德布罗意的非线性波动力学

除了爱因斯坦被人誉为“哲学家和科学家”外,还有两位诺贝尔奖得主被人誉为“思想家和物理学家”,其中一位是尼耳斯·玻尔,另一位就是路易·德布罗意(Louis de Broglie)亲王。玻尔是“正统”量子力学纯几率诠释哥本哈根学派的领袖,德布罗意则是“非正统”波动力学因果诠释“法兰西学派”的创始人。德布罗意性格内向儒雅,很少走出国门。他作为思想家到底在思考些什么呢?他在追求一个什么样的目标呢?他与玻尔的分歧到底在哪里呢?     

告别测不准原理,欢迎量子缠结的到来:测不准的终结

爱因斯坦对玻尔,是科学上最著名的较量之一。在20世纪20年代后期和30年代前期,他们为物理学的未来而展开论战。爱因斯坦不能接受量子力学荒谬绝伦的无序性和不可知性,因此他设正了一连串精巧的思维实验来攻击这个理论。但是每当他似乎揭开了量子论核心问题上的不一致性时,玻尔（NichsBohr）却证明爱因斯坦是错误的。尽管量子力学有那些不尽如人意的成分,它还是获胜了。玻尔是用海森伯（WernerHeisedberg）的测不准原理来不断挫败爱因斯坦的进攻的。按照海森伯的原理,测量一电子或任何别的量子粒子的位置,就会扰乱它的动量Z而测量它…     

两位科学巨人的争论(续)

四、关于“波包的缩编”的话题在20世纪20年代，当量子理论的作用开始充分显露之时，一股强烈的震惊与迷惑在物理学家中间回响。然而，如前所述，在量子理论发展的早期曾起过重要作用的爱因斯坦，却成为抨击破尔所坚持的量子理论的急先锋。爱因斯坦到1955年谢世，还依旧坚信量子理论的表述形式中缺少一种实质性成分。爱因斯坦生前反复试图证明量子理论的不完全性，提出许多很有见地的论据，但每次都被尼·玻尔雅致而有说服力地反驳掉，看来爱因斯坦驱除原子中幽灵的探索近乎徒劳。然而，量子论战远未消失，阿莱因·阿斯派克特的实验将这种论…     

索耳未和第一届索耳未会议的始末

本世纪伊始,在德国物理学会的一次会议(1900年12月24日)上,普朗克宣读了他的论文《论正常光谱的能量分布定律的理论》,首次把作用量子的概念引入物理学.这一发现揭示了原子过程中的一种整体性特点,这是完全超出经典物理概念之外的,甚至超越了事物有限可分这一古代学说.但是,在量子论诞生以后的五年里,它一直是普朗克的私人领地.从     

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     

新世纪伊始的物理学思考

本文以历史的眼光总结了经典物理、量子物理的六次综合,以及伴随而来的理论创新和凝炼而成的思想精华.着重论述了相对论、量子论及其形式结合对现代科技之发展、现代自然观之变革的深远影响,并且说明了新世纪乃物理学应用的世纪.     

奇妙的微观世界

我们生活着的这个世界,可分三个层次:宇观、宏观和微观世界。人的感官只能感受到人们居住着的宏观世界;对宇观世界,我们的视线所不及,那是一个动辄几十万光年的区域;而对微观世界,则又看不见,那里活跃着组成我们宏观世界的砖块——分子、原子、亚原子、粒子。借助现代技术手段,我们能看清金属表面的原子结构,不过对微观世界特性的了解,还得依赖于20世纪初建立起来的量子理论。上个世纪出现的两大物理理论:量子论和相对论(前者描绘微观世界,后者则为宇观世界),为现代科技奠定了理论基础。量子论告诉我们的微观世界,实在令人惊讶!例如波粒两象…     

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     

宇宙中最奇怪的事物:量子缰结

量子(光子)缰结并非科学新闻,且已将此现象应用于技术,尽管如此,但对其本质的认识还是个谜。量子论的奠基人薛定根把缰结现象称之为量子理论的主要特性;爱因斯坦因无法解释,把它称之为“鬼魅行为”。那么量子(或光子)缰结究竟是怎么回事?简单地打个比喻,若有光子A和光子B相互缰结,即使两者相隔甚远(如几十亿光年),可是它们会产生即时的因果联系。譬如你打一下光子A,那个相离甚远的光子B会即时感到“痛”。不是说光速(30万公里/秒)是宇宙中的最高速度吗?那么它们是如何取得即时的联系?目前尚无答案。虽然在理论上早就出现量子缰结,不过迄今…     

行星原子

当量子理论最初正在发展的时候,玻尔提出一个原子模型,这样的原子有分立的电子,象行星围绕太阳运动一样围绕着原子核在轨道上运转,他的原子是以允许一个电子仅仅占据所有可能轨道中一个特定的次轨道而“量子化”的,后来量子力学或波动力学把电子散布成几率云,消除了电子象一个粒子一样作经典轨道运动的概念,然而,双电子原子光谱学最近的发展至少已经恢复玻尔最初概念的     

美哉物理(五)——量子概念 新物理学之灵魂

跨入新的千年纪元，恰逢量子物理的百年诞辰。此新物理学跌宕豪放的世纪史诗，以涵意深邃莫测的“量子”为标题，由被称作“量子论之父”的普朗克和爱因斯坦写就灿若晨星的美妙序篇，经过整整一个世纪众多优秀物理学家的悉心构思和尽情吟唱，已成为科学史上最精彩的华章佳作。 量子概念是一个“伟大的创造性概念”，非常微小的普朗克常数则是其定量标志；此概念突破了经典物理的概念框架，从而导致二十世纪新物理学的概念结构、理论体系和新物质观念的崛起、发展和日益完善。量子概念可谓新物理学之灵魂：它是作为新物理学之基础的首要概念…     

时间机器:幻想还是礼物?

