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被污染的科学（二）专家蒙别人: fs007 2012-1-1 02:56; 点此阅读《被污染的科学（一）口罩蒙自己》寻正首都北京的精英们担心起污染来，因此我才有了写被污染的科学一文的想法。不少人可能理解我的题目为科学被污染，这种理解也是不错的，中国的科学传播的最大障碍就是科学的被污染，即使是专家，也喜欢张着嘴胡扯一气。胡扯之后，还会摇动着“专家”的旗帜，不容许人质疑。图一、治国专家空气粒子污染是一个简单的现象，涉及的粒子种类不多，涉及的物理技术原理也简单易懂，咱们来学习相关基本知识，顺便检验专家的说法。院士钟南山是搞呼吸研究的，宣称PM2.5能进入肺泡。中科院研究王跃思认为美使馆数据偏大，还推荐大家戴不管用的口罩，并认为北京污染在减少。而美国专家则批评美国使馆没有发布24小时PM2.5的平均浓度。美国俄克拉河马州立大学助教授麻庭光宣称PM10可以吸附PM2.5，PM10的减少，导致了PM2.5的增加。在这些错误信息的引导下，读者除了慌张，就是糊涂。咱们先从麻庭光教授的PM10吸附PM2.5说起。麻庭光的《美国对PM2.5的认识历史》译自《煤巨人：美国未来能源背后的肮脏秘密》（Big Coal: The Dirty Secret Behind America’s Energy Future），作者是美国知名作家Jeff Goodell，该书发表于2006年，是Goodell的成名作。按中国人的说法， Goodell是标准的文科生，本科学英文，硕士学写作。麻教授以专家身份译外行的作品，既不给出处，还未获得原作者允许，在其剽窃史上新增一项记录。更重要的是，这位专家抄一通外行，还抄错了。回到麻庭光教授抄袭王宝贯教授原文，王采取了雍耶（Christian Junge）的说法，把浮粒分成三类，艾肯特（Aitken）粒子、大粒子、与巨粒子。在气溶胶停留一段时间后，会老化，在老化过程中，巨粒子沉降减少，而艾肯特粒子则会聚合，最终变为大粒子，这一现象称为聚合（Coagulation）。王教授没有提到的是大粒子本身对聚合作用的促进作用，也就是Goodell一书所描述的现象，针对这一现象的经典描述出现在空气污染的经典研究报告——Wichmann报告中。Wichmann报告应该说是大气污染研究者的必读作品之一，在其2000年版报告的第57页上的示意图常被其他作者原封不动或者略加修改地引用到文献中。图二、德国埃乐富特治理PM2.5有效后导致超细粒子半衰期显著增加在此前的文章中我介绍过，目前粒子分类为粗、细、与超细粒子，如果硬要说PM10代表较大的粒子，相对PM2.5而言，它代表着粗粒子，而PM2.5代表着细粒子。在细粒子中较小的那一部分（1微米）的，才是Wichmann及王教授所言的有吸附作用的大粒子。PM2.5的质量的一部分实际上还是王宝贯所谓的巨粒子。严格地说，清除PM10，就包括清除PM2.5，因为前者包括后者，又怎么会产生清除PM10而增加PM2.5的效果呢？当然，我们也不能否认巨粒子也同样地拥用吸附能力，可以吸附超细粒子，从而达到清除它们的作用，然而，空气中的粒子分布决定了这样的作用可以忽略不计。用Wichmann的报告的PM2.5粒子为例，从质量上说，细粒子（0.1-2.5微米）占97%，而超细粒子只占3%，但超细粒子个数占了总个数的88%。在PM2.5之外，粗粒子质量是PM2.5的20%，大于PM10的粒子还有30%。吸附作用大小取决于粒子的表面积，同等质量的粒子表面积跟粒子直径呈反比，比如10微克的2.5微米的粒子的表面积就是10微克的10微米的粒子的4倍，因此，大粒子的吸附作用是粗粒子的几百倍。 