《量子力學(xué)普適動量算符的定義與微觀粒子自旋的本質(zhì)》內(nèi)容簡介

《量子力學(xué)普適動量算符的定義與微觀粒子自旋的本質(zhì)》內(nèi)容簡介1.采用量子力學(xué)動能算符和動量算符計算微觀粒子的動能，得到的結(jié)果一般是不一樣的，也就是說現(xiàn)有量子力學(xué)的動量算符與動能算符不能一一對應(yīng)。2.量子力學(xué)在曲線坐標(biāo)系中一直無法合理地定義動量算符。此問題十幾年前在國內(nèi)《大學(xué)物理》上有許多討論，但無果而終。3.將動量算符作用于非本征態(tài)波函數(shù)，得到非本征值都是復(fù)數(shù)。坐標(biāo)空間中動量算符的平均值也是復(fù)數(shù)，在物理上沒有意義（除非等于零）。4．為了解決復(fù)數(shù)非本征值和復(fù)數(shù)平均值問題，現(xiàn)有量子力學(xué)將任意波函數(shù)用算符的本征態(tài)波函數(shù)展開，實際上將算符的平均值變換到動量空間計算。其結(jié)果是，雖然動量算符的復(fù)數(shù)平均值問題被消除，但坐標(biāo)算符的復(fù)數(shù)平均值問題又出現(xiàn)。問題實際上沒有被解決，只是被轉(zhuǎn)移。5.在直角坐標(biāo)系中，角動量算符沒有本征態(tài)波函數(shù)和本征值，將角動量算符作用任意波函數(shù)，得到的都是虛數(shù)。但我們能說直角坐標(biāo)系中角動量算符沒有意義嗎？反之，動能算符對任意波函數(shù)作用結(jié)果都是實數(shù)，我們就沒有必要將任意波函數(shù)按它的本征函數(shù)召開。氫原子定態(tài)波函數(shù)就是一個例子，它們都不是動能算符的本征函數(shù)。6.因此問題的關(guān)鍵是，量子力學(xué)的算符對任意波函數(shù)的作用結(jié)果必須是實數(shù)，只有這樣做才能構(gòu)建邏輯完備的量子理論。事實上狄拉克在他的名著《量子力學(xué)原理》中只提實算符或線性實算符，從來不提厄密算符，遺憾的是其他物理學(xué)家似乎至今都沒有意識到這里存在的問題。7.梅、俞提出普適動量算符概念，對任意波函數(shù)的作用結(jié)果都是實數(shù)，徹底解決了量子力學(xué)復(fù)數(shù)非本征值和平均值問題。曲線坐標(biāo)系中動量算符的定義問題以及與動能算符的一致性問題也同時被解決。8.通過普適動量概念導(dǎo)出普適角動量概念，由此可以闡明微觀粒子自旋的本質(zhì)。證明自旋與量子力學(xué)角動量算符不能描述的那部分角動量有關(guān)。合理地解釋自旋軌道回旋磁比率是軌道角動量回旋磁比率兩倍的事實，以及為何氫原子中沒有軌道角動量的基態(tài)電子不落入原子核的原因。9.通過闡明自旋的物理本質(zhì)，給出貝爾不等式得不到實驗支持的真正原因——量子力學(xué)對自旋投影概念的理解有誤，推導(dǎo)貝爾不等式過程中采用的投影公式不成立。因此貝爾不等式得不到實驗支持與隱變量是否存在無關(guān)，與微觀過程是否破壞定域性無關(guān)。10.證明邊界有限的無限勢阱內(nèi)粒子不可能有動量連續(xù)譜分布，量子力學(xué)中著名的EPY動量佯謬問題被徹底消除。一．帶電粒子任意運動產(chǎn)生的推遲電磁場不滿足宏觀電磁場運動方程和電磁場相對論變換。宏觀電磁場相對論變換導(dǎo)致電磁場運動方程解的唯一性破壞和其他嚴(yán)重問題，因而是不可能的。寫成四維電磁勢的形式后，不考慮電磁場相對論變換，宏觀電磁場運動方程在不同的慣性參考系中可以保持不變，但洛倫茲條件不可能保持不變。