理,可以感受到什么是物理,从而真正入门。力学可以选物理系的教材,那套绿色封皮的《力学与热学》的上册。热学选择《力学与热学》的下册,这套书浅显易懂,内容全面,是初学物理的好书。同时,北京师范大学出版的漆安慎、杜婵英编著的《力学》也可作为学习参考。

至于四大力学,虽然是物理的一个核心,但对于初学物理的人,可以说是高深莫测,很难在四年之内学完它们,就算勉强学完了也不会精通。对于物理学学士而言,能精通经典力学和电动力学之一已经很不容易了。经典力学可以选朗道的《经典力学》,从朗道对拉氏量的讨论中可以发现,理论物理完全不是我们以前所认识的理论物理。电动力学选择郭硕鸿的《电动力学》就可以了,电动力学学好了,再去学习电子工程类的电磁场理论就不会感到困难;经典力学学好了,学习机械类的振动理论会很轻松,这些内容对于一个本科生已经足够了。

如果打算继续学习物理,那么就得学习物理学中最困难的量子力学和统计力学了。量子力学实际上是一种量子理论,它所包含的内容极广,从本科三年级学生学的一维无限深势阱,到超弦可以说都是量子理论。量子力学大致分两个层次——非相对论的量子力学以及量子场论和量子规范场论。对于前者,狄拉克在1937年写过著名的《量子力学的原理》。这本书会告诉你,量子力学不仅仅是薛定锷方程,而是一组原理。从原理出发,而不是从具体问题出发。但是狄拉克的书练习太少,学习者不妨参考曾谨言的《量子力学Ⅰ》《量子力学Ⅱ》和《量子力学习题集》,多做些习题,打打基础。但是,我们所学的量子力学,从数学角度讲是“形式的”和“未经证明的”,并不可以与经典力学和电动力学相提并论,但是有一本

《Quantumphysics》对此进行了详细的讨论。书里面的内容是量子力学的数学基础。搞理论物理的人应当学一学。

量子力学的基本原理篇8

关键词:电子测量;实验教学改革;设计性实验

《电子测量》是一门知识面很广,理论性、实践性都很强的课程,电子测量技术又是一门综合性技术。开设该课程的目的是让学生掌握电子测量与智能仪器的基本概念、基本方法和基本操作技能,将所学的知识应用于电子测量技术各个领域,提高分析、归纳、观察和推理能力,培养严格的科学态度和工作方法,为今后长期从事科技工作打下良好的基础。而要实现这些目标,就要做好该课程的实验教学。由于传统的实验教学忽视了学生分析和解决问题能力的培养,极大地限制了学生积极性和创造性的发挥,不利于综合型全面发展人才的培养。为弥补传统实验教学存在的不足,更好地培养学生的基本操作技能、知识综合应用能力和创新能力,我们在《电子测量》课程实验教学中开设了设计性实验。实践表明,开展设计性实验有利于培养学生分析问题和解决问题的能力,巩固和加深学生对理论知识的掌握与理解。

《电子测量》实验教学改革的具体思路

改单一验证性实验为验证性实验与设计性实验相结合由于《电子测量》课程需要培养学生利用示波器、信号发生器、电压表等基本仪器进行信号分析处理的能力,因此有必要开设少量有关仪器使用的验证性实验,其余大部分时间开展设计性实验。在设计的电路调试中又可以进一步锻炼学生的仪器运用能力,这不但会消除学生的厌倦情绪,而且也能增加实验的综合性,使电类各课程有机结合,提高学生的实践能力和解决问题的能力。

实施实验学分制《电子测量》实验实行学分制。在评价学生设计性实验时,综合评价学生分析问题和解决问题的能力,而不局限于实验结果和实验报告的书写。

撰写《电子测量》设计性实验任务书,安排时间开展设计性实验为适应实验课程改革的需要,实验任务书只指出设计任务、实验简单原理和注意事项。任务书下达后学生根据电子测量技术和有关课程的知识自主完成设计方案。再在教师指导下确定并列出元器件清单。最后购买元器件后进行实验。实验时间为一周。在实验过程中,学生独立调试,并分析总结实验中出现的问题,给出相关结论,完成设计报告。采用这种方式既有利于充分发挥学生的主观能动性,又有利于提高学生分析、解决问题的能力和创新能力。

《电子测量》设计性实验的内容

实验教学内容的改革是实验教学改革的突破口。为了培养合格的工程人才,我们在设计性实验教学内容中突出对学生实践能力、应用能力和创新能力的培养。

基本技能训练部分训练学生的基本设计技能和对仪器仪表的认识使用,其中包括对pRoteL、ewB等计算机辅助设计和仿真软件的熟练使用、印刷电路板的制作、电子工艺训练、资料检索和分析能力等。通过基本技能训练,要求学生能熟练掌握电子设计产品开发制作的流程,学会运用ewB进行系统仿真和掌握利用测量仪器调试简单系统与故障诊断的一般方法。

设计性实验部分这里结合一个例子来具体说明设计性实验部分的内容。电压测量是《电子测量》的重要内容,现以设计一直流数字电压表为例加以说明。给定的任务为“设计一数字电压表”。数字电压表必须满足如下指标:电压测量范围0~10V、电压表分辨率为0.01%、电压测量精度为±1%。学生接受任务后必须经历如下几个过程才能完成设计任务:(1)查阅资料,考虑可能的方案,学生独立进行论证,写出分析报告,在教师指导下确定最终方案。由于电压测量方法多,可以开阔学生的视野,打破传统实验的束缚,发挥学生的主观能动性。为了叙述方便,文中以采用测频法测压的原理为例。(2)选定方案如图1所示。从框图可以看出,该设计就是V-f转换电路和频率计的组合。要完成任务,学生一方面必须找到一块合适的压频转换芯片,了解工作原理,这样就能进一步扩展知识面;另一方面需掌握测量频率的原理,设计出一个频率计,这样比单纯用频率计测量频率的实验效果要好得多。在此方案的实施过程中会出现很多问题,例如,V-f转换芯片有输入电压的限制,可能会与被测电压要求不符。V-f转换公式为fout=Vin*Rs/(2.09*Rl*Rt*Ct),如何选择参数使电压与频率满足10n的关系,以便通过小数点移位来改变量程;改变参数值会对压频转换芯片输出有何影响等。这些问题都可以训练学生的思维,提高学生自主学习的能力。(3)学生必须掌握数字显示的原理。他们得去查阅译码锁存芯片、数码管或液晶的资料和使用方法。若采用数码管显示还需根据电路原理选择共阴或共阳以及相应的驱动电路。通过这一过程可使学生掌握一些常用器件的资料和原理,构成知识的储备,为以后的设计工作打下坚实的基础。(4)在调试过程中还会碰到一些实际问题,如显示结果不正确等。学生必须根据原理独立分析原因,以锻炼分析解决问题的能力。(5)最后要求学生进行误差分析,计算测量精度,提出进一步提高精度的措施。教师还可以在此设计基础上进行拓展,对学生提出新的挑战,激起学生进行深入研究的欲望,要求他们把此次设计的优点和不足写入设计报告,对不足部分提出改进方法。通过书写设计报告,学生不但可以进一步深刻领会设计原理,体会学以致用的愉悦,消除《电子测量》枯燥无味的想法,而且可以学会设计报告的书写规范,为以后的科研打下基础。

开展设计性实验的意义

设计性实验比传统实验能更好地为学生提供帮助,使实验达到更好的效果,主要表现在以下两方面:

有效地调动了学生的主观能动性,激发了学生的创新意识,培养了学生的创新能力通过开展设计性实验,可以把《电子测量》理论课程中分析到的测量原理转化成具体的电路。在整个实验过程中,学生独立设计方案,确定实施方法与手段;对实验过程中遇到的问题进行多方位思考并借助于测试仪器认真地分析,教师仅在适当的时候加以启发引导。在参与实验的过程中,一切都由学生独立思考和动手,自己寻求正确答案,真正成为实验的主体,从而提高了学生的实验兴趣,激发了学生的创新意识,培养了学生的创新能力。

有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力从实验的设计、实现、故障分析到故障排除和得到满意实验结果一系列的过程,每一步都需要学生积极的思考,这非常有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力。与传统实验相比,设计性实验使理论和实践的结合更加紧密。通过实验的系统设计与调试,学生在很大程度上加深了对相关知识的理解和掌握,他们普遍认为设计性实验可以自主获取知识,对开阔思维、增强创新意识、锻炼独立工作能力大有益处。

参考文献:

[1]蒋焕文,孙续.电子测量[m].北京:中国计量出版社,1987.

量子力学的基本原理篇9

此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部问题。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的计算结果表明下述原理成立:

〖测得准原理〗:世间万物,无例外,都是测得准的(准确程度最终都将取决于普朗克常数h=2π?的准确度),绝非测不准的;世间只存在测不准的学者,并不存在【测不准原理】——《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实,全面、系统、严格地证明了量子力学——世界权威理论,纯系伪科学。其基本原理——【测不准原理】系反科学的理论,由此量子力学已把科学引入歧途,并使之陷于恶性循环不解之中!

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性,任何单方面对其论说全然无效,必须给量子力学以全面充分曝光,所以篇幅显得较长。实乃:

有道僧是愚氓忧可训,

奈何量子愚氓胜和尚!

1991.01.01原作

2000.11.25修改

作者:可雪

第一章.世界是测得准的,并非测不准的

乍看,题目好象哲学的。不屑哲学,只谈物理。

大量研究表明,目前为止的实验已经给出物质世界准确信息,物理学重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在规律。遗憾的是,目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架——《量子力学》已经建成,剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明,《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚,往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈,实则以其昏昏使人昭昭!请看事实:

1.1关于“量子化”根源问题。

微观世界“量子化”已被证实,人们已经公认。但接踵而来的就是“量子化”根源问题,又机制怎样?这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾,翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄!

就是说,《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈“量子”的“科学”。其结果只能使原子结构凭空量子化,量子化则成为无源之水,无本之木。这就是目前物理科学之现状!