2009年在澳大利亚西部发生沙尘暴，空气中的粒子浓度（PM2.5）从平常的50微克剧增到6000微克，昆士兰科技大学研究发现，沙尘暴把空气中的超细粒子清除得干干净净。这之中，多半有粗粒子的功劳，但显然不存在粗粒子清除大粒子的过程，因为大粒子就不存在剧烈的布朗运动，让这种聚合作用成为可能。图三、大气中粒子分布（源：Jose-Luis Jimenez）超细粒子在生活中从哪里来呢？汽车尾气。现在研究超细粒子污染就着重在高速公路及其附近，由于超细粒子的聚合作用，决定了超细粒子即使没有大粒子，也会很快聚集，使得超细粒子在空气中的半衰期较短。多短？在城市里，0.02微米的粒子的半衰期只有一个小时。在聚合作用之外，超细粒子还具有极强的扩散能力，能迅速地在空气中扩散，从而导致它在污染源由近及远呈指数规模地消减，美国学者朱亦方（音译）等人的研究表明，在高速公路污染源的下风约150米超细粒子污染增加就不是很显著了，而300米外就基本不受影响了。这对美国人来说是好消息，因为大多数住宅距离主要干道超过300米，但对中国城市居民来说，达到这个距离可不易。如果住在干道旁的公寓里，起码要50层以上的楼房才影响较小，100层楼就不用说了，不现实。超细粒子的害处在哪里？它能自由进出肺泡，可以通过肺气血交换屏障进入身体内起作用。很小的粒子，比如纳米级的粒子，会因为扩散作用被阻止在呼吸道上段。在几十个纳米的粒子可以几乎一半沉积于肺泡。PM2.5中绝大多数粒子是大粒子（0.1-1微米，据Wichmann报道数据，占PM2.5质量的90%以上），可以自由进出肺泡，但大多数不沉积，但沉积率即使低至10%，如果污染严重，而身体清除能力有限，也会造成伤害。这是监测PM2.5的生理学原理。回到前面讲的聚合作用，它是气溶胶老化的基本现象之一，也是污染物清除机制之一，其发生速度跟粒子大小呈指数递减。在另一端，是粗粒子的沉落，其沉降速度，跟粒子大小呈指数增加。如果我们把这两个作用累加起来，我们就能够理解PM2.5的特征性组成了。监测PM2.5是为了排除PM10中的一过性的粗粒子的干挠因素，更直接衡量空气污染粒子中的稳定成份，从这个角度上说，PM2.5是必然选择，而且将来也不会进一步改变选择更小的径值监测。图四、空气粒子的自然清除与在人呼吸道内的沉积（示意图）很显然，气溶胶在空气中的变化规律也同样适用于呼吸道，所以粒子在我们呼吸道的沉着也呈相同规律，空气中积累的大粒子恰好也不易沉积于我们的呼吸道，这是我们的天然防护机制，不然，稍有污染，大家都得尘肺了。我在此前分析过为什么口罩不管用，因为最需要防滤过的粒子，它几乎就无能为力，下图中是一家为医院提供过滤设备的五种典型的过滤器的过滤效率。在接近HEPA最易通过粒子直径（0.3微米）时效率都显著减低。因此，几毛钱的口罩只能阻挡粗粒子以上的甚至看得见的粒子，只起心理安慰作用。图五、Flanders Precision Aire公司五种商用规格滤器针对不同粒子直径的效率（%）当专家指责大使馆公布短于24小时PM2.5数据时，有没有道理呢？没有。对于公共政策而言，空气粒子监控采取24小时平均或者年平均，有助于取得更可靠的数据，然而，这并不见得就符合医学规律，也不符合居民的利益。为什么呢？因为空气粒子污染产生的风险是几何风险（Compounding Risk），打个比喻，就象你交税，挣得越多，交得越多。与之相对的是代数风险，就象你去美领馆签证交费，无论是百万富翁，还是讨口学生，几百大洋一样地交。几何风险让那些肺功能最需要保护的受最大的损伤——医学原理很简单，你有了基础疾病，呼吸道清除能力减弱，减弱得越多，受损越严重。在医学上，我们给病人使用抗生素，并不是说要保证所有时候你的血药浓度都有抗菌作用，那样的话代价太高。医生给药剂量保证部分时间超过杀菌的血药浓度，这种给药方式称为冲击疗法。细菌繁殖能力有限，再加上机体有灭菌能力，冲击几次就把大部或者全部细菌杀死了。