因此經(jīng)典宏觀電磁場理論不存在相對性，愛因斯坦時空相對性賴以生存的最重要的理論基礎(chǔ)被破壞。二．狹義相對論邏輯系統(tǒng)中存在三個基本問題：1.采用純慣性參考系建立時空理論的超驗性問題。2.參考系相對運動速率V'=V與光速不變C'=C的相容性和一致性問題。3.基本時空佯謬不可消除性問題。三．為了能與地球近平直參考系中的實際測量結(jié)果進(jìn)行比較，必須將彎曲時空中對引力問題的計算換算成用平直時空中的標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘（或局部慣性系的標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘）來計量。這在彎曲時空引力理論中被認(rèn)為是基本原則，但目前廣義相對論對具體問題計算的過程中卻普遍地忽略了這個原則。采用標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘計算的結(jié)果表明，水星近日點進(jìn)動是實際觀察值的4.8倍，而且方向相反，雷達(dá)波延遲只是觀察值的53%，這樣的結(jié)果顯然是根本不可能的。因此廣義相對論實際上并未得到實驗證實，除非愛因斯坦引力場方程描述的已經(jīng)是平直時空中的結(jié)果，不是彎曲時空中的結(jié)果，但這與愛因斯坦彎曲時空引力理論的前提相矛盾。四．考慮到狹義相對論效應(yīng)后，由加速過程產(chǎn)生的運動速度和運動質(zhì)量具有絕對性。時空理論應(yīng)當(dāng)考慮加速過程的影響，只有在不等價慣性參考系基礎(chǔ)上建立的時空理論才是有實際意義和邏輯一致的。五．考慮到狹義相對論效應(yīng)和其他物理效應(yīng)后，引力與慣性力局部不等價。GP-B實驗的任何非零結(jié)果都將證明等價原理的不可能性，而不是證明廣義相對論的有效性和引力使空間彎曲。按強(qiáng)等效原理，在引力場中自由降落的局部參考系上引力場會被消除，因此在衛(wèi)星上進(jìn)行的GP-B實驗上就無法顯示慣性陀螺的進(jìn)動。GP-B實驗觀測到慣性陀螺的任何進(jìn)動都將說明，在自由降落的局部慣性系上引力場并未被消除。試圖用來顯示引力使時空彎曲的GP-B實驗在基本設(shè)計原理上存在問題，實驗的結(jié)果與設(shè)計的期望正好相反。六．按愛因斯坦引力場方程計算，細(xì)圓環(huán)和雙球體引力場中心會出現(xiàn)奇點，且奇點完全裸露在真空中。表明時空奇異性是采用彎曲坐標(biāo)的描述方法引起的，不是自然本性。所謂奇異性黑洞、白洞和蟲洞以及時間旅行等在自然界中都是不存在和不可能的。七．由于導(dǎo)致光在引力場中的運動速度滿足伽利略相加規(guī)則，違背光速與光源運動狀態(tài)無關(guān)的現(xiàn)代物理學(xué)基本規(guī)則，羅伯遜-沃克度規(guī)不能用來描述宇宙的早期和高速膨脹的過程，其結(jié)果是暗能量不存在，宇宙加速膨脹不可能。八．由于地球觀察者與宇宙物質(zhì)間存在相對運動速度，描述膨脹宇宙必須采用動態(tài)能量動量張量，不能采用靜態(tài)能量動量張量。采用動態(tài)能量動量張量后的計算結(jié)果表明，愛因斯坦引力場方程不可能用來描述均勻且各向同性膨脹的宇宙，現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)面臨基礎(chǔ)缺失真正的危機(jī)。1.