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雷奕安
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从几个基本问题开始谈全局近似诠释
发布时间:2023-04-17点击次数:

按:此文为曾谨言老师纪念会议上发言的概要。

第一,量子力学为什么不好懂?该不该好懂?

没有任何一门科学需要额外的诠释。所有的科学概念,一开始都应该明确清楚地定义,所以没有诠释的必要。只有量子力学例外。甚至后面的量子场论都有更清晰的物理图像,不需要诠释。

第二,从退相干理论理解量子的形成过程

退相干理论上我博士毕业后着力了解的一个研究方向,它讨论从量子体系退化到经典体系的过程。传统的量子力学中并不讨论退相干,它隐含了物质波理想假定。

如果退相干将量子系统变成了经典系统,那么有没有一个反过程?也就是,量子系统的形成过程?decoherence vs coherencing? coherencing是怎么发生的?即,量子是怎么产生的?全局诠释认为量子是任何物理体系在所在边界条件下,理想相干出来的最终结果。

第三,薛定谔方程

薛定谔方程是量子力学公式体系的核心,但是它的物理意义不明显。薛定谔本人未做解释,所有的教科书也不解释。所以它只能当成一个假定。哥本哈根诠释为什么不提薛定谔方程?难道是个人恩怨?因为薛定谔本人极度厌恶哥本哈根诠释。

薛定谔方程流传的推导过程并不复杂,物理意义也不难分析出来。但是,解薛定谔方程跟解其它方程不同,同样有隐含的重要物理意义。

第四,量子力学与狭义相对论的关系

传统量子力学是非相对论的。 但是,所有基本相互作用都服从相对论的要求。狭义相对论导致因果律,即局域性原理。 

如果量子理论与相对论矛盾,谁更基本?更确切地,如果在因果律和局域性原理上不一致,谁的原则更基本?

最终当然以实验为准,但是,我们真的理解了实验了吗?有没有可能我们把非局域性实验理解错了?

第五,基本相互作用与基本粒子

量子力学是关于微观世界的理论,也就是应该讨论基本相互作用和基本粒子,但是量子力学中,所有基本粒子的概念都是波粒二象性。所有客体都是概率性的物质波函数,和在测量中表现的波粒二象性。

我们已经有了更基本的理论,即关于基本粒子及基本相互作用的理论。这些知识一直没有反映到量子力学中。基本粒子理论中的粒子和量子力学中的粒子定义不一致。比如电子,实验表明电子是球对称的,即电子具有除了波粒二象性和自旋之外的属性。

光子的概念是一个未解决的问题。

第六,量子纠缠

鬼魅般(Spooky)?本来就是非科学描述。所有专业人士都声称自己无法理解量子纠缠。

所有量子纠缠实验只牵涉电磁相互作用。而我们对电磁作用已经非常了解。只有电磁作用的量子纠缠为什么无法理解? 

没有任何量子纠缠实验证明,两次测量存在因果关系。为什么所有的专业人士都公开声称,一端的测量“引起”了另一端的变化?

如果光速无穷大,量子纠缠很好理解。

我们真的理解了量子纠缠实验了吗?仅从表观上解释,我们能理解普通的魔术吗?

第七,关于哥本哈根诠释

从来没有形成共识。对量子力学公式体系贡献最大的薛定谔,一直坚决反对哥本哈根诠释。还有爱因斯坦等。 多数教科书不讲哥本哈根诠释。 

调查表明,哥本哈根诠释在量子力学基础研究中,认可度很低。(国内不同)

当代坚定批评者:温伯格,霍夫特,斯莫林,彭罗斯,…… 

但是,我们没有能被广泛接受的替代诠释。

第八,全局诠释其实不应该叫做诠释

而应该叫做分析。因为全局诠释没有额外引进任何假定。

但是哥本哈根诠释做了全面的假定:量子化,物质波,薛定谔方程,波粒二象性,测量坍缩,波函数的概率性,……

全局诠释全面分析了已有的基本理论和基本概念:基本相互作用,光子的概念,薛定谔方程的物理意义(抽象性及隐含的非相对论性),波动模式的全局性和分立性,相互作用测量,……。得到了与其它物理尺度理论一致的理解。

全局诠释中的薛定谔方程

它对物质波做了抽象化(没有相互作用和物理量,只有维象势函数),隐含假定了光速(相互作用传播速度)无穷大,即非相对论假定。也假定了物质波是理想的(无色散,相速,群速概念),不同频率物质波完全独立(与其它频率正交)。

薛定谔方程是恒等式,是哈密顿量的算符形式,不是一般意义的方程。

解薛定谔方程是找符合边条件的本征模式。边条件不可或缺。

它是一个全局性方程,导致全局因果。

限制性边条件导致了能级分立,即量子化。

全局诠释中的量子纠缠

跟其它所有量子态一样,都是平凡的波动相关。

需要时间和全局条件建立(coherencing)。

是波动全局性的反映,不存在超距非局域性。

可以通过实验证实或证伪建立过程。

更多问题

什么是量子?为什么教科书中不直接定义量子?存在普朗克说的能量量子吗?注意普朗克本人否认了光子是能量量子。

为什么基本相互作用非常复杂,是非线性的。量子力学描述的系统远远更复杂,却是线性的?

概率是先验的,还是某种难以计算的确定性的体现?

什么是光子?为什么光子的发现者爱因斯坦说他不理解光子?

客观实在存在吗?为什么两种观点尖锐对立?有没有第三种可能?

同样是对我们所在世界的思考,唯心主义和唯物主义有没有可能是一回事?

决定论和非决定论呢? 还原论与整体论,……

量子力学究竟是什么?

复杂相互作用在复杂背景辐射场及全局限制条件下,理想的(光速无穷)最低阶的电磁震荡模式。

量子电动力学的全局零阶解。

由薛定谔方程给出。

不存在与经典物理和量子场论的鸿沟。

在原子分子尺度上,是很好的近似。

是确定的,但是考虑测量对客体的影响后,可以得到客观实在的相对性(不同于虚无主义,唯心论,和机械唯物论)。