可有人,例如一位量子力学教授辩论时说:“量子化是电子自身固有属性,阴极射线中的电子能量也是量子化的”。

虽然,这量子力学家利用了“微小量子”数学“极限”概念进行诡辩,显得很聪明,但却误了人类物理学前程!

不可否认的事实是:阴极射线中的电子、X射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变,决不表现量子化!这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末,原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题,作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学,由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然,作为理论物理决不可以!本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的,并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。1.2理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化,就难免臆造之嫌,所以《量子力学》就下意识往实验上靠――“符合”试验。然而,既下意识就难免拙劣,请看事实:

世界著名理论物理第六册——《量子力学》(文献[1])中著:“量子力学,可建立于数个基本假定上,大体上这些基本假定分属两大项……,两项的假定便构成一量子力学完整系统”。

这明确表明,量子力学就是建立在基本假定上的(种种猜测)。“科学学”研究还表明:任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学!然而量子力学家们却娓娓动听说:“量子力学是建立在实验基础上的科学”。这不是弥天大谎么?!

文献[1]在建立对易关系:

pq-qp=(?/i)e―――――――――(1)

时说:“这是一基本假定”。并告诫人们:“不可懂”!就是说(1)式不能用任何数学——物理方法导出,即:不否认这是一种猜测。然而,(1)式就是昭著世界的“波动方程”的基础,也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说,量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识!

研究表明,量子力学所谓实验基础,首先在于德布罗意“物质波”理论。认真研究表明,物质波究竟是什么?德布罗意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能说“建立在实验基础上”呢?!

研究表明,量子力学的实际过程是:德布罗意对自然现象进行一次连他自己也弄不清的抽象(猜测)(以下证明),提出“物质波”概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象(猜测)(以下证明),提出“波函数”(Ψ)概念,并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即(1)式上,便铸成了著名的“波动方程”——量子力学的理论基础:

(h2/2m)2Ψ+(e-V)Ψ=0―――――(2)

由于量子力学凭空引进“波函数Ψ”,实际上就赋予了电子神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3量子力学诡辩伦理

1.3.1关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明,量子力学是,由于缺乏了解,错误地估计了试验(以下严格证明),用了错误的基本假定(不能由任何合理方法导出)而形成的,错误理论。然而量子力学家们却口口声声:“量子力学是建立在实验基础上地科学”。这分明是在诡辩,再加上社会意识,量子力学又具备了狡辩能力。1.3.2关于物质波的狡辩

对于“物质波”概念,量子力学[1]应用了三个基本假定:其一假定“对易关系”即(1)式,由此构成量子力学骨架;其二假定“测不准原理”,由此编造了电子“几率云”图像;其三假定“波粒互补原理”,这种原理本身就是一种诡辩,因为“波粒二象性”问题目前仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出“波函数Ψ”并强加给电子。经如此之假定,电子便具备了神奇性质——量子力学家们的主观意识。

然而“波函数”的物理意义究竟是什么?量子力学家们着实应向人们交代清楚,遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数Ψ的真实物理意义,量子力学家们也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。这分明是狡辩理论!

如果需要,量子力学(文献[1])首先拿出:

2πa=n――――――――――――――(3)

很明显式中2πa是粒子中心轨迹。于是说,物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者,但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法,言(3)式系近代物理概念,对此不能用经典概念理解。于是又出现:

1.3.3关于“经典”与“近代”狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论,已经超脱经典,又不时贬低经典理论。

然而,以下讨论完全证明:量子力学除了主观臆造因素外,完全没有离开经典物理一步,也未超出经典物理一点,就连波函数Ψ的表达式(无例外)也完全是经典数学和经典力学关系式,并且以下用不可否认的事实——量子力学所犯经典错误,表明量子力学连经典理论也不通。所以,量子力学所谓超脱经典,正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说,量子力学不仅超脱经典,而且也超脱科学!1.3.4量子力学方法论狡辩

确切说,量子力学不能给波函数Ψ做出完整的真实物理学定义,但在理论中却轮番使用:①波函数Ψ表示粒子中心轨迹波动;②波函数Ψ表示粒子出现几率;③波函数Ψ表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念,又可各取所需,自然一切物理问题都“迎刃而解”了。

然而,量子力学同时又“有权”轮番否定这三种概念。但却不是自我否定,而是另一种需要——否定其它理论,其中包括真理。要指出的是,量子力学轮番使用三种概念,又轮番否定这三种概念,并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念,这是卖矛又卖盾的故事,连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多,这叫认识方法狡辩。

似这样,在哲学面前,用“建立在实验基础上”量子力学可以蒙混过关;其它科学由于研究任务不同,不会关心“量子化”根源,又由“领地”限制也无权过问波函数的真实意义;量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是,量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威!

1.4关于“符合”试验问题

以下将证明,量子力学所谓符合实验,实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测(以下揭示),并美其名曰“符合”试验。其实,对实验的真实物理过程并不清楚,又何谈相符呢?请看事实:

基于玻尔理论的成功,量子力学作两项重要推广。心理学原因,人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误,请看:

1.4.1量子力学推广(一)

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近,于是量子力学推广为:

试验电离能=原子真实能级――――――――――(4)

将该式推广到多电子原子中显然很省力气,但这是严重错误。请看氦原子事实:

试验(文献[1])测得氦原子两个电离能,这里分别用e1,e2表示为:

e1=1.80(Rhc)=24.58(ev)――――――――(5)

e2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――――(6)

量子力学[1]认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用e玻表示类氢氦离子基态能玻尔理论值,则

e玻=54.42(ev)―――――――――――――(7)

显然下式成立:

e2=e1+e玻――――――――――――――(8)

该式明确表明e2不是氦原子的真实能级,因为其中包含有e1,即第一电离能。

那么,实验值e2即(8)式表示什么物理内容呢?

研究表明:要使氦原子第二电子电离,仪器必先付出能量e1=24.58(ev)先使第一电子电离,这好比代价,氦原子于是变成类氢氦离子,其基态能为e玻=54.42(ev)。要使它电离,仪器必须再付出与e玻相等的能量,才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为e2=e1+e玻,这就是氦原子电离实验真实过程,由此不难结论:

1.4.2据电离实验本文结论

电离实验结论一:氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二:目前电离能实验值≠原子真实能级。

电离实验结论三:所有元素最低能级皆为其类氢离子能级,不存在比这更低的能级。然而量子力学(文献[1]、[3])却竞相用“微扰法”、“变分法”乃至用修正核电荷方法逼近计算这氦原子的“能级”e2:

e2=5.80(Rhc)=79.01(ev)――――――(9)

显然,量子力学这种下意识“符合”实验,拙劣以极,形同瞎子摸象!

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解,又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此,进一步证明如下,参见表(一):

表(一)几个元素的类氢离子能级

原子序

元素

e1(ev)

e玻(ev)

e1+e玻

e实(ev)

13

al

5.986

2299.3799

2305.3569

2304

14

Si

8.151

2666.7364

2674.8874

2673

15

p

10.486

3061.3046

3071.7906

3070

16

S

10.360

3483.0843

3493.4443

3494

17

Cl

12.967

3932.0756

3945.0426

3946

18

ar

15.759

4408.2786

4424.0376

4426

表中e1为元素第一电离能实验值,e玻为类氢离子基态能玻尔理论值,e实表示类氢离子电离能实验值,可见下式成立:

e实=e1+e玻―――――――――――――(10)

该式明确表明类氢离子电离能实验值e实不能直接代表其真实能级,因为e实中包含有e1(第一电离能)。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有规律,这种规律就是以上三条结论。实际上(9)、(10)二式等价,但(10)式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂,不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论,再做如下推论:

1.4.3据电离试验本文推论

电离实验推论一:任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实,因此

电离实验推论二:任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三:随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明(4)式完全错误,然而量子力学对此未经证明却实际应用。可见,量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞!

1.4.4量子力学推广(二)

根据玻尔理论的成功,量子力学(文献[4])又作一项重要推广:认为多电子原子结构不同壳层K,L,m,n…中电子的量子数分别为n=1,2,3,4…

显然,这种推广也很省力,然而也是严重错误!

参见图(1)氢原子的能级,这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图(1)推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物理学素质。

稍经分析不难发现,图(1)所示物理意义可用图(2)类比。谁都知道图(2)表示的内容是三个人在同一时刻的官位(级),或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图(1)也如此:或者表示在同一时刻三个氢原子的能级(画在一起),或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图(1)决不表示在同一时刻氢原子有三个能级(注意氢原子只有唯一电子)。

要知道,这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样,量子力学这种推广也未经证明而普遍应用。

研究表明,原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知,严彦却夸夸其谈什么“量子”、什么“力学”,实在误人不浅!

经量子力学如此推广,其结果必然使得原子结构——物质世界变得一塌糊涂。因之,物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的哲学错误。

所以如上述,量子力学所谓符合实验,实际上是对实验进行貌似合理(但谬之千里)的猜测并作勇敢推广而已。

1.5关于【测不准原理】问题

如果人们要问,量子力学就会说:【测不准原理】是根据实验的总结。

根据什么实验?

还是根据“物质波”。

但须知,与其说世界公认量子力学是理论物理权威,毋宁说世界公认“波粒二象”性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢?!

所以,在问题循环不解情况下,由于量子力学诡辩性及其狡辩能力,方才成为世界理论权威!以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中,常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露!

大量研究可以结论,目前为止的实验已经给出大部物理世界准确信息,这就是普朗克常数h

=2π?给出的信息。根据这种信息,本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述,其中包括目前困难问题,也包括“波粒二象”性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果,以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立(参见提要)。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话!

然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏,却完全错误地应用了大自然给出的准确信息:

Δp·Δx≥(1/2)?―――――――――――(11)

这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息——普朗克常数?作为测不准的量度,是乃天大谬误。

第二章普朗克常数给出物质世界准确信息

本文大量研究,现总结普朗克常数:

h=2π?――――――――――――――――――(12)

给出的物质世界准确信息:

2.1?已经给出所有元素原子结构的准确信息

据此可以准确具体描述任何原子的真实结构,并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述,这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话。2.2?已经给出任何微观粒子(质子、中子、电子、光子以及场粒子等)自身结构准确信息

例如,可以算得质子自身结构理论半径,以rp表示,准确为:

rp=1.3214100×10-13(cm)―――――(13)

并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果,已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的!

