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量子力学的本质.doc

量子力学的本质
摘要
在本文中，从逻辑的简单性出发，根据逻辑的简单性，得出和宇宙创生及演化、和相对论一致的量子力学的基本解释，这个解释完全否定了几率解释带来的超距作用，从逻辑上讲宇宙、物质、时空、物质的运动、以及相对论、量子力学统一起来。本文提出的量子力学的解释，满足逻辑上的简单性原则[/b]。
量子力学是上个世纪发展起来的理论，这个理论一开始就充满了疑惑，似乎量子理论的出现，在考验着人类的想象力，一个世纪以来，最优秀的物理学家，都对量子力学的本质进行过深刻的思考，而且还得出一些看似很奇怪的结论。但到目前为止，还没有人真正理解量子力学的本质。
科学理论首先面对的是各种试验，相对论和量子论经受住了各种试验的检验，在各种试验面前，人们被迫接受了量子力学的几率解释，但量子力学的本质是什么，还没有人说的清楚。同样是经受了各种试验的检验，相对论以及广义相对论在逻辑的简单性上，是极为优美的。而量子力学则不同，量子力学的几率解释，在逻辑上还是缺乏简单性，缺乏优美。在深刻的本质上，两种理论是有着非常尖锐的冲突,以至于相对论的缔造者，爱因斯坦一直想把量子力学用相对论中的逻辑解释，即现实性，局域性，但是没有成功。不过，爱因斯坦留给我们的最大遗产就是逻辑的简单性[/b]，用这个逻辑的简单性，完全可以把量子力学和相对论统一起来，而且量子力学的局域性和非局域性也可以得到完美的统一。在统一量子论和相对论的道路上，逻辑的简单性[/b]再一次取得了完美的胜利。
虽然广义相对论和量子力学取得了巨大成功，但还是有没有解决的问题，物质是什么？时空以什么方式存在？基本粒子是什么？引力系数和普朗克数为什么是这样的值？宇宙的起源是什么？这些问题，都本身超出了这两种最伟大的理论范围。只有尝试对这些问题进行统一的回答，将这些问题放到统一的一个逻辑结构中，才有可能真正理解量子力学的本质。
基本粒子、波函数、普朗克数，当然还有时空，这些构成了量子力学的基础，传统的量子力学，仅仅对波函数进行了几率解释，并没有考虑到基本粒子的内部运动，普朗克数的起源及变化，以及时空的存在方式，由于没有考虑到这些因素，几率解释仅仅在表象上正确，波粒二项性的本质，决不是几率波，而是有着更为深刻的内涵。把基本粒子的构成，时空的本质，以及普朗克数统一考虑，得到波函数的解释，才是真正的量子力学的本质。
普朗克数可以说是量子力学的根，没有普朗克数，就没有量子力学，但普朗克数为什么是这个值？而不是其他值。这个问题本身在量子力学之外，普朗克数的大小改变，对于量子力学的理论来讲，没有本质影响，仅仅是基本粒子的能量、大小变化了，对于量子力学来讲，普朗克数可以是任意的。同样的问题也存在在于广义相对论中，引力系数也不是由理论本身决定的，引力系数的大小，和理论无关，如果对于太阳系，引力大小，改变的仅仅是行星的轨道，那样，地球上的生物，要么热死，要么冻死。但是宇宙中的恒星太多了，那样庞大的数量，其他的类似太阳的恒星系，也会产生生命。
但是，从逻辑上的简单性讲，宇宙不应该有任意常数，普朗克数和引力系数都不会是任意的。引力系数的值如果改变一点，那我们的宇宙就会崩溃或者又收缩到一起，而现在我们观察到的宇宙，是在以临界速度膨胀，引力系数和宇宙的膨胀正好和谐。而普朗克数是决定微观粒子尺度的数值，对于宇宙来讲，这个值也并非是任意的，而是随着宇宙的演化，变成现在的数值。
下面的假设，在逻辑上应该是成立的，而且符合逻辑的简单性原则。[/b][/b]
宇宙开始之初，所有的常数都是归一化的，包括描述宇宙初态的场的振幅，普朗克数，引力系数。假设宇宙最初的能量为零，随着非对称因素的影响，这个零能量被变化分解为正能量和负能量，而正能量构成了我们的物质和时空，负能量形成了引力场。这样物质和时空的总能量正好和引力能量相等，导致的结果就是，引力系数和宇宙的膨胀正好相一致，而不是由上帝来调整引力系数，让二者达到平衡。