同样地，污染也可以籍着这个机制起作用，在短时间内它超过呼吸道的自净能力，就造成损伤了，并不需要连续24小时都必须要超过我们的自净能力。事实上，大使馆每小时报告污染情况对居民才有指导意义——你可以临时决定是否到室外或者污染重的地方去，如果一天平均PM2.5超标，你能决定一天都不出门么？图六、冲击疗法并不需要抗生素血药浓度始终保持在杀菌浓度以上关于北京的污染状态，北京大学的学者王文涛等人与美国多家机构合作的结果刚好在2011年7月发表在《环境科技》（Environ. Sci. Tech.）杂志上。在北京实施交通管制与污染源控制之后，污染显著减轻，放弃控制后，迅速回升。显然，管制不起作用才是古怪现象。中国政治家喜欢讲上有政策，下有对策，如果附庸几句天才将军岳飞的名言，叫“法虽有规，道常有矩，运用之妙，存乎一心”。直白地说，法律与规定是死的，但如何做，却看我的心意在什么地方。中国的法律很多时候是儿戏，比如立法规定北京市PM10不得超过每立方米60微克，然后就皆大欢喜，等大家鼻孔都塞满了灰尘，找到环监局头上，别人的仪表仍然在“正常”范围内。大家一看我给“正常”二字打上引号，以为我指责环监局造假，其实哪里用得着造假，如同儿戏的法律就不可能制约人。我给正常打引号是因为没有所谓正常范围，粒子污染越少越好。图七、北京空气污染的奥林匹克效应（BC=黑炭；OC=有机炭；源：王文涛等2011年）一个城市中不同的地方污染状况取决于与污染源的距离以及临时风向等因素，可以发生较大变化，所以大使馆的高值完全不奇怪，环监局可能选择了一些污染不严重的点进行监控，所以总是冒出皆大欢喜的数据来。如果中国立法部门象美国议会里那么多律师出身的议员，所立之法与规定就不会如此儿戏，比如法律会明文规定如何选点。按照惯例，监测点重点突出污染严重地区，否则就没有指导意义。从理论上说存在城市的平均PM2.5，但既无实际意义，也基本上测不到。所以不要动不动以为自己的数据准确。由于大家在白天工作，城市污染源也多在白天释放，因此，大家关注大使馆数据时，污染正在加重，这也会造成大使馆数据升高。而正由于大家在白天活动，吸入呼吸道的恰好是白天的空气，晚上则更多地是呼吸室内空气，大使馆的监控数据就远比不切实际的24小时平均浓度有意义多了。被污染的不仅仅是北京的空气，还有科学。点此阅读《被污染的科学（一）口罩蒙自己》; 个人分类: 科学普及|5822 次阅读|0 个评论

被污染的科学（一）口罩蒙自己: 热度 14 fs007 2011-12-31 13:10; 点此阅读《被污染的科学（二）专家蒙别人》寻正有一样东西我最痛恨，就是反复使用的棉纱口罩，因为它能把你的口鼻全蒙住，呼吸不畅。很快，外科口罩过渡到一次性使用的纸造品，由于它有一定硬度与塑形能力，使用时不觉得那么闭塞难受。外科口罩究竟有什么用？从发明显微镜以来，科学家花了数百年才搞清楚我们的微观世界里居住着无数的潜在坏蛋，医生开始反复清洗手与手臂，还要带上手套，避免致病菌被带到病人的伤口中。不过，在医生的呼吸道还寄居着大量的细菌病毒，可能随着医生的说话呼吸传播，因此，医生使用了口罩。为了不让头发皮屑掉到伤口中，医生在操作时还大多戴有纸帽。图一、外科手术的保护措施变化（左：19世纪；中：至70年代；右：现代）在SARS（非典）临到中国时，外科口罩也成了抢手货，一时之间，让人觉得医生成了热门行业。北京的空气质量在奥运会期间得到了大幅提升，忘记了一个中国政治哲学家的箴言，孩子们总是贪得无厌的，今天给了米饼，明天就会向你要肉饼，因此，有了多余的米饼，最好是给邻居，莫给自己的孩子。美国大使馆粗暴地干涉中国内政，居然抢了中国内政部门的活儿，监测起北京空气质量来——看来中国政治哲学同样地适用于美国佬。