量子力学中的基本矛盾及其哲学本原--自然科学研究中“理性原则”的重新探讨⑤

如何为量子力学体系建立一个可信的哲学基础,是当今科学世界共同关注的一个重大问题。在即将出版的《量子力学形式逻辑反思与物理基础探析——自然科学研究中理性原则的重新探讨》一书中,将较为系统地讨论经典量子力学的一系列与形式逻辑以及哲学基础相关问题,从而在此基础上,重新构造一个与“量子跃变”本质内蕴的“离散特征”在形式逻辑上保持一致,并且,能够建立在一切科学理念上与包括“经典力     

Wheeler-de Witt方程的非局域性

目前的“量子宇宙论”基本方程,是将量子力学中以波函数(?)构成的能量—动量张量移入广义相对论Einstein场方程,或者是将广义相对论中的度规张量g_(?)代进量子力学Klein-Gordon波方程得到的。所谓“Wheeler-de Witt方程”就是由后一种方法得到的:     

Levinson定理及其在相对论量子力学中的推广

非相对论量子力学中的Levinson定理可叙述如下:一粒子在中心势场V(r)(满足条     

试论量子力学中的基本矛盾

每种运动形式的特殊本质是由它自身的矛盾特殊性所决定的,波粒二象性就是微客体所特有的主要矛盾,而量子力学正是一个关于微客体运动规律的理论,因此波粒二象性也就自然地成为量子力学中的基本矛盾。量子力学中最根本的基本假设和实验基础都是不能用逻辑推理的方法加以“证明”的,其客观真理性都只能通过实践来检验,但都可以由量子力学的研究对象——微客体本身的波粒二象性得到说明,这就是说,量子力学中的基本矛盾——波粒二象性,决定了量子力学的基本结构,它的存在和发展规定或影响着其它矛盾的存在和发展。     

值得关注的“量子比特”

据英国New Scientist，2007．196（2629）：16报道，根据量子力学，一锅由微观粒子组成的“量子汤”在被观察前处于各种概率线性叠加下的不确定状态．而确认这锅“汤”的“沸腾”状态有赖于观察者对它的“最终一瞥”。对于原子来说同样如此：当对其进行仔细观察时．它们竟然就不发生衰变!对于此项奇异性质的开发利用或许能帮助人们克服制造“量子计算机”中的最大障碍。     

量子场论中重整化纲领的形成(1949年以前的发展)

一、引言量子物理学史的研究,一般终止于1927年。其原因在于人们大抵认为,1927年问世的普遍变换理论和哥本哈根解释,标志着量子力学已经成为一门概念上完备的学问。可是,1927年以后出现的量子力学的合乎逻辑的发展,相对论性量子力学,特别     

组合希尔伯特空间和代数——量子力学的数学基础

冯·诺依曼在他的名著《量子力学的数学基础》的序言中盛赞了狄拉克量子力学体系的无比美妙,但又指出了其数学上不够严密,于是提出了可分希尔伯特空间的厄密算子理论作为量子力学的数学基础。可是其严密性还是成问题的。这可从下列考虑得到说明:微观系统的一个纯态被看作是希尔伯特空间中的一个与表象无关的矢量,而每一个表象提供了该空间的一套基矢;表象的变换相当于基矢的转动;     

黑洞附近的粒子生成

黑洞是从理论上推断其存在的一种奇异天体,其引力强大到任何物质包括光在内只要进入其范围就不能再脱离。黑洞不会发光,不可能直接观察到,但从理论上推断在其附近发生的量子力学过程,将引起粒子的自发生成,则可由观测来验证。黑洞的研究不仅是宇宙演化上的问题,也是对有关理论物理问题的探究与检验。下面介绍的两篇文章,一篇是从理论上探究黑洞,另一篇是从观察到的现象来推测是否黑洞。     

量子跃迁:“无用”研究背后的玄机

<正>自量子力学诞生以来,其数学形式,包括薛定谔方程本身都是精确可计算,并确定性地给出系统各种可能的本征状态。而历史上引起长期争论的焦点是以玻尔、海森堡为代表的哥本哈根学派的量子力学的统计诠释规则。这一规则认为,量子力学对客观世界的描述只能是统计性的,而不是确定性的,系统的客观状态应该是那些数学上允许的各种可能本征态的统计叠加,并隐含地假定系统在这些态之间的量子跃迁是随机且不连续的。     

"弦理论"真玄吗

探索自然界最基本的物质组成是人类孜孜以求的梦想,从麦克斯韦的电动力学到普朗克的量子力学,所有的物理理论都把物质世界的基本组分看作一些大大小小的“点粒子”,认为自然界的物质组成及其运动变化都可归结为这些“点粒子”的行为。     

爱因斯坦和量子力学

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱。爱因斯坦独自创立相对论已举世公认,但爱因斯坦对量子力学的贡献在流行的观点看来却无甚地位。《爱因斯坦和量子力学》一文从科学史角度阐明,爱因斯坦对作为量子力学基础的矩阵力学、波动力学、测不准关系和几率波解释的建立是作出了巨大贡献的。此文有助于读者了解爱因斯坦对量子力学建立所作出贡献的有关情况,以及爱因斯坦为寻求整个物理学的共同基础所作出的努力。本月14日是爱因斯坦诞生105周年,特刊此文,以志纪念。     