如果宇宙一开始完全处于对称状态，那宇宙演化的结果，还一定包含一个反宇宙，但事实不是这样。绝对对称的情况，不会发生，非对称的因素，是客观存在。比如宇宙之初，假设为有限状态，维数可以是任意的，这个条件自然就不是完全对称。即使假设这个宇宙初态角动量为零，那径向方向和切线方向也自然有区别，这个总角动量为零的初态，被分解为角动量为正的和负的叠加状态，然后分别形成自干涉，其结果导致在切线方向上的对称性也自然被破坏。普朗克数随着宇宙的自然膨胀，逐渐变小，在普朗克数逐渐变小的过程中，大量的稳定态的激发场出现，这些稳定态的激发场，构成了各种基本粒子，而基态的场相互干涉，形成了时空。普朗克数的大小和宇宙的尺度以及基本粒子的总数之间，是一种天然的和谐统一。宇宙中的物质及时空的总能量和引力能量相等，基本粒子的数量和普朗克数及宇宙的尺度直接相关。
随着宇宙的演化，普朗克数和引力系数逐渐变小，在普朗克数变小的过程中，大量的粒子被创生出来。普朗克数以及引力系数都是从宇宙演化的过程中得出，当然也就和宇宙的演化相和谐，而不必由外来的神去调整。引力系数、普朗克数、宇宙的尺度、宇宙中的物质总量、基本粒子的尺度，这些是包含在宇宙创生及演化过程的逻辑中。在宇宙的演化中，没有可以任意调整的参数。当然要求解宇宙的创生及演化，从理论计算上得出这些参数，也许是非常困难的事情（或许还不可能计算），但在逻辑的简单性上判断，这是唯一可能成功的道路。
时间和空间，在广义相对论的理论中，已经看出将时间、空间和物质统一在一起的眉目，但不完整，广义相对论处理的是宏观物体，和微观世界还有很大差别。要将物质、时空统一在一起，还得要借助量子力学。
时间和空间是场的基态，基本粒子是场的稳定激发态[/b]。
场的基态是不能被测量的，而我们的测量过程是，用另外一个粒子b和粒子a相互作用，从这两个粒子的相互作用过程，来确定粒子a的一组参数。
时空是场的基态，这个基态也不是静止不动的，而是时刻在变化，一个场可以按照傅立叶积分去分解成不同的波长的场的组合函数，而每一个波长函数由于边界条件不同，可以产生不同的干涉。
粒子a的内部运动，构成稳定态，这个稳定态的参数，就是这个粒子的内禀参数。粒子a的运动，等于粒子a的场与基态的场相互作用，然后产生粒子a的运动路径。注意，这时基态的场由于边界条件，已经自身产生了干涉，粒子a是和这个干涉后的场相互作用，形成运动轨迹，这个运动自然表现出波动性，而粒子a的内部稳定运动表现出的内禀参数，表现出粒子性。
微观粒子的粒子性和波动性，是两个不同层面的现象，微观粒子的粒子性来源于粒子的内部运动，而波动性来源于时空的自身干涉。
而传统的量子力学解释，是将粒子的波动性和粒子性强加于粒子本身，以至于导致逻辑上的矛盾。
在量子力学的几率解释中，波函数的塌缩和弥散，是极为矛盾的，另外，几率解释还导致超距相互作用，测量结果可以决定粒子的运动路径等奇怪的结论。
量子力学的本质，在这篇文章中，消除了量子力学的超距作用，成功的将量子力学纳入到逻辑的简单性中。
对于爱因斯坦以及追随者来讲，量子力学中的非定域性，也就是超距作用，是最难以接受的。面对这一点，爱因斯坦提出了种种想象试验，和波尔的论战，最终还是以失败告终。爱因斯坦（einstein）、波多斯基(podolsky)、罗森(rosen)提出的epr佯谬，最终的实验结果是量子力学是“非定域性”的。
阿哈朗诺夫(aharonov)和波姆（bohm）发现的a-b效应，也揭示这量子力学的“非定域性”。
其实，按照本文提出的解释，完全可以说明这些问题，微观粒子的粒子性和波动性，本来是两个不同的来源，而要将这两个不同来源的事物，放在同一个粒子上解释，自然就产生了非定域性的假象，epr试验和a-b效应，看似是非定域性的，其实是没有找到根源，而几率仅仅是表象，只在表象上正确，而非本质上正确。量子力学完全可以抛弃超距作用，和相对论的逻辑内在的统一。量子力学是符合局域性原则的，也没有任何超距作用，但表象上确实表现出了超距作用，那是因为粒子和波动本身就是两个事件，将两个事件放在同一个事物上自然产生了超距作用的假象。