英國物理學(xué)家阿瑟·米恩1943年指出，利用牛頓引力理論可以很簡單地導(dǎo)出相同的弗里德曼方程方程，其中不含任何相對論修正因子。因此弗里德曼方程實際上與牛頓引力的運動方程等價，不是相對論意義上的運動方程。只能用于低速條件下的宇宙過程，不能用于高紅移超新星等涉及高速膨脹的宇宙過程。2.按目前的理解，羅伯遜—沃克度規(guī)具有常數(shù)曲率k，宇宙的空間被認(rèn)為是平坦的具有k=0。然而嚴(yán)格按黎曼幾何曲率公式計算，尺度因子R(t)與時間有關(guān)時羅伯遜—沃克度規(guī)沒有常數(shù)曲率。也就是說按照愛因斯坦引力理論，膨脹的宇宙空間就不可能是平坦的。計算表明只要存在非常小的曲率（數(shù)量級為10的負(fù)36次方），就可以解釋超新星的高紅移，從而不需要暗能量的假設(shè)。3.按照羅伯遜—沃克型度規(guī)，天體在膨脹宇宙中發(fā)出的光滿足的是牛頓力學(xué)的伽利略速度相加規(guī)則，而不是相對論的愛因斯坦速度相加規(guī)則!這違背狹義相對論的光速不變原理，與所有現(xiàn)代物理實驗和天文觀察相矛盾的。4.現(xiàn)有宇宙學(xué)采用隨動坐標(biāo)和靜態(tài)能量動量張量張量構(gòu)造運動方程，這也是不合理的。由于觀察者與膨脹宇宙物質(zhì)之間實際上存在運動速度，宇宙運動方程中應(yīng)當(dāng)采用動態(tài)的能量動量張量。如果考慮宇宙物質(zhì)實際存在的運動速度，也可能解釋超星系的高紅移。我們實際上有很多方法解釋超星系的高紅移，完全不需要暗能量和宇宙就加速膨脹的假設(shè)?！傲孔恿W(xué)位形空間全同多粒子系綜解釋”內(nèi)容簡介1.證明經(jīng)典宏觀粒子也可以用幾率振幅函數(shù)和算符來描述的方式，滿足的運動方程與量子力學(xué)運動方程類似。差別在于量子力學(xué)的幾率波運動方程是斯特姆—劉維型方程，有分立本征解。經(jīng)典粒子的幾率波運動方程不是斯特姆—劉維型方程，沒有分立解。此外，經(jīng)典粒子的幾率波函數(shù)沒有全同交換對稱性，微觀粒子的波函數(shù)有交換對稱性。2．由于歸一化條件的限制，量子力學(xué)多粒子系統(tǒng)的幾率波函數(shù)必須建立在高維位形空間中。這是用幾率概念來描述的物理理論必須遵守的數(shù)學(xué)規(guī)則，量子力學(xué)也不能例外。3.考慮微觀粒子的位形空間描述和波函數(shù)全同交換對稱性后，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)被擴(kuò)大。一個N粒子系統(tǒng)在3N位形空間要用N!個等位粒子來描述。將3N維位形空間通過積分壓縮成三維空間，意味著一個微觀粒子要用N!個等位粒子來描述，或者說粒子被彌散成波狀分布。由此就可以揭示微觀粒子的波動性的本質(zhì)，它起源于波函數(shù)在位形空間的全同對稱性。4.經(jīng)典宏觀粒子用幾率波和算符來描述后，同樣存在類似的測不準(zhǔn)關(guān)系。難道經(jīng)典粒子也測不準(zhǔn)？事實上在量子力學(xué)嚴(yán)格導(dǎo)出的測不準(zhǔn)關(guān)系中，所有的物理量都是平均值，根本就沒有什么瞬時值，精確值和測量值，哪里來的測不準(zhǔn)？量子力學(xué)的測不準(zhǔn)關(guān)系實際上是共軛算符均方差之間的統(tǒng)計關(guān)系，或者說是兩個不同物理量的漲落統(tǒng)計關(guān)系?，F(xiàn)有量子力學(xué)對測不準(zhǔn)關(guān)系的理解完全是誤解，微觀粒子根本不存在量子力學(xué)正統(tǒng)解釋所認(rèn)為的不確定關(guān)系。