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全国量子力学基础专题讨论会(2014武汉)

发布时间:2014-11-24 03:45

      全国量子力学基础专题讨论会(2014武汉)于2014年11月8日-10日在华中科技大学召开,会议由华中科技大学主办,湖北省自然辩证法研究会协办。应邀到会的有:华中科技大学,湖南大学,北京师范大学,上海师范大学,中国石油大学,湖北第二师范学院,华南理工大学,武汉大学等高校从事量子力学、量子力学基础研究与教学的专家学者及少数有兴趣的博士生参加。另有几位学者,因急事临时缺席,通过电话、电邮预祝大会取得圆满成功。《现代物理》杂志派编辑列席了会议。

      大会除集中热烈讨论了赵国求教授倡导的《双4维时空量子力学描述》及《双4维时空中物质波规范变换及相对论与量子力学的内在联系》等专题报告外,还对应邀专家、学者的学术报告进行了热烈的讨论。本次学术讨论会未安排任何参观、旅游项目,使学术讨论会回归到了它的严肃学术探讨的本性。会议秉承知无不言,言无不尽,百花齐放,百家争鸣,以理服人的原则,争论的热烈、激动、欢快程度令人终身难忘。

      赵国求研究员在《双4维时空量子力学描述与波函数的本体论基础》一文中指出:微观客体既是粒子又是波,点粒子(质点)模型不适用。描述微观客体的运动,需要拓展时空的定义,找回质点模型隐藏的空间自由度。微观客体是“转动的场物质球”,其表面曲率连同它在三维现象空间的映射共有四个自由度,由复相空间虚部4维曲率坐标来描述;微观客体在实时空中的位置,由复相空间实部4维坐标来描述。波函数描述场物质球的旋转与运动,物质波传播微观客体空间结构和场物质密度分布的波动信息。物质波是物理波,但与概率波可以相互转换,微观客体的非点特性是量子力学中概率分布的物理源头。物质波应与电磁波一样具有通讯应用价值。

      在《双4维时空中物质波的规范变换及量子力学与相对论内在联系新探》一文中,赵国求认为:微观客体及场的作用能量、动量量子化,必然造成量子跃迁的“突变”性和相互作用的间断性。定态波函ψ(x)是截断、删除(忽略)了本征态之间连续作用的状态波函数[6],将微观客体的连续受力运动处理成间断的自由运动。这样,定态波函数ψ(x)可以分解成微观客体的各种自由运动状态——本征态(平面波)ψn(x)的叠加。建在本征态上的坐标系是惯性系,由本征态之间的关系,将引导出惯性系之间的关系。考虑连续作用的介入,能量、动量量子化消失,惯性系将过渡为非惯性系,量子力学可与广义相对论建立内在联系。

      规范变换中参与变换的场量——物质波是实在的物理波,不是概率波。自由微观客体从整体规范变换过渡到局域规范变换,微观客体受力状况发生了变化(有连续作用力的介入),运动状态发生了变化,结构形状发生了变化。局域规范变换中,通过协变导数引进规范场,尽管体现了场与微观客体的相互作用,但那是让微观客体恢复自由状态,实现规范不变性引进的抵消作用。由此,我们可以从本征态的惯性系到非惯性系的过渡中为相对论与量子力学的统一找到一条可能的新的认识通道。