粒子本身的结构和运动，符合局域性相互作用的原则，而基态（时空）的自身干涉，也同样符合局域性相互作用的原则，这是两种运动形式，粒子在时空中的运动，其实就是粒子自身的场和基态场（时空）相互作用的结果，而在这种相互作用之前的时间，基态场（时空）已经按照边界条件自身进行干涉。其最终的结果就是，粒子就是和这种已经发生了干涉的场相互作用，自然也会产生类似的干涉，这时表现出的就是波动性。
测量的本质[/b]，我们实际的测量，是用粒子b去和粒子a相互作用，然后根据相互作用的结果，去得知粒子a的参数，粒子a和粒子b同样要和基态场（时空）发生相互作用，基态场（时空）是不能被测量出来的，但这种基态场（时空）的波动性，同时要影响粒子a和粒子b，我们看到的只是粒子a和粒子b相互作用的结果，中间的过程，其实什么都测不到，如果进行测量，就改变了最终的结果。
双狭缝的实验解释，自从有了双狭缝试验，这个就成为粒子波粒之争的必须解释的问题。对于光子，一开始就有波动说和微粒说，最终还是统一为量子，这个量子既有波动性，又有粒子性。如果按照本文提出的量子力学的解释，双狭缝的存在，作为基态场（时空）的边界条件，已经使基态场（时空）自身发生了干涉，而作为试验用的光子、电子、中子、质子等各种粒子，其实都是在和这个已经发生干涉的场相互作用，从而形成了干涉条纹，表现出波动性。其实这个波动性，和粒子的运动无关，没有粒子经过的时候，这种基态场（时空）干涉照样存在，只不过是粒子的经过，把这种基态场（时空）的干涉表现出来而已。粒子的微粒性，实际上是粒子内部运动得特征表象，粒子的波动性，实际上是基态场（时空）的干涉结果。[/b][/b]
在epr试验中，粒子的纠缠态，表现出了非局域性的特征，这是爱因斯坦最不愿看到的，但实验结果确实如此。这个其实用本文的观点，很容易解释。粒子的微粒性和波动性本来就是两回事。在摆放各种试验设备时，等于给基态场（时空）设置了各种边界条件，当实验设备摆好时，基态场（时空）的边界条件也就确定了，基态场（时空）已经发生了干涉，这个过程和释放试验粒子无关。粒子的运动符合局域性和光速的限制，同样基态场（时空）的干涉也符合局域性和光速的限制。传统量子力学的几率解释，将这种基态场（时空）的波动性强加在粒子上，结果产生了矛盾的结果，产生了粒子的相干性是超光速的，非局域的错觉。这是将两个不同的现象（粒子性和波动性）强加于一体（粒子）的结果。而看似错觉的非局域性，以及超光速问题，用本文的解释，可以完全统一。最终，量子力学的本质，还是归于局域性和受到光速的限制，爱因斯坦的思想还是取得了最终的胜利。
在量子力学的几率解释中，波函数的塌缩和弥散，这个确实是令人费解的，在测量的时候，波函数塌缩，量子变成粒子，呈现出粒子性，而不测量的时候，波函数弥散，又呈现出波动性。按照本文的观点，粒子性和波动性的来源，是两回事，粒子性是粒子内部运动的表现，波动性是基态场（时空）的子干涉，这样自然也就不存在波函数的塌缩与弥散现象。当粒子离开这个基态场（时空）的时候，基态场（时空）自身的干涉仍然存在，粒子本身当然也存在。把两个不同的现象对立起来，是量子力学几率解释造成的错误。
结论[/b][/b]
如果仅看波函数的几率解释，并没有什么逻辑问题，但是如果将量子力学的基本概念完全展开，不仅仅需要波函数的解释，还需要更多概念。
一个完整的量子力学的逻辑，包括物质、时空、物质的运动、物质的相互作用以及普朗克常数、波函数的解释。[/b]这些概念在哥本哈根学派的解释中，波函数的几率解释和物质、时空、物质的运动、物质的相互作用以及普朗克常数是并列出现的。完整的量子力学的逻辑，不仅仅能解释量子力学的理论，而且还和其他理论的逻辑要统一。毕竟相对论和广义相对论也是经受了各种试验的验证，两者在逻辑上如果出现矛盾，预示着一定有一个理论的逻辑出现了问题。
而在本文中，对物质、时空、以及物质的运动、普朗克数、引力系数，做统一的解释，这些概念在一个统一的逻辑结构之内，而基本粒子的波粒二项性，仅仅是一个推论而已，并非必要的假设，这一点和哥本哈根学派的几率解释，在逻辑的本质上，以及逻辑的简单性上，有着跟本的区别。这个逻辑结构，可以很好地包容量子力学和相对论的逻辑，以及宇宙的创生及演化。
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