又例如,可以算得电子自身结构理论半径,以re表示,准确为:

re=2.9742175×10-14(cm)----------(14)

同样可证明此结果唯一正确(繁琐,略),量子力学对此望尘莫及。

2.3?已经给出普适常数Φ的准确信息

普适常数定义:任何光子的波长λ与发射该光子的电子在原子中的轨道半径r之比为常数,以Φ表示之,那么有:

Φ=λ/r=常量=1/(ε。·α)

=4π×137.03600=1722.0451--------(15)

(说明:当电子跃迁为r∞时,轨道半径直接用r;当电子跃迁为rarB时,式中要用当量轨道半径,略。)

研究表明这是一个斩新的物理常数,虽无量纲,但具有丰富重要物理意义。由(15)式已经看出,普适常数Φ严格规定着光子和电子;以下还将看到,普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其“反常”。相形之下,量子力学竟将光速C称作“普适常数”,不知多么无聊!

此外,根据普适方程(见下)和普适常数Φ还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类问题,由于量子力学【测不准原理】的限制,人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极!并且,这种计算完全表明光子的粒子实在性,而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。

2.4?已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息

本文如下普适方程可以变为:V=n2?2/mr2――――――――――――(16)

式中V为引力势能,它将准确决定晶体晶格能;而r则决定晶体晶格常数(略)。

2.5?已经给出量子数n=0,1,2,3…真实物理意义的准确信息

但在量子力学中,量子数n=0,1,2,3…只表示自然数,除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论:宏观温度t就是量子数n在统计意义上的单值函数,即:

t=f(n)――――――――――――――(17)

研究还表明,对单个粒子(原子、分子)该式也严格成立,只不过对单个粒子(原子、分子)则无需统计。这已表明,微观粒子的温度也是“量子化”的,不能连续取值。此外还表明,任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理内容。然而量子力学(文献[8])却说:“对于个别分子,温度这个概念是毫无意义的”。这表明量子力学先天不足后天亏损,由理论贫乏导致理论错误!

2.6?已经给出宇宙最低温度准确信息

周知,由气体状态方程可以导出绝对零度。那么,由普适方程即(20)式可以推出宇宙最低温度。并且,不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸,那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7?已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明,任何天体天文结构与原子一样,都只能有唯一稳态解,他们遵循完全相似的基本规律,也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

也周知,据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构(位置、动能),但却实际上无穷多解,不能得到唯一稳态解。

这恰表明目前理论困难所在,量子力学对此无能为力,只能缺省“上帝一次推动”说!。

宇宙正在膨胀,没有稳态解呀!有人说。

不管你膨胀(例如银河系)还是稳态(例如太阳系),哪怕你收缩,都逃不脱普适方程严格支配!也所以这叫:普适方程!

2.7.1太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于:若用强大火箭推动,改变任意行星(例如地球)轨道(黄道面内)半经大小,待火箭动力消失后,该行星(例如地球)将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定,也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算,可以得到太阳系的三个重要天文结构常数:K1、K2、K3,其中K1、K2是基本的,K3是导出的(略)。可惜,量子力学半个也不知!

2.7.2太阳系第一天文结构常数K1:

K1=Vi2·Ri=常数

=1.327×1026(达因·cm2/克)――――(18)

式中Vi为各行星轨道速度,Ri为各行星轨道半径。并且,由此可直接推出开普勒定律(略)。

2.7.3太阳系第二天文结构常数K2:

K2=mi2·Vi2·Ri2/ri5=常数

=9.747×1049(克2/cm·秒2)―――(19)

式中mi为各行星质量,ri为各行星携带半径(定义:包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径)。

研究表明,太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸(包括大气)、轨道、速度以及轨道曲线性质,无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果,并由普适方程所确定。(说明:①普适方程计算天文结构要经过变换;本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。)2.8?已经给出大自然内在本质规律准确信息

见以下,物理学的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章普朗克常数的真实物理意义

上述可见,普朗克常数具有极为丰富的物理意义和内容,量子力学所知无几。不仅如此,由于缺乏了解,量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证[参见(11)式]。

现初步总结普朗克常数h=2π?真实物理意义如下:

3.1?对宏观,谓最小能量单位。

这就是:e=ω?=(h,这由普朗克首先发现,并由此人们公认能量“量子化”。

3.2?表征微观能量交换的最大单位。

研究表明,?是微观能量交换的最大单位。研究表明,还有更小级别的量子化能量单位:(1/Φn)?,其中,n=0,1,2,3…为量子数;而Φ=1722.0451为普适常数即(15)式。

3.3?表征原子结构中电子轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号Le表示,那么有:Le=n·?,其中n=0,1,2,3…为量子数。

3.4?表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心,狄拉克用量子力学算得费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?是完全错误的结果。

3.5?表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认,原子核自身能量也是量子化的,其量子化的单位为?。

需要指出,原子核这种量子化状态并不是孤立的,然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明,原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界,尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系,遗憾的是所有理论均未能如此。并且,量子力学家们皆置此本职任务于不顾(可谓不务正业),而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹!

3.6?表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明,原子核的量子能量状态首先作用到核外电子,而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配:

第一,核外所有电子同时受静电(库仑)引力能(场)支配,这种作用是经典的。在这种作用下,电子有落向原子核的趋势。

第二,原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此,原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且,这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因!也因此,核外所有电子的量子状态必与原子核一致,同一原子中核外所有电子的量子数必都相同,且都等与原子核的量子数。

也所以,量子力学认为原子不同壳层K,L,m,n…中电子的量子数分别为:n=0,1,2,3…是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象!量子力学很善于这种猜测,又美其名曰“符合”试验。多么荒唐!

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用,这就是文献[5]、[6]、[7]推出的普适方程:

t=(1/2)V――――――①

t=e――――――――②―――(20)

e=n2·?2/2m·r2――――③

该方程因具有普遍意义,故称普适方程。研究表明,普适方程适于所有元素的原子结构,还适用于天体的结构,并且计算与实验真正符合很好(普适方程物理意义见下)。

3.7?表征任何粒子(含天体)间相互作用能量的最大量子化单位(还有更小单位)。

这不是简单推广,而有极为丰富的物理内容。例如,?将准确决定晶体结构,还准确决定天体天文结构。

3.8?表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关,还将决定粒子的“反常磁矩”,附录中具体讨论。

3.9物质波与波粒二象性问题恰系普朗克常数?表演的内容(准确具体证明待续)。

3.10?(普朗克常数)将贯穿于全部物理世界全部内容,其中包括宇宙的爆炸和膨胀,光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题,核力与弱力问题等无一例外。

然而量子力学一无所知,严彦却夸夸其谈,自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明,量子力学并未解决任何实质性物理学问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑——【测不准原理】——科学史上奇耻大辱!历史将证明这是对量子力学恰如其分的评价。

上述可见,普朗克常数h=2π?已经揭示并将揭示大自然内在本质规律…

第四章大自然(物质世界)内在本质规律一

大量研究,现总结普朗克常数已经揭示的大自然内在本质规律。对这些规律,量子力学完全科盲!

4.1大自然内在本质规律之一——辐射能场客观存在

注意教材书(文献[9])已有“辐射场”及“能量场”的物理学概念。但囿于理论局限,使得教材书对这种场的描述是静止的(机械的)、孤立的(与物质世界无必然联系的)、无源的(原因不清),因而也是抽象的(没有物理意义的)。

上已证明,原子中能量量子化的根源是原子核,量子化是原子核自身性质。值得物理学注意的是,原子核这种性质并不孤立存在,它同时还严格地规定着所有外部世界。因而使得电子、原子、分子、物体、天体、宇宙都只能有唯一稳态位置和结构。这就是大自然最基本的内在本质规律。也就是普适方程即(20)式所揭示的规律。

那末,具体规律是什么呢?请看:

4.2辐射能场(存在)定理

研究表明,辐射能场准确存在可用定理表述。

〖辐射能场定理〗:任何粒子(含场粒子及天体,无例外,下同)在其周围都形成(存在)一种辐射能场,这种辐射能场可用普朗克常数?和量子数n=0,1,2,3…准确具体描述。在微观辐射能场表现为量子化,在宏观则表现为大量粒子的简并统计结果。

4.3辐射能场实质

辐射能场实质系以粒子为中心,向周围空间抛射场粒子流(这里主旨中性场粒子流,对于电磁场当有别论),这种场粒子流经电子集约化就成了光子。研究也表明,任何光子包括X射线都准确如此。参见(15)式,据此不难描述任何光子的自身结构。并且可以证明任何光子的静止(如可能)质量均不为零。认为光子静止质量为零,还是量子力学根据“相对论”瞎子摸象猜测结果。

这已表明光子的真实粒子性。并可准确具体证明,所谓波动性实际上是普朗克常数与量子数相互作用的一种客观表象,任何光子都不存在任何物理意义上的波动属性。

4.4辐射能场形象

研究表明,辐射能场形象与点光源的光通量完全一致。对于原子核,其辐射能场可用图(3)准确表示:

图中箭头方向表示辐射能流方向,其线密度表示能流密度,n为量子数。

4.5辐射能场性质

研究表明,辐射能场实质系以光速抛射场粒子流(粒子上限为中微子),故,辐射能场具有排它性。原子核的辐射能场首先排斥核外所有电子,任何电子也因此未能落到核上,这是事实。所以,电子未能落到核上量子力学的任何解释都只能是自欺欺人的胡言乱语!也所以,玻尔对电子的担心完全多余。

需要指出,辐射能场这种排斥作用,通常主要表现为能量形式。相形之下排斥力效应很小,一般可忽略。这与太阳光辐射的能量效应十分明显,而太阳光的压力效应十分微小,完全相似。不过在研究宇宙膨胀时,完全不可忽略天体辐射的斥力效应。就是说,“宇宙斥力”存在。然,囿于历史和理论局限,爱因斯坦在提出宇宙斥力概念后,又不得不自我否定。

4.6原子核辐射能场数学表达式

大量研究表明,原子核(质子)的辐射能场数学表达式准确为:

e=n2·h2/2mp·r2――――――――(21)

式中h为普朗克常数,n为量子数,mp为质子质量,距离为r=0∞,需指出,辐射能场场强e具有能量量纲(这是因为使用因子h结果),其数值则为r处单位面积上的能量。

注意:该式与(64)式有必然联系,但物理意义微妙不同,且具有丰富物理内容(略)。

研究还表明,由此电子所得到的原子核辐射能场能量准确地为:e=n2·?2/2me·r2―――――――(22)

注意:这也就是玻尔量子化条件。

式中me为电子质量,不难看出普朗克常数h=2π?紧密地联系着质子和电子。

已很明显,量子力学与玻尔相比,玻尔正确,量子力学谬误!