黑洞信息佯谬

与经典物理相比而言，量子物理的最大特点在于它是非决定论的。为此，尽管爱因斯坦为量子论的创建作出了重大贡献，他却一直不喜欢量子力学，尤其反对量子力学的哥本哈根诠释，并用这样一句话来表达自己的反感：“上帝不掷骰子。”霍金(S．Hawking)是一个将量子力学应用到黑洞理论中的始作俑者。霍金在     

路径积分、小波变换与爱因斯坦的完整量子力学理论

Feynman提出的量子力学的第三种理论——路径积分不仅包含了量子力学体系的全部信息,而且蕴藏着更深刻的理论内涵。“路径”的时空间隔涵义使其成为分形时空的基础,同样,时间、空间间隔使其可以定义粒子的速度。这意味着传播子中同时包纳了时空量和能量、动量。这一认识表明:完整的物理学是在坐标及其变化量定义的超系统参照系中的理论。这有可能是向着爱因斯坦所渴求的完整量子力学形式迈进的重要一步。基于路径积分的传播子可以给出一类窗口变换,窗口变换是比小波变换意义更广泛的一类变换。     

对不确定关系起源的若干评述

一九二六年夏,量子力学的状况可由两个叙述来概括。薛定谔证明了波动力学和矩阵力学的等效性,人们已不再对其数学的等效性抱有任何怀疑;但是,关于量子力学物理意义的解释问题却是众说纷纭。薛定谔从德布罗意的基本观点出发,把物质波同电磁波进行比较,认为它是三维空间中实际存在的、可测量的波。因此,他宁愿只讨论三维位形空间中(单粒子)的情况。他希望量子力学的无理性,尤其是量子跃迁,能完全避免出现在波动力学中。他     

心是全息图

心的科学并不是大脑的特权。来自物理学、数学的探讨引起了人们的注意。根据这些探讨,有些科学家认为关于心的研究似乎并不一定非要集中在脑的研究上。 首先是曾因发现了神经元的突触电位而获诺贝尔奖的一位大脑生理学家,在1989年发表的一篇论文中,阐述了“是量子力学的概率在控制着脑中的分子生物学程序”的论点,指出了量子力学的重要性,从而在科学界引起了一场争论。 接着是一位因研究太空黑洞而著名的英国数学家写了一本名为     

量子力学随机诠释的数学结构和物理学特征

由纳尔逊和德·拉·彭那首创,并曾得到德布罗意支持的量子力学随机诠释起源于玻姆的量子势诠释和马德隆—高林武彦的流体力学表象,它统一了布朗运动和量子力学的基本方程,并且建立起经典概率同量子概率之间的严格对应关系。这一诠释引起了许多物理猜测,并成为目前研究量子力学基础问题的热点之一,但其非局域特征最终令德布罗意大为失望。     

波动力学的兴起——纪念波动力学创立者L.德布罗意和E.薛定谔

波动力学这个术语,现已很少出现于通行的量子物理学教科书当中了,我们这个时代的人都不过将它看成是量子力学理论框架中一种描述的表象而已。但翻一翻历史,就可知道波动力学在量子理论的发展史上,实在是扮演了一个非同寻常的角色。二十年代中期,正当旧量子论“山穷水复疑无路”之时,是它首先异军突起,然后又与矩阵力学汇合一处,使量子论的发展进     

与史蒂文·温伯格的问与答

史蒂文·温伯格(Steven Weinberg),这位杰出理论物理学家的新量子力学教科书——《量子力学教程》——给这个领域带来了一个独特的视角,其中便包括了他对现有量子力学的解释感到不满●史蒂文·温伯格的研究领域覆盖了量子场论、基本粒子物理学以及宇宙学等内容。他同谢尔登·格拉肖(Sheldon Glashow)和阿卜杜勒·萨拉姆(Abdus Salam)一起,因对基本粒子标准模型的贡献而赢得了1979年的诺贝尔物     

物理学中规模最小的实验

物理学中规模最小的实验田学文编译美物理学家采用激光技术，将一个电子分成了两部分，并且观察到这两部分相互之间会发生干涉。据英国《新科学家》杂志报道，两位美国物理学家，在一个原子内，完成了量子力学中的一项经典实验，他们将一个电子分成了两部分，并且观察到了...     

量子力学中的隐变数

在经典物理学中,拉普拉斯的决定论曾经长期统治着人们的思想。然而,本世纪二十年代诞生了以哥本哈根学派为代表的量子力学理论。从本质上讲,描述微观世界过程的量子力学是一种概率的描述,和决定论是水火不相容的。这就引起了一些大物理学家的不满,认为可能存在定域性的决定论的隐变数,引起了长时期的争论。《量子力学中的隐变数》一文,就是对自1972年以来进行了九个物理实验来验证到底是量子力学理论正确还是隐变数理论正确的情况作了介绍。围绕着量子力学,科学家们争论了半个多世纪,还要继续争论下去,而科学也就是在这样的争论中发展着,拉普拉斯的决定论,在微观世界如此,在宏观世界也是一样。通过对各种复杂的非线性运动的准确估计,发现不论天上、地下还是人间,到处存在着混沌运动。诸如在旋涡星系引力场中运动的星体,地磁场方向的变换运动,流体力学中的热对流花样,生物群体中个体的数目随时代变化情况,以及量子力学与广义相对论中都存在着混沌运动。