5.量子力學(xué)與量子場論應(yīng)當(dāng)是一脈相承的，量子力學(xué)中所謂的單粒子波函數(shù)描述的是三維空間中N!個等位粒子的幾率波函數(shù)，其中的坐標(biāo)x是場的坐標(biāo)，不是某個粒子的坐標(biāo)。場是宏觀概念，不是微觀觀念。量子力學(xué)正統(tǒng)解釋所謂的一個波包崩塌成一個粒子，實際上是位形空間中的一個幾率波被轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實空間中一個粒子。它只是描述方式的轉(zhuǎn)換，并不代表真實的物理過程。6.我們有兩種等價的方式描述微觀粒子的衍射和干涉現(xiàn)象。第一種是經(jīng)典理論中宏觀波的疊加方式，此時不考慮粒子與環(huán)境的相互作用作用。第二種是量子力學(xué)運動方程的微觀描述方式，此時要考慮粒子與環(huán)境的相互作用。第一種描述方式是唯象的，非本質(zhì)的。第二種是本質(zhì)的，通過這種方式可以闡明微觀粒子波動性的本質(zhì)，證明微觀粒子的本質(zhì)是粒子性的，徹底消除波粒二象性徉謬。7.福勒烯C(60)分子的干涉實驗顯示，經(jīng)典宏觀粒子也可能存在所謂的波動現(xiàn)象。事實上只要相互作用力的形式合適，我們也可以用使?jié)M足經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)劉維方程的幾率密度函數(shù)產(chǎn)生衍射和干涉條紋分布，并不一定非要用幾率振幅函數(shù)疊加的描述方式不可，這才是福勒烯C(60)分子干涉現(xiàn)象的本質(zhì)。如果相互作用的形式不合適，即使存在波的疊加，也不會產(chǎn)生干涉，就如光的“鬼干涉”現(xiàn)象。8.從微觀粒子波函數(shù)的全同性對稱性可以導(dǎo)出波函數(shù)的疊加原理，前者涵蓋后者具有更廣延的意義，量子力學(xué)的基本假設(shè)可減少一條。9.量子力學(xué)是與經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)平行的系綜理論，不是描述單個粒子的理論。量子純系綜起源于微觀粒子波函數(shù)的全同對稱性交換，它的嚴(yán)格數(shù)學(xué)定義就是全同粒子對稱性波函數(shù)，或量子力學(xué)希爾伯特空間中的態(tài)矢量波函數(shù)。10.量子糾纏實際上是波函數(shù)全同對稱性交換的結(jié)果，不同粒子之間的糾纏也存在波函數(shù)全同對稱性交換的背景。量子糾纏觀察不存在非定域關(guān)聯(lián)和破壞因果關(guān)系的問題。薛定諤卾貓徉謬本來不存在，因為貓是宏觀物體，其波函數(shù)不存在全同對稱性，無法寫成糾纏態(tài)的形式。11.所謂量子力學(xué)多世界解釋，不同的世界實際上對應(yīng)于量子系綜里的不同系統(tǒng)。它們定義在不同的位形空間，通過全同對稱性交換而產(chǎn)生，相互間存在關(guān)聯(lián)，實際上是不獨立的。12量子力學(xué)是建立在高維位形空間的，描述大量微觀粒子的系綜理論。它是與經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)對應(yīng)的理論，而不是描述單個微觀粒子與經(jīng)典動力學(xué)對應(yīng)的理論。13.量子力學(xué)的路徑積分描述方式和量子場論的微擾論也都是建立在