并且由(21)、(22)式不难看出,当量子数n=0时,e=0。需指出,这是物质结构非常状态。参见图(3),在n=0时,原子核没有了辐射能场,原子核不再有排斥电子的能力。于是,电子必然落到核上。研究表明,这就是宇宙到达最低温度——宇宙奇点的情况。于是,原子中发生比核反应还强烈的变化,结果原子爆炸——物质爆炸——宇宙爆炸!这就是宇宙爆炸原因,由此也不难了解宇宙过去。

可悲的是,量子力学竟将量子数n=0也定义为原子的一种稳定状态。可歌呼?可泣乎?灾难,罪过!阿们——

4.7辐射能场的实验验证

4.7.1太阳的辐射本领已足够大

目前世界公认太阳发射本领(文献[2])为3.8×1033(尔格/秒),这相当于太阳每秒抛射出质量为m=4.2×109(千克)物质。但如上可知,太阳实际发射本领远大于此。因为太阳光仅是辐射能流的一部分,这种能流粒子上限为中微子。

4.7.2宇宙正在膨胀

宇宙正在膨胀,表明“宇宙斥力”存在,这是宇宙中心辐射能场性质。宇宙正在膨胀恰系宇宙中心辐射能场的客观真实写照(或曰照片)。4.7.3“太阳风”的存在

文献[10]介绍的“太阳风”正是本文定义的太阳辐射能场,太阳风就是太阳辐射能场的客观真实写照。该文献给出了对太阳风考察的卫星实际探测结果(文献图示略)。这可谓太阳辐射能场的真实实验验证。

4.7.4第四个验证是,任何原子中任何电子均未能落到核上,这是事实

不仅如此,人为方法:高能阴极射线、X射线或高能加速器也很难将电子打到原子核上。这绝非因碰撞截面太小,总会有几率。实际上正是由于原子核具有排它性的辐射能场排斥效应所致。由(22)式可见,电子得到的原子核排斥能与距离平方成反比例。在核半径处排斥能十分巨大,以致可忽略静电引力能。简单计算表明,电子必须具有200倍C(光速)才可能到达核半径处。也因此,玻尔对电子的担心完全多余!

需要指出,对此类问题,量子力学仍会故伎重演——狡辩。但经如上及以下分析论证,量子力学纯系主观臆造,对物理学实质问题全然无知,已经使得量子力学的狡辩不再有任何效力。

4.7.5第五个验证是人们熟悉的,然而又不熟悉的,这就是气体压力

量子力学会立即反驳说:“气体压力来自分子热运动和碰撞”(文献[8])。需指出,这种解释充其量只能算作表面化非本质解释,作为哲学或市民语言尚可,但不能作为物理学家语言。在严格物理意义上说这种解释是自欺欺人的。这种解释实际上并不清楚分子热运动的实质和根源,更不知温度对单个分子的意义是什么。量子力学(文献[8])以公开宣称:“对单个分子温度没有任何意义”。

这是因为量子力学有一剂灵丹妙药——波函数Ψ——量子力学家主观意识,就可以包治百病。温度与这灵丹妙药无任何联系,在灵丹妙药中没任何位置,所以温度没有用处。也所以量子力学结论:对于单个分子,温度没有意义。

但是,只要神经不错乱,人人都懂得,既然宏观温度是大量分子集体贡献,怎么能说单个分子没有贡献?单个分子又怎能摆脱温度环境?这与人对社会贡献完全一致,能说个人对社会的贡献没有意义吗?!

大量研究已经表明,温度概念同样也有极为丰富的物理内容。温度问题同样也贯穿全部物理世界全部内容。并对此可做如下结论:

普朗克常数h=2π?与量子数n=0,1,2,3…好比一对孪生兄弟,他们共同贯穿全部物理世界全部内容,并且,宏观温度t就是量子数n=0,1,2,3…的照片。

注意,此结论在确切物理意义上正确。

研究还表明:分子热运动及分子间斥力的实际根源正在于原子(核)间排斥能场相互作用的结果。并可得以下具体结果:pV=∑ei――――――――――――――――(23)

式中pV为气体压力势能,ei为单个气体分子的辐射能场能量(推导略)。这种严格关系唯一证明分子(原子)辐射能场客观存在。此时并唯有此时辐射能场的排斥力效应也十分明显,这就是气体压力。

第五章大自然内在本质规律二

5.1大自然内在本质规律之二——潜动能客观存在

研究还表明,这种规律正确存在也可用定理表述:

5.2潜动能定理

〖潜动能定理〗:任何质量为m的物体(含场粒子及天体)当以速度V运动时,必有潜动能存在。若以符号t2表示则为:

t2=(1/2)mV2―――――――――――(24)

可见,潜动能在数值上与物体经典动能(机械动能)相等。现将经典动能定义为显动能,并以符号t1表示之:

t1=t2=(1/2)mV2――――――――(25)

那么,可以定义物体运动全动能,以符号tm表示则为:

tm=t1+t2=mV2―――――――――(26)

如果,质量m以光速C运动,其全动能必为:

tm=mC2=e―――――――――――(27)

看!这就是遐迩闻名的爱因斯坦质能关系。这已表明,爱因斯坦质能关系只不过是物体(粒子)运动全动能之特例!然而,不仅爱因斯坦本人,而且后人至今都不清楚质能关系的物理意义。可(27)式中e=mC2的物理意义是再清楚不过了!

5.3潜动能的物理意义

研究表明,潜动能普遍客观存在,实际上它是物体(粒子)运动时的伴随能量。由于潜在性,低速时或直观上人们难以发觉。只有在高速时才明显表现出来,所以人们至今尚不知晓。

研究表明,潜动能实质也是一种辐射能场,这种场粒子上限亦为中微子,对中微子目前尚不能检测,这也是人们尚未发现潜动能的直接原因。

需指出,温度为t的物体当以速度V运动时,同时存在辐射能场及潜动能能场,两种能场分别可测并须分别描述。但是,以下将完全证明原子核的辐射能场实际上就是原子核自旋潜动能。由此也证明潜动能普遍客观存在。

也所以潜动能的能量效应较其压力(即动量)效应明显,尤其当速度V<<C时,人们无法观测到这种动量效应。然而当物体速度接近光速(VC)时,潜动能的能量效应与动量效应均不可忽略。这时潜动能的能量效应形成爱因斯坦的质能关系事实;而其动量效应则形成“物质波”的事实。这就是“物质波”的本来面目和真实内容。

5.4潜动能的实验验证

5.4.1回旋加速器的验证

文献[10]介绍:“电子在回旋加速器中,任何瞬间,轨道平均磁场的增量必须是轨道上磁场增量的2倍”。即:

dBave=2dB―――――――――――――-(28)

这无疑表明本文如上全动能成立,亦即表明潜动能客观存在。

5.4.2电子在加速器中同步辐射光

电子在加速器中同步辐射光能正是电子运动的潜动能,并且,电子同步辐射光的波长λ为:

λ=h·c/e――――――――――――――(29)

注意:式中能量e是电子同步辐射光能量,也就是电子的潜动能。

5.4.3地球的潜动能

地球有潜动能?从没听说过!有人说。

不错,但经本文由普适方程已经计算出地球确有潜动能:月球的存在给出完全的证明。因为本文对月球的计算表明,普适方程不仅适用于太阳系,而且适于地(球)——月(球)结构。并且,对月球的计算,得出两个重要结果:①由普适方程计算月球绕地(球)轨道半径与天文观测(文献[2])的误差小于1%;②由普适方程计算得出——月球是颗裸星。这已是个奇迹,目前为止任何理论都办不到!

这种结果无疑表明:

第一,地球所得到的太阳辐射能刚好等于地球轨道动能,也刚好等于地球的潜动能。于是,地球能量处于一种动平衡中。这表明,月球绕地(球)轨道受地球潜动能严格支配,亦即受地球轨道动能严格支配,亦即受太阳能量严格支配。不仅如此,太阳以此严格支配着系内所有天体(无例外)的运行(位置、动能、尺寸、质量以及轨道曲线性质)。

第二,地球运动潜动能客观存在,在数值上准确等于地球轨道运行动能。故〖潜动能定理〗成立!

第三,“物质波”就是本文所定义的“潜动能”。

第四,普适方程无条件成立!

5.4.4X射线韧致辐射

周知,X射线韧致辐射最短波长λmin为:

λmin=h·c/e-―――――――――――(30)

式中e为外加能量,在数值上等于电子显动能,也等于潜动能。需要指出的是,电子只能放出潜动能形成所谓的“波长”:λ。而电子的显动能与宏观物体的机械动能一样:只能直接作机械功,不能直接成为辐射能。量子力学对此问题“心不在肝”!

所以,(30)式的真实物理内容是:电子放出潜动能形成所谓波长:λ,这证明潜动能客观存在。可是,量子力学,还有德布罗意,把这称为“物质波”!

还要注意:由(30)式可见,韧致辐射最短波长λmin连续可变,这已完全表明电子能量连续可变。再一次证明“量子化”并非电子自身固有属性。

第六章物质波及其实质

6.1究竟物质波是什么

谈物质波问题,恰进入量子力学权威领地。作为权威,理应对此做出科学合理解释。遗憾的是虽经近百年发展量子力学仍满足于对物理现象作似是而非的猜测,量子力学的“波函数”概念正是对“物质波”现象的猜测,并强加给电子。

下面考察物质波。

德布罗意“物质波波长”表达式为:

λ=h/p――――――――――――――――(31)

该式表示什么物理意义呢?

