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五、单粒子描述与多粒子描述
甲:量子理论中存在两种观点,一种观点认为波函数系与单个粒子相联系,薛定谔、克莱因-高登波动方程均是描述单个粒子的场方程;另一种观点认为波函数系与粒子的系综(指一大群相类似的体系的集合)相联系,薛定谔、克莱因-高登波动方程均是描述多个粒子的场方程。
乙:第一种观点是哥本哈根学派的观点,与单粒子实验相吻合。哥本哈根学派主张波函数的概率解释,基本哲学观点是粒子本体[10]。物理上采用的是质点模型。这里有几个难点,一是波函数是单粒子的概率分布,它是数学统计,数学波无法实现物理干涉;二是一个粒子如何同时通过双缝,分身术无法理解;三是必须假定粒子有内禀不确定性,这与宏观经验相矛盾。此外,二次量子化假设与粒子对应有一个连续物质场,波函数是对场的状态的描述。场是全域分布的,物质场在测量中如何演变成局域粒子?量子跃迁与量子场真空态粒子的产生与堙灭,并没有充分展示相应的物理机制。量子坍缩违反相对论,一直被爱因斯坦反对。我们已经指出,物质场假设在二次量子化中通过粒子数的统计分布,物质场不知不觉转回到数学场(统计函数)。物质场假说没有逃脱哥本哈根学派为自已设计的逻辑悖论。假设与粒子对应有一个连续物质场,在质点模型下没有解决哥本哈根学派几率解释存在的根本矛盾。
第二种观点系综解释在前苏联占主流地位,“文革”前中国学者也都讲系综解释,系综解释中一个粒子同时通过双缝的问题不存在,但单粒子双缝实验自相干现象理论却无法包容。此外系综解释中的波函数明显地就是多粒子的统计分布函数,基本哲学观念属粒子本体也很明确,场也是明显的数学分布场,系综解释不需要物质场概念,物质场假设纯属多余。而且量子力学统计系综还要包括测量仪器,这就把问题变得更复杂。
这些问题在量子场论中并没有解决!量子场需要完全抛弃波函数概率解释,把量子力学的波动方程看成经典波动场方程,对波函数ψ做了物质场理解,属场本体;而规范场又把波函数ψ看作纯数学概率函数,属粒子本体;路径积分的数学方法则明显是以粒子本体为基础,讨论粒子路径的概率分布,由此可算出总的几率幅,但‘用到的量都是经典的而不是算符’。同一物理所指物理本质却变化无常,这难道算问题解决了吗?如今在一些物理学者中有一种流行做法,将上述难点弃之不问,干脆不提微观客体的波粒二象性,只管计算与实验的对应,在数学美中自我淘醉,我认为这是一种逃僻矛盾的无奈。
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