中国外交部应对不力，没有强力谴责大使馆的侵权，就导致了继北京之后，广州领事馆也学起样来，下一步该成都、上海、武汉、沈阳等地开始这项服务了。我们必须要理解美国使馆的苦心，大家都要养家糊口，假如20年后美国使馆工作人员因为心脏病而借债度日，美国政府看起来象一个大钱包（Deep Pocket），于是乎他决定起诉美国政府，因为他的心脏病跟北京工作20年有直接联系，需要美国政府支付他工伤损失。现在已经有了大量证据表明空气污染增加心脏病风险，但是美国政府拿出中国环保局数据，这工伤索赔诉讼就有些玄了。大使馆现在把每日污染监控数据存档，将来这工伤索赔就查有实据了。对于大使馆而言，假如他们想迁出北京城区到市郊享受新鲜一点的空气，起码写一个预算报告可以说又为美国人民节约了多少工伤责任（Liability），显得理直气壮。北京市给了你们两个蓝天，不思感恩，现在天天吵着要白云。咱们不谈人性的丑陋，且说美国大使馆完全自私的举动给广大人民造成的心理负担，精明的商家大概又开始堆积外科口罩了，为了避免外科口罩脱销，给正常医务活动造成不便，我们讨论被污染的科学。当人们戴着外科口罩上街时，其实保护的是别人，而不是自己。外科口罩的主要作用是防止医生污染病人的。医生在台上手术，是要不停地发指令的，“刀”、“剪”、“锯”、“使劲拉”、“换个大的”，医生如果不戴口罩，唾沫乱飞，清洁伤口就变轻度污染了。其次，脸上挂个口罩，是一个有效的提醒，让医生鼻子痒了不抓鼻子，免得污染了自己的手再污染病人伤口。口罩对医生的保护作用微乎其微，据说可以在病人体液飞溅时护住口鼻，我从事多年的临床过程中，极少发生，发生时，口罩也似乎不管大用，毕竟没遮着的地方太多了。图二、各种形式的口罩-呼吸罩（最左边一次性口罩不具有过滤作用）真正管用的是称为呼吸罩（Respirator）一类的口罩，这类口罩如果通过美国职业健康研究院（NIOSH）的标准，比如N95，则可以有效地滤过95%以上的空气粒子。这样的口罩面罩都要求跟脸型完全对合，不然，就成了摆设。最大的麻烦是这类口罩成本极高，也不适用于经常配带。即使是达到N95以上标准的口罩，在SARS（非典）与H1N1流行时，美国CDC也并不推荐普通人使用，因为它具体管用不管用，没有人知道。为什么难以确定口罩是否管用呢？我们来复习一下基本知识。空气中的基本颗粒称为粒子或者尘。这粒子大的，比如沙尘暴，细沙扑面，敲在脸上还隐隐作痛，这些沙粒只能随风飘扬，还得是大风才行。细沙大概可以细到0.05毫米，也就是50微米，粗沙则粒粒可数，达到1-2毫米。超过100微米的粒子沉降速度为每秒0.5米，超过1微米的粒子则为每秒0.2米，相对静止的空气中都会很快降落地面。由于空气中的挠动与湍流，粗到30微米的微粒都可能长期留在空气中。但超过10微米的很少成为呼吸的负担，只要你不用嘴呼吸，10微米以上的粉尘会被你的鼻子阻挡，烧煤工或者烟囱清洁工会有切身经历。沙粒你能看到，如果短期经历，还能从鼻垢中查见其踪迹，但对空气质量却影响不大，因为这些大颗粒很快就掉落地面了。由于我们的鼻腔就大至能阻当超过10微米的粉尘，因此，空气质量监测中使用PM10这个指标来衡量。PM10指粒子小于10微米的所有粉尘质量，通常以每立方米多少微克表示。图三、常见空气粒子小于10微米的尘粒能在空气中长期飘浮，还能侵入人的呼吸道，不过，大部分只能到达气管支气管，这部分粒子称为粗粒子（Coarse Particles），直径约为2.5-10微米。在解剖结构上，气管与支气管有软骨支撑，有大量的腺体，会把表面吸附的异物随着痰液排出，所以，粗粒子相对危害也不是那么大。于是研究者进一步关注到了PM2.5，即直径小于2.5微米的粒子，认为它们才是健康更大的威胁。由于测量与控制技术上的要求，PM2.5尚未进入中国空气质量监控体系。直径介于0.1到2.5微米的粒子称为细粒子（Fine Particles），它们能到达细支气管。