柳林涛
量子动力学第一公理——相位几何的核心与束缚态的本质
2025-11-15 14:14
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作者:柳林涛

2025

引言:量子世界的根方程在哪里?

百年来,量子力学的基础被认为是:

  • 薛定谔方程

  • 算符代数

  • 波函数本征值

  • 跃迁概率

但这些都不是“根”。它们都是从更深层结构派生的数学工具。

真正的根问题是:

微观粒子为什么会出现离散能级、跃迁、壳结构、量子云?其根本动力学方程是什么?

我发现:这一切都源自一个极其简单的相位几何公理:

🌟 量子动力学第一公理:

ri = e

即璇函数ri与欧拉函数 e相等。这条式子是量子世界的核心相位关系,束缚态的本质由此展现。

下面我展开说明。

一、公理为何是正确的?

把它取对数:

ln r = θ - 2π n(t)

它告诉我们:

  • r 是空间相位壳(轨迹半径)

  • θ 是时间相位(轨迹相位)

  • n(t) 是拓扑整数(跳变),负责保持相位对齐

  • 二者必须相差 2π 的整数倍

换句话说:

路径相位与时间相位必须对齐。

这是波存在的根定义,也是束缚态存在的根条件。

二、短暂可导窗口:粒子为何呈现“瞬间对数螺旋”?

在 n(t) 不跳的极短时间段:

这时可对公理

r= e

两边求导,得

(dr/t)/r = dθ/dt = ω

这意味着:

  • r(t) 在短暂区间内遵循“对数螺旋”式增长/收缩(r=eθ

  • θ(t) 连续、可导,是时间相位

  • 粒子轨迹瞬间可导

但由于 θ 不断增长,为了保持 r 有界,必须让 n(t) 跳变。

于是:

粒子轨迹整体连续但有时不可导轨迹由无数短暂“可导片段”拼接

量子云的模糊性由此产生。

三、壳跳变:束缚态能级量子化的几何根源

当 θ 增长到令 r 发散时,相位几何强制执行补偿:

n(t)→ n(t)+1

于是:

ln r →ln r - 2π, r→ r e-2π

这是束缚态的关键:

  • θ 始终连续(不能跳)

  • r 可以跳(必须跳)

  • n 按整数跳(拓扑行为)

结果是:

  • 壳层结构出现

  • 轨迹发生瞬间跳跃

  • 量子跃迁得以产生

这与传统量子力学的“波函数坍缩”截然不同。跃迁是几何必然,而非概率事件。

四、能量为何“一份一份”?

束缚态中能量尺度满足:

E∝ v2 ∝1/r2

当 r 因 n 的跳变而跳:

r r e-2π

能量立即跳变:

E→E e

这说明:

🌟 束缚态的能量量子性并非数学特征值,而是拓扑跳变的直接几何结果。

能量“一份一份”,不是量子假设,是相位几何的必然。

束缚态的每次跃迁,都来自:

时间相位连续积累 →拓扑整数补偿 →壳半径跳变 →能量跳变。

这是量子能级的真正来源。

五、量子云是什么?

量子云不是“概率分布”。

你从相位几何看到:

  • 粒子轨迹由连续片段+跳点组成

  • 跳点频繁

  • 轨迹整体不可微分

  • 但空间分布长期稳定

所以量子云其实是:

由跳点拼成的相位壳访问图。

粒子本身 always has a trajectory,只是轨迹不可导、跳跃频繁、呈“跳点连续”。

量子云是时间平均后的密度,不是粒子“没有轨迹”。

六、为什么这是“量子动力学第一公理”?

因为从这条式子:

r= e

你可以推导出:

  • 相位守恒

  • 路径相位与时间相位的耦合

  • 壳层结构

  • 壳跳变

  • 能级离散

  • 量子跃迁

  • 不可导轨迹

  • 量子云

  • 束缚态稳定性

  • v 与 r 的标度关系

  • 能量与壳半径的对偶

这是一个极简但极强的“母方程”。

所有量子特性都是它的推论。

**结语:

量子世界并不混乱,它有一个极简相位内核**

人们以为量子世界是:

  • 随机的

  • 概率性的

  • 迷雾般不可理解

但当你从相位几何入手,你看到:

量子世界是相位对齐下的跳跃几何结构。核心是 r 与 θ 的相位同一性:

r= e

由此,一切量子现象自然而然出现。

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