认真研究表明:虽然λ具有长度量纲,但并不表征任何长度物理量,只能表征粒子动量p的反比量度。之所以具有长度量纲,是因为动量p反比量度的单位取h的结果。除此之外(31)式不再有其他物理意义,或将其变化如下:

λ=h/p=hv/pv=hv/mv2=hv/em―――(32)

式中em=tm为前文定义的粒子运动“全动能”,这表明λ亦可表征粒子运动全动能的反比量度,或者说是对潜动能的一种量度。所以可结论:

6.2物质波实质

第一,“物质波”波长只能表征粒子运动时的动量效应或者潜动能,实质是潜动能的反比量度。除此之外(32)、(31)式不再有其它意义。

第二,“物质波波长”绝不表示粒子有任何物理意义上的“波动”性质!

第三,那又为何将λ定义为“波长”呢?研究表明,这还是在于量子力学的特长——富于猜想的结果:看到粒子(光子或电子)的干涉和衍射现象,联想宏观波动(水面波动)的干涉,于是猜想微观粒子(光子和电子)有一种说不清的波动性质。由此便将λ定义为“波长”。殊不知,宏观波动(水面波动)的干涉与微观粒子的干涉是完全不同的两回事。

研究表明,水面波动确系水面物质波动。而粒子(光子和电子)的干涉和衍射却完全是由普朗克常数?与量子数n(一对孪生兄弟)共同(技术)表演的结果。并可严格准确具体证明:粒子(光子或电子)的干涉条件中的自然数n=0,1,2,3…恰为量子数n=0,1,2,3…(略)。这是因为粒子的干涉和衍射现象是粒子与(量子化了的)物质场(辐射能场)相互作用的必然结果。

并且在本文已到达的深度——准确描述场粒子自身结构深度上说,仍未发现任何粒子有任何内禀波动属性。这说明根本不存在“物质波”。而德布罗意“物质波”概念恰在于粒子运动“潜动能”的事实。所以,与其说德布罗意发现了“物质波”,毋宁说他发现了粒子运动的潜动能。

之所以人们认为粒子具有波动性,客观原因在于人们对微观粒子,例如光子,几乎完全缺乏了解。也因之,目前为止,光子的“波粒二象性”问题仍属世界公认遗难问题之一!

第七章普适方程物理意义

7.1普适方程物理意义

普适方程物理意义可用图(4)

描述如下:

图中曲线①就是普适方程①

式,这代表大自然一种普遍基本规

律——相互吸引规律。式中t为

粒子(含天体)轨道动能,V为引

力势能。动能等与势能之半,这本是

经典物理内容。

曲线③就是普适方程③式,

这代表大自然另一种普遍基本规律

——相互排斥规律。式中e为粒子

(含天体)所得到的由辐射中心来的

辐射(排斥)能。

显然,曲线①是线性的,即引

力能V随距离r呈直线变化;而

排斥能e(曲线③)是双曲线。故,

两条曲线必相交,交点为②,即普适方程②式(t=e)。这代表大自然第三种基本规律——普遍客观存在规律——两种相反作用永恒绝对平衡规律:既可以是稳态平衡,例如原子和太阳系;又可以是动态平衡,例如银河系及宇宙的膨胀(含宇宙爆炸)。并且牛顿力学在大自然中完全好用!量子力学对牛顿力学的非议纯属癔语糊勒!

7.2普适方程注释

第一,普适方程物理意义虽很宽广,但却真实具体,并不抽象。

第二,普适方程可以直接用来计算原子结构,计算天文结构须要变换(略)。

第三,已不难看出大自然(宇宙万物)没有任何东西能够(可以)逃脱普适方程规律的支配!所以这里用了“永恒绝对普遍”规律说法,不仅物理意义,而且哲学意义准确可靠。亦不难看出人类目前为止的哲学理论错误(略)!

第四,因此不难理解:普朗克常数及量子数好比一对孪生兄弟,他们共同贯穿全部物理世界全部内容!

研究表明,这已构成物理学最基本的定律——物理学奠基定律。以致物理学不得不另辟一章:

第八章物理学奠基定律

8.1物理学奠基定律

〖物理学奠基定律〗:普朗克常数h=2π?与量子数n=0,1,2,3…好比一对孪生兄弟,它们同时共同贯穿全部物理世界全部内容,无例外。

8.2奠基注释

大量研究表明,这不是简单推广。该定律普遍永恒绝对全天候成立!世界上找不到脱离这种定律的东西,人类的灵魂也不例外。因此,也没有能脱离〖物理学奠基定律〗的物理学。所以这叫〖物理学奠基定律〗,名副其实也!

第九章量子力学的猜测

上述可见,量子力学对一些基本物理学问题要么似是而非,要么一无所知,俨然却夸夸其谈。甚者竟反科学之道建立了【测不准原理】,于是使得科学陷于恶性循环不解之中。这就是目前科学活生生的现实!

现总结量子力学对科学的种种似是而非的猜测:

量子力学猜测一:(目前)试验电离能=原子真实能级

量子力学猜测二:原子结构不同壳层K,L,m,n…中电子的量子数分别为n=0,1,2,3…

量子力学猜测三:粒子(物质)具有(一种朦胧的)波动属性

量子力学猜测四:“物质波”①是轨迹波;②是几率波;③是弥撒物质波包

量子力学猜测五:费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?

量子力学猜测六:电子具有反常磁矩属性(闭着眼睛摸大象)(以下准确计算证明)

量子力学猜测七:物质世界是测不准的,且不可能测准的,并由此建立一种反科学的理论──【测不准原理】等等,仅举与本文有关七例。

以上及以下讨论充分证明《量子力学》完全错误,一无是处!并可对物理学做如下结论。

第十章物理学正论

10.1世界是粒子的(含场粒子及天体)。但任何粒子都不存在任何物理意义上的内禀波动属性。

10.2粒子能量是量子化的(包括天体)。但实际上根本不存在什么“量子”,即使将“量子”理解为“能量子”也不科学。(量子力学纯属虚构!)

10.3普朗克常数?及量子数n已给出并将给出全部物理世界准确信息,它们共同贯穿全部物理世界全部内容。

10.4任何粒子(含天体,电子,无例外)均不具反常磁矩内禀属性(以下给出具体计算严格证明)。

10.5物质世界是可测的,并完全可测准的,其准确程度完全取决于普朗克常数h=2π?的准确度。

10.6电子、质子、中子都是经典粒子。附录中严格证明(这种证明本身就是物理学一种奇迹,量子力学望尘莫及)。

10.7目前为止,世界是经典的。所以,量子力学所谓超脱经典实际就是超脱科学!

以下附录是对全文的严格、具体证明。

第十一章附录:粒子及其磁矩问题

粒子物理问题,由于缺少直观经验,这给人们正确认识造成极大困难。然而量子力学的出现并没有帮助人们解决困难,反而给人们本来有限的认识能力又设置了人为的更难以逾越的障碍,这就是【测不准原理】。并把人们的认识能力禁锢在量子力学谬误之中。

目前为止的实验,已经验证粒子具有磁矩。但对粒子磁矩问题,量子力学由于缺乏了解,又为了“符合”试验,经常自觉不自觉混淆,有时偷换,普朗克常数的物理概念。这已使得量子力学对粒子磁矩问题的描述严重有诈!

以下用CGS和高斯单位制具体讨论:

11.1粒子磁矩问题的实验表达式

文献[10]中,粒子磁矩表达通式如下:

g=(h/μ0H=ω?/μ0H―――――――(33)

研究表明,该式可谓经验公式,因由试验而来,应当是正确表达式。

然而问题在于,量子力学对实验表达式的真实物理意义及实验的真实物理过程并不清楚。对表达式的理解也有错误,因而得出完全错误的结果和结论。

对于电子,(33)式可变为:

ge=ωe?/μBH――――――――――――(34)

式中ge=1.0011596被量子力学定义为电子的“反常磁矩”值,ωe为电子自旋磁矩在磁场中进动角频。并有:

μB=γe?=(e/2meC)?―――――――(35)

其中γe=e/2meC――――――――――――(36)

那么有ge=(ωe?/?H)÷γe――――――――(37)

可简为ge=ωe/γeH―――――――――――(38)

这就是量子力学基本思路,并由此得出电子自旋磁矩错误结果。又将这种错误勇敢地推广到其它粒子和其他情况,这就错上加错。

需要指出,根据教科书概念,(36)式为电子轨道回旋比。量子力学又认为电子自旋回旋比为轨道回旋比的2倍,这是由于认为(实际是猜测)电子自旋量为(1/2)?的必然结果。也得出电子的朗德因子为2的结果,这是完全错误的(见下)。

以下讨论给出完全的证明:电子纯系经典粒子,并且其荷质比绝对均匀。

那么,对于这样的经典粒子——电子来说,不管其角动量如何变化其轨道回旋比与自旋回旋比永远相等(只要建立均匀荷质比的经典粒子模型,立即可证,略)。

考虑到量子力学错误因素在内,不影响以上及以下讨论。研究表明(38)式对电子仍然准确成立。

但量子力学错误主要表现在:

11.2量子力学所犯经典错误

量子力学所犯经典错误一:将g定义为磁矩“反常”因子。这表明量子力学缺乏了解又理论贫乏,犯指导方向错误。以下将给出g因子的真实物理意义和内容。

量子力学所犯经典错误二:认为费米子(电子、质子)的自旋量皆为(1/2)?,这是狄拉克根据量子力学计算的错误结果:实际上是与作为能量单位的?简单呼应导出结果,没有物理意义。因而是完全错误的。

量子力学所犯经典错误三:量子力学自觉不自觉混淆并滥用普朗克常数?的物理概念并偷换之,这叫偷换概念。注意,(37)式中分线上下都有?项。由(33)式可知:

(hω?=e――――――――――――――(39)

这里?分明表示能量e的单位,这就是(37)式分线上面之?。而(37)式分线下面之?却是角动量的单位。两种完全不同的物理概念不容混淆,虽然它们的数值和量纲完全一致。

称职的物理学家在未有把握之前不会轻易消去?项。然而量子力学却毫不顾忌这么做了,那末所得结果必有诈!