时间机器本来是科学幻想,但在广义相对论,量子场论中出现了虫洞与封闭类时线,似乎暗示着未来的文明世界能够向我们赠送时间机器.但是,有关封闭类时线,负能物质的讨论,恰好是在不同的理论框架中进行的,在统一的量子引力论出现以前,从一个物理理论中预言时间机器的可能性,在涉及到另外一个与其不通约或不相容的物理理论时,会变得失去意义或得出自相矛盾的结论.时间机器内在的因果反常,正是广义相对论中封闭类时线的常规理解与体现常识的热力学不相协调的一个理论证明.通过引力场中热现象与量子现象的分析,可以发现在广义相对论中,封闭类时线来源于各种视界的镜面效应.在量子论或量子场论中,封闭类时线起源于某种类似于负反馈的自组织机制,其中德布罗意指出的量子波动的内在时钟变量与作为坐标的外部时间的混同导致了符合自恰性原理的封闭类时线仿佛存在着.只有从热力学约束的角度重新理解相对论或量子论的反常特征,有关时间机器的因果反常的讨论,才会作为有趣的科幻小说或自相矛盾的废话,从物理学研究中排除掉.     

量子场世界图景的产生、发展与现状

引言 1900年人类要庆祝量子论诞生九十周年纪念,量子论是由普朗克在绝对黑体光谱的著名论文中奠基的.过去的几十年令人信服地显示了量子论蕴藏的巨大创造力.它彻底改变了我们的物理实在观念,导致形成一些原则上新的科研标准,推动了科技进步的急     

自然信息

零点能是从哪里来的描述原子这一微观世界的量子理论有着一些稀奇古怪的预言,其中之一是:每一立方厘米表观上是空无一物的空间都包含着巨大的能量。因为这一能量甚至在绝对零度时仍然存在,所以物理学家把它称为零点能。然而,虽然他们的理论预言了它应该存在,而且实验又证实了它确实存在,但是物理学家迄今还不能解答下面这个最为基本的问题:零点能是从哪里来的?     

量子力学的光辉八十年(三)

五、量子理论与相对论的结合、抵牾、互动从量子力学一量子场论一量子统一理论的八十年光辉历程,相对论始终是其渐次拓展的原动力之一;虽然它是经典物理理沦,与量子理论在思想观念和概念基础上相抵牾。况且,尽管种种量子理论都不是时空模型理论,但描绘原子和亚原子现象、描绘一切     

海森堡统一场论

今天我要讲一个理论,这个理论对于我是不熟悉的。同时,这个理论也不是一个完整的理论,我也没有足够的时间来详细地研究它,而且它本身也只是一个大纲。这个理论虽然也作了一些计算,但是初步的结果,远还没有完成。不过,今天我还是来介绍,因为我想它很有可能和实际是符合的,可能促使物理的理论向前跨一大步。最近二十多年来,基本粒子数目增长了很多,特别是制造了高能加速器以后。然而目前的量子理论要对这些现象加以处理是无能为力的。现在理论上的困难主要有下列两方面:     

D-维时空中的三次量子化

自Hartle和Hawking.Vilenkin在量子引力的框架中探讨宇宙的量子创生以来,量宇宙学已经历了3个发展阶段:(1)单个宇宙的量子理论,(2)Wormholes的机制及空间的拓变化,(3)多宇宙体系的量子理论,3次量子化-即宇宙量子场论.显然,研究这个时(≈10~(-43)S)宇宙的性质对我们完整地认识宇宙是十分重要的.     

基于弱测量与无相互作用测量的量子佯谬

<正>作为一个有效的数学工具,量子理论成功地描述了微观粒子世界的行为.然而,量子理论所描述的微观世界中的很多现象与基于日常逻辑的理解相违反,因此对于这个理论的解释困扰了无数的物理学者,而对于这些反常佯谬[1]的分析理解也构成了深入理解量子理论的一个重要课题. Bell不等式[2]及建立在局域实在论基础上的许多确定性等式的量子违背,是量子信息理论研究初期人们认识到量子理论违反经典逻辑的研究成果,     

真空不空解不开理还乱

真空，谁都知道并非真的空无一物，它是衬托。影响世界万物运动变化的物质背景。对于真空的复杂性，恐怕还鲜为人知、或知之不详；专业人员大多觉得这是一个解不开的难题。真空，早就被认作物理学的基本概念之一；随着物理学的发展，此概念自然在不断地演变。在量子场理论中，它已成为十分重要的角色；特别是对于场理论的统一性探讨，因其围绕对称性以及对称性破缺而展开，就更离不开这个概念了。￥ZZ经。隆真空服8鼻子。撤g壑。本文讨论的真空，实为物理真空的简称。这真空概念有经典和量子之分，暂且名其日‘’经典真空”和“量子真空”…     

遗传学、进化与理论生物学

在我们的这个世纪中,全新的普通物理学的世界图景,已经代替了旧物理学所描述的、可表示为康德决定论样式的世界图景。这个新的世界图景,暂时还没有正式的名称,因而它可以假定地称为量子——相对论的世界。因为这个世界建筑在现代量子物理学理论和相对论理论之上。新的世界图景,原则上不同于旧的世界图景。旧物理学的世界图景认为:每个最小的运动都含有整个世界的公式,我们此刻不能利用,只是不知道,或所知不足。没有信仰的自由和见解的自由:任何可