      到会专家学者对赵国求教授的报告进行了热烈的讨论。中国石油大学博士生导师门福殿教授指出:赵先生的报告立足于用相对论研究量子力学基本原理以下的深层次问题,力求从更高层次上解释量子力学的理论基础,并探索相对论与量子力学的内在联系。这项研究涉及哲学、物理学、数学,是一个综合性、开创性的大课题。该研究最后给出了量子力学的波动是物质波(实在论)的解释,可用双4维复空间来表达,而且对应于物质的密度。研究中的思维方法及其结论很有启发意义。从研究趋势看,赵先生试图将现行的量子力学的几率形式演变到相对论构架下的决定论形式,该工作必将对量子力学基础理论更深入、更普遍的研究产生积极影响。湖南大学博士生导师陈克求教授认为:对量子力学中波函数物理本质的理解,一直是量子力学基础中的有争议的问题之一。赵教授的报告别开生面,用“场物质球模型”代替“点”模型,引进复空间,利用洛伦兹变换推导出物质波平面波波函数,从物理上论证物质波是物理波,颇具新意;报告对量子测量中概率事件的本质来源,给予了数学上的论证,是一个有益的启示;利用新模型对电子、质子、中子自旋磁矩的计算,简捷、明了;建议补充资料独立成文发表,以便引起专家和读者的讨论。总之,报告对量子力学中的基础问题提出了新的见解,有助于对量子力学基础性问题的理解和探索。上海师范大学博士生导师殷业教授评论说:赵国求老师的“双4维时空量子力学描述”作为一种量子力学的新解释有许多可取的方面,例如:用球模型代替点模型,更能反映客观粒子的真实情况,并能就粒子自旋给出一个合理的物理解释,这些优点说明这一模型有它的长处,建议赵教授继续研究,不断完善,并能给出不同于其它解释的预见,以便通过实验检验理论的正确性。北京师范大学博士生导师张涛教授评论:用非点模型来描述微观物质运动是一个有益的尝试,“双4维时空量子力学描述”研究已经取得令人欣慰的结果,相信经过进一步完善和发展后,该理论能够在物理学界中站稳脚跟。湖北第二师范学院研究生导师刘明教授评论:微观客体是“转动的场物质球”模型有望对自旋概念给出合理解释;该理论预测,物质波应与电磁波一样具有通讯应用价值,值得重视;赵国求教授几十年如一日对量子物理本源问题进行不懈的探究,其科学精神和探究的深度和广度令人敬佩,其报告对从事量子力学教学和研究的一线教师很有启发,开阔了思路,拓宽了视野;小范围集中深入讨论量子力学基本问题的会议形式很好,热烈讨论碰撞出了思想火花和跨界合作意向,值得仿效。华中科技大学博士生导师李元杰教授评论:量子力学在数学上采用希尔伯特(Hillbert)空间处理,但它只使用了相位而模的大小没有意义。换言之,量子力学只用了一个单位球。赵国求的文章在希尔伯特空间的模上赋予一个曲率的意义,如果放在广义相对论的时空曲率框架内将是有重要研究价值的,即如何在实粒子的量子曲率与时空曲率之间建立某种定量的联系,当然,这是一项具有相当难度,而又具有相当意义的工作。华南理工大学博士生导师吴国林教授评论:赵国求提出的双四维时空的物质波模型是一个有意义的探索,它在一定程度上说明了量子力学概率的物质来源,这就是说,描述微观物质的波函数不是概率波或数学表示,而是有实实在在的具有物质意义或物理意义的波,它不同于经典波或经典粒子。这与我所主张的波函数具有实体结构实在性是相通的。武汉大学研究生导师李宏芳教授评论:赵国求研究员的“双4维时空量子力学描述”的研究给出了量子力学波函数的一种新理解。通过拓展微观客体运动的时空维度,抛弃了质点模型,赋予微观客体在双4维复相空间中的物理实在性,并为量子力学中的波函数表现出来的概率特性找到了深层的物理根源,有助于理解玻尔-爱因斯坦之争中的是非曲直。

      总之,专家学者普遍认为,通过这次报告和讨论进一步加深了对《双4维时空量子力学描述》的理解。《双4维时空量子力学描述》理论框架已经初步成形,本体论基础明晰,新理论从模型开始就与相对论保持一致,试图包容量子力学与相对论的目标明确,与广义相对论的协调似乎也看到了新的通道。物质波作为物理波,预言应有新的物理应用,这将是一个可喜的新探索。