量子力学所犯经典错误四:以下将证明量子力学完全不了解粒子磁矩实验的真实物理过程以及(33)、(38)式的真实物理意义。

那么,电子磁矩实验真实物理内容是什么呢?现将(34)式变化如下:

ωe=(ge·H/?)μB――――――――――(40)注意,式中μB为玻尔磁子,系作为磁矩的单位出现,为常数;而?则作为能量的单位出现,亦为常数;因子ge也是常数。

那么,(40)式明确表明:ωe与H成正比,而与电子真实角动量无关(注意式中无有角动量物理量)。也就是说,无论电子真实角动量是多少,(40)式中的ωe都保持不变。

或者由(38)式得:

ωe=ge·H·γe―――――――――――(41)

式中ge及γe均为常数,该式仍然表明ωe只与H成正比,与电子真实角动量无关。并请注意,这种认识上的差异将产生完全不同的结论。

由此可结论:由于粒子磁矩进动实验结果与粒子真实角动量这种无关性(注意:与实验无关,并非理论无关),因而这种试验就不能直接测得任何粒子真实磁矩。因为完全相反,粒子真实磁矩直接与角动量紧密(理论)相关(只要建立经典粒子模型立即可证)。并且研究表明,这一结论对任何粒子都成立。

然而,量子力学却由此直接得出“电子自旋磁矩”μe:

μe=ge·μB―――――――――――――(42)

注意:这种结果,①偷换了常数?概念;②假定电子自旋量为(1/2)?;③并不了解ge因子的真实物理意义,因而是完全错误的结果。

然而,(41)式是有功劳的,它已经揭示出粒子磁矩问题的本质规律(量子力学全然不知)。并且,这种规律的正确性可用下述Ⅳ条磁矩定理表述。

11.3粒子磁矩定理Ⅰ

〖粒子磁矩定理Ⅰ〗:任何粒子(含场粒子及天体,下同)的磁矩问题都是经典问题,不存在任何非经典问题。

显然,此定理的证明,不可能立竿以毕。但是,本文如下仍将给出完全的证明!

这定理的证明本身就已是物理学奇迹之一。这已表明量子力学完全无聊!

11.4粒子磁矩定理Ⅱ

〖粒子磁矩定理Ⅱ〗:任何磁矩进动试验都不能直接测得任何粒子的真实磁矩。但玻尔磁子除外。

其实,上述讨论已经给出定理Ⅱ的证明。这是由于实验磁矩进动角频(ω)与粒子真实角动量(L)无关,而粒子真实磁矩(μ)却与粒子真实角动量(L)紧密直接相关(不可开胶)!

然而,量子力学竟然由实验直接得出粒子的磁矩结果。那么,这种结果必不真实,严重有诈!这表明,量子力学先天不足,后天空虚,已养成寄生性和猜测性。所谓寄生旨在寄生于经典物理,经典物理已清的,量子力学也清楚,并夸其谈而娓动听;经典物理未清的,量子力学也一无所知,不得不依赖对实验进行猜测——并美其名曰“符合”试验。

11.5粒子磁矩问题理论表达式

研究表明,为了要得到粒子真实磁矩,就必须建立磁矩问题的理论表达式。量子力学对此完全无能。本文大量研究,现给出粒子磁矩问题的准确理论表达式如下:

Kφ=ω·L/μ·H――――――――――(43)

或为讨论方便变为:

ω=Kφ·μ·H/L――――――――――(44)

注意,这种理论表达式的正确性,可用粒子磁矩定理Ⅲ表述如下:

11.6粒子磁矩定理Ⅲ

〖粒子磁矩定理Ⅲ〗:任何粒子(同上)不管公转还是自旋(旋转轴须平行),其磁矩在磁场中进动角频ω与粒子磁矩μ成正比,与外加磁场强度H成正比,与粒子角动量L成反比。其比例为常数。

若用符号Kφ表示这个常数,那么有:

Kφ=1.0011596――――――――――――(45)

研究表明,Kφ为物质与物质场相互作用常数,并且这是所有粒子(含天体)的共性问题,绝非任何粒子(例如电子)所特有。任何粒子,无例外,都不具反常磁矩内禀属性,以下给出完全的证明。

研究还表明,理论表达式即(43)、(44)式具有普遍意义,对所有粒子(含天体)任何情况(公转和自转)都准确适用。并都将得到与实验完全相符的结果。

这一事实完全表明:

第一,粒子磁矩问题是共性问题。

第二,粒子磁矩问题确系经典问题。这表明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗成立(以下还将证明)。

11.7电子及其磁矩

作为物理学者,在将(34)式变为(38)式时不应忘记两件事:

11.7.1物理学者不应忘记第一件事

第一件事:由于混淆并(偷)更换常数?物理概念的结果,使得(38)式具有了完全特殊的意义。在于,(38)式却反映且唯能反映电子基态轨道磁矩真实情况。这是由于唯基态电子轨道运动角动量为?,也方可与作为能量单位的?相消。这么做的结果,使得磁矩实验只能直接测得电子基态轨道运动真实磁矩,且在数值上等于玻尔磁子μB:

μB=ωe·?/ge·H――――――――――(46)

需指出,这是所有磁矩进动试验所能测得的唯一真实磁矩。除此之外任何粒子任何情况(公转和自转)的真实磁矩都不可能由磁矩进动实验直接得出(只要建立经典模型立即可证)!

(46)式也可由(34)式直接导出,但物理意义完全不同:在(34)式中,μB系作为磁矩的单位出现,为常数,?则作为能量的单位出现;而(46)式中μB则是电子基态轨道真实磁矩,而?为电子基态轨道运动真实角动量。

11.7.2电子快报

电子快报:

研究表明,(46)式又有引伸的重要物理意义(可谓物理学今古奇观):在于由电子自旋的实验竟然得出电子轨道运动的真实磁矩μB;反而无论如何也不能直接测得电子的自旋真实磁矩。就是说,将电子自旋试验参数(自旋进动角频ωe、自旋试验场强H、自旋因子ge)代入(46)式,居然得出电子基态轨道运动真实磁矩μB!并且计算也表明,对其它轨道磁矩(38)式也适用。这便是值得物理学家注意的“电子快报”!于是有:

11.7.3电子磁矩问题的表达通式

因此,可以构造电子磁矩问题的表达通式:

μe=ωe·Le/ge·H――――――――(47)

式中μe既表示电子的自旋磁矩,也表示轨道磁矩,Le则为对应的角动量。

11.7.4电子磁矩问题表达通式的应用

例一:用电子磁矩表达通式即(47)式求解电子轨道角动量为L2=2?时的轨道磁矩μ2

解:将L2=2?代入(47)式有:

μ2=ωeLe/geH=ωeL2/geH=ωe·2?/geH=2(ωe?/geH)

=2μB(正确)

研究表明,对电子自旋(47)式当然成立,因为(34)~(38)式是系由自旋试验而来。只要将电子自旋真实角动量代入(47)式便得电子自旋真实磁矩(以下给出结果)。11.7.5庄严事实

庄严事实:

由电子自旋试验得到的结果即(38)式,却完全适用于电子任何情况(包括自旋各种状态,也包括轨道公转各种情况)。这已充分证明〖粒子磁矩定理Ⅲ〗成立,同时证明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗也成立。如果电子不是经典粒子,(47)式绝不会成立。

11.7.6一条真理

一条真理:

上述庄严事实展示一条真理,即下式成立:

ω自/ω公=ωe/ωB1――――――(48)

式中用ω自表示电子自旋磁矩进动角频,亦即ωe;而ω公表示电子轨道磁矩进动角频,亦即ωB。研究表明这是〖粒子磁矩定理Ⅲ〗及〖粒子磁矩定理Ⅰ〗的必然结果!以下还将对(48)式进一步证明。

这种结果,唯一表明电子纯系经典粒子,因为只有经典的荷电粒子模型(并且荷质比均匀)才有(48)式结果(只要建立经典模型立即可证,略)。

11.7.7量子力学错误结果

然而,量子力学却得出与(48)式相悖的错误结果:

ωe/ωB=μe/μB=ge=1.0011596―――(49)

显然,量子力学完全不知常数ge的真实物理意义。更不知:〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已无余地地指出,任何磁矩进动试验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩!然而,量子力学却直接得出(42)、(49)式结果。所以这种结果必不真实,严重有诈!

也显然,这种结果纯系根据实验比值瞎子摸象。又美其名曰“符合”试验,多荒唐!

11.7.8物理学者不应忘记第二件事——荷质比均匀问题

第二件事:电子(作为粒子)自身内部结构各点微荷质比是否均匀?如果微荷质比均匀,则(34)~(38)式均成立,反之都不成立。

这问题,只要建立经典模型立即可证(略)。同样可证明,如果粒子内部微荷质比不均匀对轨道公转磁矩影响甚微,可忽略;但对自旋磁矩影响显著,不可忽视(研究表明质子和中子正是这种情况)。然而,量子力学一律忽视!

