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睁眼瞎说与咬文嚼字

已有 442 次阅读 2025-1-25 19:46 |系统分类:科普集锦

不管是科学研究,还是国际事务、社会关系等各个方面,现在网络上都流行睁眼瞎说,正方反方争论不休,莫衷一是。下面就基础物理学中的一些概念问题,也咬文嚼字一番,以期引起业内同仁们的注意。

量子(quantum是现代物理的重要概念,最早由德国物理学家普朗克在1900年提出,用于解释黑体辐射现象。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍,从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。

网络百科和AI的解释如下:量子是指微观粒子能量非连续变化的一个最小单元,即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。在量子力学中,许多物理量(如能量、角动量、自旋、电荷等)都是量子化的,即它们只能取某些特定的离散值,而不是连续变化的。这种不连续性是量子力学与经典物理的根本区别,主要表现在微观物理世界。

首先、陈述微观粒子能量非连续变化不是普遍成立的,例如核反应中的中微子能量谱就是连续的,加速器中带电粒子的能量增加也是连续增加的,同步辐射的能量也是连续谱。出现能量非连续变化的情况一定是带电粒子处于相对稳定的电磁场中形成了能级结构,此时该带电粒子能量状态就是离散化的。能量量子化的物理原因在于,带电的旋量场只有处于能量本征态上时才是亚稳定状态,此时才不与环境交换能量。因此,在外界看来带电粒子总是在某些能级间跳来跳去。弱作用没有能级结构和疏散渠道,因此能量是连续谱。

第二、量子也不是最小单位的概念,例如氢原子光谱就没有最小单位,倒是有一个最大的电离能级13.6eV。只有一维抛物线势中的带电粒子存在一个最小能量单位$\hbar\omega$,即便如此频率$\omega$也是一个可调的参量。第三、一个光量子也不是不可分割的,例如康普顿效应,一个高能光子与带电粒子相撞,就会变成一个低能光子和粒子的动能。光子量子化纯粹是发光物质的能级结构造成的,是一个被动的结果。物质都有特征谱是一个智慧的设计,让人能够看清并识别物体,欣赏五彩缤纷的世界。第四、角动量和自旋的量子化是与能量量子化紧密相关的,这与电荷基本单位是不同的概念,电荷是作用系数,和强、弱作用系数是同一个类型的概念。第五、不连续性也不是量子力学特有的概念,例如琴弦的音阶就是量子化的,不然你还到哪里欣赏音乐。

测不准原理是由德国物理学家海森堡1927年提出的。根据这个原理,微观客体的任何一对互为共轭的物理量,如坐标和动量,都不可能同时具有确定值,即不可能对它们的测量结果同时作出准确预言。

网络百科和AI的解释如下:测不准原理表明在量子系统中,某些物理量无法同时以绝对精确的方式测量。当我们试图测量一个粒子的某个物理量时,测量行为本身会对粒子产生干扰,导致测量的结果与粒子未被测量时的真实状态有所不同。由薛定谔方程可以推导出

$\Delta x\Delta p\ge \hbar/2$,      (1)

因此不能同时确定。这个公式揭示了一个关键事实:在量子世界中,所有物理量都不是绝对确定的。无论我们采用多么精密的测量方法,粒子状态本身就不存在绝对的确定性。测不准原理不仅仅是一个物理学原理,它对我们的世界观也有深远的影响。在这种世界观下,物理学家不再追求确定性,而是关注可能性。

薛定谔方程或者更为基本的Dirac方程都是明确无误的确定性方程,其中的坐标是关于时空的人为标签,而非粒子的坐标。量子力学从来就没有明确定义粒子的坐标,只有在求解类氢原子光谱时,明明白白地告知原子核精确地位于坐标原点而且动量为零,并准确求出了光谱和波函数。那么(1)式到底是什么意思呢?逻辑上的意义就是波函数的最小弥散度。由于我们关于粒子的基本信息除了波函数外,其他概念都是派生出来的次级概念,坐标和动量也不能例外。基本粒子本来就不是奇性的点粒子,没有定义坐标就讨论测量误差违反逻辑。除了把水搅浑,看不出(1)有任何实际用途。如果在求解类氢原子光谱时,引进原子核的位置和动量不确定性,不知还能求个啥子能级。

在《时空与坐标》中已经反复解释过,坐标系只是一个为了描述物理过程而预先设定的数学标签,不能与观测的物理过程混为一谈。动力学方程已经是关于物理系统的全息模型,有了粒子的旋量方程就有了粒子的一切。你可以怀疑这个方程可能不对,可能需要修正,但你不可以在承认这个方程正确的同时,却仍然节外生枝地说它是不确定的。

基本粒子标准模型的希格斯场能够给粒子产生质量,因此本质上是一个比引力和电磁场强大得多的相互作用场。但引力场和电磁场产生了翻天覆地的效应,而希格斯场却感知不到,这是一个不可言说的巨大反常。标准模型的拉格朗日量没有对应任何现实的物理系统,对这种反常现象视而不见,因此只能算是一个主观的唯象模型。从《几何代数与统一场论Ch6.3》可以看出,一个在短程强作用势中旋量场具有丰富的粒子谱,和强子谱相近。这表明标准模型可能只是在做实验数据拟合,而且效果还不怎么好。

总而言之,人人都可以提出观点和见解,但就是不能罔顾事实和违反逻辑,根据自己的主观需要而一味地睁眼瞎说。



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