      与会专家学者亦积极报告了自己的专题研究项目。殷业教授报告:《爱因斯坦和玻尔的世纪之争及EPR问题 》。他认为,相对论和量子力学不能同时为真,已是学术界的共识,而其原因仍是悬而未决的问题。将复杂问题分解为最简单问题进行研究是科学研究的常用方法,无外力作用物体的运动是力学中的最简问题,这种运动称为惯性运动或自然运动,亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦四位历史上最伟大的物理学家都研究过自然运动。这里试图从对惯性定律的分析中寻找到解决EPR问题的方法。研究了相对论中的自然运动和引力几何化问题,讨论了爱因斯坦和玻尔关于量子力学解释的争论,最后用惯性起源的马赫原理给出了解释EPR问题的一种可能方法。门福殿教授报告:《动量表象中一维无限深势阱的分析》。门教授的报告是在动量表象中讨论一维无限深势阱问题,分析其几率分布的特征及其两种变化趋势,并探讨朗道与泡利理论的关联以及产生自洽性争论的原因。报告认为, 在基态,朗道的理论与泡利的结论的差别最大。严格说来,无论是量子数n增大的趋势,还是势阱宽度2a增大的趋势,朗道的结论都不会过渡到泡利的双动量结论。但两种趋势比较而言,从主极大的相对动量宽度来看,量子数n愈大,相对动量宽度愈窄,似乎是n增大的趋势能与泡利结论更接近。只有同时增大量子数n和势阱宽度2a, 朗道的结论才会真正过渡到泡利的双动量结论。 报告指出,对一维无限深势阱中动量取值问题引发的量子力学理论自洽性的争论, 源于对表象概念的认识。 对于具体的量子力学问题,确实有一个表象的选择问题,我们可根据不同的需求选取合适的表象,这对于解决量子力学的具体问题是很重要的。张涛教授报告:《光电效应的粒子与波动判据研究》。《光电效应的粒子与波动判据研究》说明了根据曲率波理论来判断粒子间相互作用时粒子的波动性和粒子性的方法,分析了粒子相互作用的几种情况,运用上述方法判断了粒子应表现为何种性质(波动性还是粒子性),判断结果与实验现象很好符合。本文工作表明了曲率波理论的正确性及其应用价值。李元杰教授的报告:《对狭义相对论光速不变原理的一个补充》。自从爱因斯坦狭义相对论诞生以来,不断有超光速的理论和实验与之挑战,特别是现代许多高精实验都表明超光速存在是客观事实。然而,爱因斯坦狭义相对论的许多结论也是被实验精确验证了的,尤其是洛伦兹不变性几乎成为判断物理学定律的试金石。实际上,只需对爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理略加补充,以上的矛盾与冲突都将烟消云散。现有的所有实验发现丝毫不能证明量子力学与狭义相对论是错误的,恰恰相反,它们却再次充分证明了量子力学与狭义相对论都是正确的。吴国林教授报告:《波函数的现象学审视》、《论波函数的实在性》。他认为,波函数的实在性可以通过一系列判据来进行检验。首先是可观察性标准,这是指原则上的可观察性。其二是因果效应标准,这是说理论实体就是可观察现象的原因,没有这一理论实体,就不可能有相应观察现象。第三是语义标准,这是指科学理论与科学概念之间没有逻辑矛盾,科学理论或科学概念都有直接或间接的观测意义,理论或概念必然逻辑地包含了“实在的”或“存在的”实体。波函数是量子实在与量子信息的统一,且是实体结构实在的。

      学术上的激烈争论碰出了新的火花,多位学者发现他们的研究并不是孤立的,而是有相互的交集,不但理论上的,还有技术层面的,因此,交流中就决定了合作意向。学者们普遍认为,参加这次学术讨论,收获颇丰,不虚此行。赵国求对参会学者的积极参与和热烈讨论致以谢意。

      学术讨论会议一开始,赵国求简短地介绍了课题研究的发展历史及取得的进展,介绍了《双4维时空量子力学描述》一文获2014年湖北省自然科学论文一等奖的严格评审过程,对近50年来各个时期参与讨论的国内外学者、专家及相关领导在课题研究中的推动作用和贡献给予了充分的肯定,对黄明强博士在中-英文翻译中付出的巨大劳动表示感谢。

      大会秘书组对华中科技大学、湖北省自然辩证法研究会相关领导的大力支持与帮助表示感谢,对赵国求教授在会议组织与召开中付出的辛勤劳动表示敬意。大会鼓励学者、专家向《现代物理》杂志投稿。最后,全体参会学者,鼓掌祝贺讨论会圆满成功。

大会秘书组:赵国求
2014年11月18日