以下对荷质比作定量讨论,需要定义。

微荷质比的定义:将粒子内部结构各点的真实荷质比定义为微荷质比,用符号q/m表之。

那么,如果粒子自身内部结构各点微荷质比点点相同,即:

q/m=常数―――――――――――(50)

则被定义为:粒子自身内部结构荷质比均匀。

否则谓荷质比不均匀。

显然,此类问题量子力学显得力所不及。但值得庆幸的是,对电子来说大量研究表明(50)式准确成立。也正因如此,才允许(否则不允许)进行(35)~(38)式变换,才有(48)式结果。否则(48)式不会成立,也不会有(47)是正确结果。

此外,本文应用普适方程已准确推出电子自身内部结构(繁琐,略),这种结构也准确表明电子内部结构各点微荷质比点点相同。且有:

q/m=常数=e/me―――――――(51)

那么,以下〖粒子磁矩定理Ⅳ〗给(48)式以严格证明。

11.8粒子磁矩定理Ⅳ

〖粒子磁矩定理Ⅳ〗:任何粒子(同上)只要是经典的,如果(50)式成立,不管公转还是自旋下式总成立:

ω1/ω2=q1/m1÷q2/m2-―――――(52)

式中q1/m1、q2/m2分别表示两种情况下的粒子平均荷质比;ω1、ω2分别表示两种情况下磁矩进动角频;下表“1”、“2”表示两种情况:其中包括两种粒子情况m1、m2,或者两种电荷q1、q2情况,或者表示同一粒子两种试验条件,或者表示自转与公转两种情况。

这表明(52)式的广泛适应性。它也表明粒子磁矩问题的共性,同时也表明离子磁矩问题的经典性。

只要建立经典模型,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗立即可证(略)。需指出,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗既可由理论表达式推导证明(略),也可由实验表达式推导(略)。

那么,将(52)式应用于电子的自旋与公转两种情况,则有:

ω1/ω2=ω自/ω公=ωe/ωB

=q1/m1÷q2/m2――――――(53)

式中下标“1”表示电子自旋情况,下标“2”表示电子公转情况。于是:

q1/m1q2/m2e/me

那么有:ω自/ω公ωe/ωB1―――――――(54)

这表明(48)式成立,亦即表明电子自身内部荷质比均匀。

这再一次证明了电子问题的经典性质。如果电子不是经典粒子(54)式绝不成立。

至此,上述四条磁矩定理严格证毕。

那么,这就在事实上彻底打破了《量子力学》关于电子理论问题的神话——鬼话。

并且至此,已完全、充分、确切地证明了量子力学纯系伪科学(非任何偏见)。在哲学及物理学意义上说,此结论都严格准确。

11.9粒子磁矩理论表达式的应用

11.9.1用理论表达式计算电子轨道磁矩

例二,应用粒子磁矩理论表达式即(43)式求解电子基态轨道运动角动量为L1=?时的轨道磁矩μB

解:由(43)及(54)式得

Kφ=ωBL1/μBH=ωe?/μBH――――(55)

那么μB=ωe?/KφH―――――――――――(56)

式中Kφ=ge(数值相等但物理意义不同)。显然,该式与(46)式等价。所以(56)式结果正确。这表明本文磁矩理论表达式正确成立。

也显然,对于其它轨道磁矩理论表达式都成立(略)。

那么,(55)式是一个很有用的式子,他好比粒子磁矩问题杠杆,由它可导出所有粒子所有情况(公转和自传)的真实磁矩。

11.9.2用理论表达式计算电子自旋真实磁矩

例三,用粒子磁矩理论表达式求解电子自旋真实磁矩:μe

解:将磁矩理论表达式用于电子自旋则有

Kφ=ωeLe/μeH―――――――――――(57)

联立(55)、(57)二式则有

μe=(ωeLe/ωB?)μB――――――(58)

由〖粒子磁矩定理Ⅳ〗及(48)式知:ωe=ωB,故有:

μe=(Le/?)μB―――――――――――(59)

只要将电子真实自旋角动量:Le

Le=(1/401.16764)?―――――――――(60)

(这是本文大量研究结果,推导繁琐,略)代入(59)式便得电子自旋真实磁矩:μe

μe=(1/401.16764)μB――――――――(61)

可有人不敢相信这(61)式结果。但是,(59)式必正确!

那么,为何量子力学猜测电子自旋量为(1/2)?,又能与实验“相符”呢?这是由于磁矩实验表达式即(34)~(38)式与电子真实角动量无关,不管电子真实角动量是多少,(34)与(38)二式总自洽成立。因此,量子力学诡称符合实验,实属欺诈!

下面考察质子。

11.10质子及其真实磁矩

考察质子磁矩立刻出现困难:却乏质子有关数据。

11.10.1质子结构数据

不过不要紧,本文大量研究已经给出质子自身结构准确描述,并在几方面都与实验完全相符。这种描述给出如下两个重要结果:

第一,质子自旋真实角动量以Lp表示,则为:

Lp=h=2π?=6.6260755×10-27(尔格妙)―――(62)

第二,质子自旋理论半径以rp表示,则为:

rp=1.324100×10-13(cm)――――――(63)

这两项结果推导繁琐,但以下仍将给出出其不意令人叹为观止的证明。

仿照电子,对质子做如下计算:

ep=n2Lp2/2mprp2=n2h2/2mprp2―――(64)

式中mp为质子质量,n为量子数。将(63)、(62)式代入得:

ep=n2×7.5163935×10-4(尔格)――――(65)

注意:式中数字恰为质子自旋动能,现以符号tp1表示:

tp1=(1/2)mp·C2

=7.5163935×10-4(尔格)――――――(66)

那么,据潜动能定理,质子必有潜动能,以tp2表示:

tp2=tp1=(1/2)mp·C2

=7.5163935×10-4(尔格)―――(67)

那么,质子必有全动能以epm表示:

epm=tp1+tp2=mp·C2

=1.5032787×10-3(尔格)―――――(68)

这就是闻名遐迩的爱因斯坦“质能关系”式:e=mC2――――――――――――――――(69)

这表明质子自旋速度恰为光速C,那么质子自旋角动量若以符号Lp表示必为:

Lp=mp·C·rp=6.6260755×10-27(尔格妙)

=h=2π?―――――――――――――(70)

如上计算表明,(63)、(62)二式必需同时成立。如果Lp、rp中一项不成立,则上述计算都不成立。这可谓对质子结构数据初步证明,以下还将证明。

11.10.2质子世界

注意,(64)式有着极为丰富的物理内容。现将其变化如下

e=n2h2/2mpr2――――――――――――(71)

这就是质子辐射能场准确数学表达式,式中r=rp∞为距离,e的量纲为能量,但其数值为在r处单位面积上的能量,即能场强度。当距离从∞收缩至rp时,能量e恰为ep即(65)式,且此时质能关系式e=mC2成立。这说明质子活动(自旋)范围为rp(自旋半径),亦即(63)式成立。

上述可见,质子世界的(作用)范围为r=0∞。其中0rp为质子内部结构世界,而rp∞为质子(或原子核)的外部作用世界。

11.10.3量子化的根源

注意,(64)式及(71)式能量都是量子化的,并且,这就是世界量子化的真实根源!这是质子(原子核)的内禀属性。也并且,原子核(质子)以此严格规定并支配着所有外部世界:核外所有电子、原子、分子、晶体、固体、液体、气体、天体、宇宙的结构和性质,以及宇宙的历程。这些也都是大自然内在本质规律。

11.10.4质子与普适常数

根据经典物理,现将质子电荷库仑自举能用epe表示,则:

epe=e2/2rp=8.7296129×10-7(尔格)―――(72)

那么有:

epm/epe=1722.0451=Φ―――――――(73)

这也就是正文中的普适常数Φ之值,参见(15)式。式中epm为质子全动能,即(68)式。可见,普适常数Φ还严格规定着质子。

注意:(15)式与(73)式是完全不同的计算,然而竟得出完全相同的结果,即普适常数Φ之值。这种令人叹为观止的结果,已完全表明本文对质子的计算无误。以上质子数据都成立。

11.10.5质子与反常磁矩

作如下计算:

(tp1+tp2)/tp1=1.0011614――――――(74)

这就是试验测得的“反常磁矩值”。注意文献[10]介绍:“试验测得电子反常磁矩值为1.0011609(±0.0000024)”。

再做如下计算:1+1÷(Φ/2)=1+2/Φ=1.0011614―――(75)

这就是普适常数Φ与反常磁矩的关系。

上述计算已经表明:

第一,谓反常磁矩值并非为电子所特有,而是物质间相互作用常数,为任何粒子(包括天体)所共有。

第二,本文关于质子结构数据的计算准确无误。

11.10.6质子的真实磁矩

有了上述准备,现在继续考察质子磁矩。但又出现困难:质子内部结构微荷质比是否均匀?不过不要紧:可以先假定其荷质比均匀,然后在研究处理。

那么,如果质子荷质比均匀,亦即假定(50)式对质子成立,就可将〖粒子磁矩定理Ⅳ〗应用于质子和电子两种粒子。必有:

ω1/ω2=ωe/ωp=q1/m1÷q2/m2=e/me÷e/mp

=mp/me―――――――――――(76)

式中用下标“1”表示电子,下标“2”表示质子,所以有:

ωe/ωp=mp/me―――――――――――(77)

该式右端为质子与电子的质量之比,为:

mp/me=1836.1528―――――――――――(78)

而(77)式左端,实验(文献[12])已经测得:

ωe/ωp=658.210688―――――――――(79)

然而,量子力学(文献[12])错误地推荐此值为:

ωe/ωp=μe/μp=658.210688―――――(80)

显然,这是错误结果:第一因为,上述〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已无余地地指出,任何磁矩进动实验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩;第二因为,试验实际测得的数据是ω而不μ,

这表明(79)式正确无误,而(80)式错误。

回头再看,(77)式并不成立!究其原因恰在于:假设不合理。原来质子自身结构荷质比并不均匀!然而,不均匀程度如何?需作如下计算:

mp/me÷ωe/ωp=1836.1528/658.201688

=2.7896125――――(81)

注意:这就是质子内部结构荷质比不均匀程度。因为如果荷质比均匀,(77)式必成立(据磁矩定理Ⅳ)!而事实不成立,恰在于质子的荷质比不均匀(唯一原因)。故,(81)式准确表征质子荷质比不均匀程度。

若以符号gp表示质子荷质比不均匀因子(即不均程度),则有:

gp=mp/me÷ωe/ωp=2.7896125――――(82)

大量研究表明,此种关系对任何粒子都准确成立。

于是粒子荷质比不均因子(以符号g表示)的表达通式为:g=m/me÷ωe/ω―――――――――――(83)

显然,这里的荷质不均因子与教科书中(文献[4])朗德因子数值相近,但物理意义完全不同。若以符号g’表示朗德因子,则有:

Kφ=g’/g=1.0011596――――――――(84)

研究表明,(84)式对所有粒子都准确成立。那么,对质子则有:

Kφ=gp’/gp=2.79284386/2.7896125

=1.0011596――――――(85)

看!质子也有了“反常磁矩值”:1.0011596。这种计算,再次打破了量子力学关于电子的神话——鬼话。

所以研究表明,Kφ=1.0011596为物质与物质场相互作用常数(参见〖粒子磁矩定理Ⅲ〗),为任何粒子(包括天体)所共有。并不为电子所特有,因而不能表征磁矩“反常”。

那么,将磁矩理论表达式,即(43)式用于质子:

Kφ=ωp·Lp/μp·H―――――――――(86)

联立(55)、(86)二式有:

μp=(ωp·Lp/ωe·?)μB―――――――(87)

将(70)、(79)二式代入得;

μp=(2π/658.210688)μB

=8.8528430×10-23(尔格/高斯)―――(88)

这就是质子自旋真实磁矩!这是质子磁矩的第一种算法。用这种算法可以算得任何粒子的真实磁矩,下面介绍另种算法。

11.11粒子磁矩另一种算法

大量研究,下面给出粒子磁矩另种算法表达通式:

μ=g·γ·L――――――――――――――(89)

研究表明,该式对所有粒子的磁矩都准确适用。虽然教科书中也有一模一样的公式,但物理意义大相径庭!

这里,L为粒子真实角动量;γ为所谓的回旋比,但对荷质比不均匀的粒子,γ已不再能表征真实回旋比,而只能表征平均荷质比概念;g则为荷质比不均因子,它表征粒子内部荷质比不均匀程度,为无量纲常数,可由实验测定,也可理论推导。并且有:

gg’/Kφ―――――――――――――――(90)

式中g’为教科书中的“朗德因子”。研究表明(89)、(90)二式对任何粒子(含天体),不管公转还是自转都严格成立。

11.11.1电子磁矩另一种算法

对于电子,(90)式变为:

ge=ge’/Kφ=1.0011596/1.00115961―――(91)

这里,电子的ge1,表征电子内部结构各点荷质比绝对均匀。并再次证明电子确系经典粒子。那么,以上所有计算均有效!

11.11.2用另种算法计算电子轨道磁矩

例四,用(89)式求解电子轨道角动量为L3=3?时的轨道磁矩μ3

解:对于电子,ge1,γe=e/(2meC),并将L3=3?代入(89)式有

μ3=(e/2meC)×3?=3μB(正确)

11.11.3用另种算法计算电子自旋磁矩

例五,用(89)式求解电子自旋磁矩:μe

解:对于电子,ge1,γe=e/(2meC),代入(89)式得

μe=(e/2meC)Le=(Le/?)μB―――(92)

此结果与(59)式全同,正确。

11.11.4质子和中子磁矩的另种算法略……

11.12结语

综上述可见:

第一,Ⅳ条〖磁矩定理〗完全是经典的。

第二,电子、质子、中子完全遵从Ⅳ条〖磁矩定理〗,这已无可辩驳地证明:电子、质子、中子完全是经典粒子。《量子力学》纯属主观臆造!

第三,本文《物理学正论》成立。

参考文献

[1]理论物理《量子力学》-----------吴大猷著(台湾)

[2]《物理量和天体物理量》-----------艾伦著(英)

[3]《关于氦原子的计算》-----------黄崇圣著(成都科技大学学报1980.6)

[4]《原子物理学》----------------诸圣麟著

[5]《氦原子光谱,兼谈原子结构》-----朱正拥著(铁岭师专学报1986.4)

[6]《18个元素的原子结构计算》------张奎元著(铁岭卫校校刊1988.1)

[7]《36个元素的原子结构计算》------陶宝元著(铁岭教育学院院刊1989.1-2)

[8]《物理学》(教材)---------------复旦大学编

[9]《电动力学》------------------郭硕鸿著

[10]《物理大辞典》-----------------台湾版

量子力学的基本原理篇10

前段时间,一场关于中国是否应当建造大型对撞机的公开辩论,引起了公众的极大关注。

2016年9月4日,94岁的著名理论物理学家杨振宁在网络上公开发表文章,反对中国建造大型对撞机。随后,中国科学院高能物理研究所所长王贻芳公开发文回应杨振宁的质疑,支持中国建造大型对撞机。这场原本只在高能物理研究领域内部的讨论,由于网络和媒体报道的推动,迅速发酵为全民参与的公开辩论,众多网友纷纷分派站队,一派是“挺杨派”,反χ泄建造大型对撞机;另一派是“挺王派”,则支持建造。然而,除了从事高能物理研究的专业科学家,普通人对于什么是大型对撞机恐怕了解不多,这场公开辩论可以成为科普的契机。

从原子到夸克,物质世界的“神秘砖块”纷纷现形

自从人类的远古祖先第一次仰望星空开始,人类对这个物质世界就充满了好奇――我们的世界是由什么组成的?从古至今,有许许多多的伟大人物给出了自己的答案,他们是人类探索宇宙物质世界奥秘的先驱者。中国古代哲学家用五行理论来说明世界万物的形成及其相互关系,五行是指“金、木、水、火、土”,古代先哲试图用这五种元素来说明世界万物的起源。五行学说是我国古代的物质组成学说,与西方的水、火、土、气四元素学说类似,但随着近代科学的发展,这两种学说的物质构成理论都被事实否定了。

19世纪初,法国化学家普鲁斯特发现了一个有趣的现象:参与化学反应的物质质量都成一定的整数比,例如1克氢气和8克氧气化合成9克水,假如不按这个一定的比例,多余的就要剩下而不参加化合。在前人研究的基础上,英国科学家道尔顿通过实验进一步发现,在化合物里的元素之间,它们的量总是成倍数地变化。在实验现象的基础上,凭借自己强大的推理能力和丰富的想象力,道尔顿提出了原子理论:物质世界的最小组成单元是原子,各种原子按不同比例组成物质,原子是稳定的、不可分割的。这是人类第一次依据科学实验的证据,系统地阐述了微观物质世界,是人类认识物质世界的一次飞跃性的成就。

到了19世纪末和20世纪初,英国人汤姆森在研究阴极射线时发现了电子,这表明原子是可以分割的,原子有内部结构,里面还有电子。电子的发现最先敲开了通向基本粒子物理学的大门,预示着物理学的新时代即将到来。不久,新西兰物理学家卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大角度散射现象,由此提出的原子核式结构模型认为,原子是由原子核和核外的电子组成的,原子核带着正电,位于原子的中心,占有原子的绝大部分质量;电子带负电,围绕着中心的原子核运动。伴随着原子核式结构的发现,丹麦物理学家波尔革命性地提出了与经典物理学完全不同的“量子轨道假设”,成为量子力学的先驱者之一。物理学家进一步发现了原子核内部还有质子和中子,随后,一系列的新粒子在宇宙射线和加速器中被发现,20世纪60年代的“夸克模型”指出,质子、中子和其他一些粒子都是由更基本的粒子“夸克”组成的,在夸克模型的理论基础上进一步发展出了一个被物理学家们广泛接受的“粒子物理标准模型”。

简单地说,科学家们在实验中陆续发现了原子――电子和原子核――质子、中子和夸克,然后依次提出了原子论――原子核式结构――标准模型。截至目前,根据标准模型的解释,电子、夸克和传播子(例如光子)是我们物质世界的基本组成单元,它们是不可分割的,这些基本粒子相互之间可以发生作用,组成其他更复杂的质子、中子和原子等粒子,最后形成我们这个丰富多彩的物质世界。基本粒子就像砖块,许许多多的砖块一起构建出高楼大厦。从高耸的大厦到微小的砖块,当人类的研究对象深入到微观的夸克层次时,就进入了粒子物理的领域。粒子物理学是一门研究物质最基本的结构及其相互作用规律的前沿基础科学,它研究的是基本粒子的性质,探索宇宙的起源与演化的规律。

当显微镜不足以认识这个世界时,对撞机就登场了

物理学是一门实验科学,以实验为基础探索物质世界的奥秘,在实验中我们必须选择合适的研究工具。比如在测量一张桌子的长度时,我们需要使用尺子;在观察细胞或者细菌时,我们需要使用光学显微镜;在研究分子和原子结构时,我们需要扫描隧道电子显微镜;当深入到比原子还小的亚原子微观尺度时,我们就需要粒子加速器了。对撞机是一种特殊的粒子加速器,它能把两束粒子加速到接近光速,然后让两束高速运动的粒子相互对撞,根据爱因斯坦的质能方程,能量和质量可以相互转化,相互对撞的粒子的质量可以变成能量,又由能量变为质量,得到新的粒子。对撞机里的粒子能量往往很高(因此粒子物理也被称为高能物理),对撞之后可以产生各种各样的新粒子,粒子物理学家通过研究这些对撞产生的粒子来揭示世界的奥秘。

欧洲核子中心的大型强子对撞机(英文简称是LHC)不仅是世界上最大的粒子对撞机,也是有史以来人类建造的最复杂的机器,这个最大的对撞机被用于寻找标准模型预言的“上帝粒子”――希格斯粒子,正是这个粒子赋予了其他粒子质量。为了在实验中找到这个粒子,3000多名来自全世界几十个国家几百所大学的科学家通力合作,寻找的过程艰难曲折:LHC对撞机把质子加速到极高的速度(其速度接近光速),然后让两束质子迎头相撞,质子撞碎湮灭为一团能量,从这团能量中又重生出宇宙大爆炸之初的各种粒子,其中就有希格斯粒子。但是由于希格斯粒子所占的比例极小(小于百亿分之一),实验物理学家要从中筛选出希格斯粒子,就像在一场大雨中找到一滴特殊的雨滴一样艰难。幸运的是,2013年3月,欧洲科学家宣布在LHC上发现了希格斯粒子,这是人类在探索物质世界的征程中取得的重大胜利。“上帝粒子”的发现是人类科学史上最重要的事件之一,比利时理论物理学家弗朗索瓦・恩格勒和英国理论物理学家彼得・希格斯因成功预言希格斯粒子而获得2013年诺贝尔物理学奖。

这不仅是科学家之间的争论,也是一次极好的科普