细支气管腺体减少，环绕着肌肉细胞，这是人体调节通气量的结构，如果肌肉收缩，则通气阻力增加，通气量减少，反之则增加通气量。当细支气管因为刺激而大量收缩时，就产生哮喘，严重时产生呼吸障碍，危及生命。直径在0.1以下的粒子称为超细粒子（Ultra Fine Particles），有的人称之为PM0.1。不过，可能永远不会产生PM0.1这么一个衡量指标，因为超细粒子太小，称它们的重量没有太大意义，现在科学界针对超细粒子是数个数，每立方米多少个粒子。对于超细粒子，它们有进入有呼吸交换功能的肺泡管及肺泡的能力了，由于它们能进出自由，学术界认为它们很危险，正在努力研究其危害及控制。通过对比呼吸道管径与阻止粒子大小我们知道，如果我们只考虑筛子一样的作用，上百微米的细沙都能进入肺泡。石棉会引起石棉肺，因为其微粒可以小至1微米以下，达到肺泡，而肺泡直径有200微米，单考虑筛子样作用，所有的石棉颗粒都能塞进肺泡中，石棉颗粒最大只有90微米，但只有小于1微米的颗粒能达到肺泡。引起尘肺的颗粒大多能达到1微米以下，而操作工人要多年后才会因为积累而产生疾病。那么我们的呼吸道究竟是怎么阻止远比其管径小得多的颗粒进入的呢？图四：呼吸道通透口径与粒子一般沉着部位示意图不知道是否有人想过，如果我们的肺在胸部直接开一个大口子呼吸，岂不可以免除许多麻烦？比如再也不会有人噎死了。这种设计的麻烦在于，再也不会有人去开矿了，上帝还得给人装上能换洗的肺。气流要进入我们的肺，必须通过七弯八拐的气道，大一点的粒子，在拐弯时就会撞上气道壁，而气道壁上的粘液就把它束缚住，然后从痰液中排出，这个过程，称为阻落（Impaction）。在阻落之外，粒子会因为重力下降，显然，如果落在气道壁上，也构成了痰液的一部分，这个过程称为沉降（Sedimentation）。气体、液体、与固体的本质区别在哪里？在于基本粒子的活动度。在气态下，分子原子在跳舞，大家除了偶尔相互碰一下，并不相互粘在一起；而液态时，分子原子在挣扎，刚摆脱左边的，又给右边的粘上了，但粘来粘去，活动度挺大；固态时就对不起，只能原地抖腿跺脚。分子原子以及气溶胶中的微粒没有规律的跳动称为布朗运动。高速的布朗运动就会让气体迅速地扩散（Diffusion），别人放个屁，或者你自己放个屁，马上就闻到了，并不是有命运之神捉弄你，派出一股风扭扭曲曲地把屁送到你的鼻子里，而是那些气体分子在布朗运动中迅速扩散，到达气体不受阻碍的任何部位。在呼吸道中，那些小粒子如果因为布朗运动而撞到壁上，显然也会马上被清除。这三种作用就是口罩或者呼吸器的工作原理，在过滤装置中，气流必须经过弯弯曲曲的通道，而通道周围是有吸附能力的材料，比如活性炭或者其它粘性材料，有时还会采用静电，以增强材料的吸附能力。跟人的呼吸道类似，大的粒子很容易通过阻落或沉落的机制滤掉，小的粒子很容易通过扩散的作用滤掉，最容易通过的还是那不大不小的粒子，大约在0.1-1.0微米之间，对所谓高效滤网（HEPA）而言，最易通过粒子大小（MPPS）是0.3微米。人的呼吸道对这样的粒子阻挡效率低于20%。图五、过滤装置工作原理示意图病毒颗粒一般在0.005-0.3微米大小。每一个SARS（非典）病毒约为0.08-0.09微米，而流感病毒是0.1微米，它们在空气中分布又可能吸附在其它粒子身上或者吸附更小的粒子而变大。据Lindsley等人在2010年的报道，病人排出的流感病毒微粒35%超过4微米，23%在1-4微米之间，而42%不到1微米，在低滤过区间。由于SARS病毒跟流感病毒差不多大小，我们不难猜测，很大一部分的SARS病毒跟流感病毒一样，呼吸器都未必挡得住。呼吸器挡不住病毒，那么外科口罩肯定挡不了空气污染。然而，我们不能反对人们戴着口罩上街，对于潜在的病人来说，我们要鼓励他们戴上呼吸器上街，免得传染别人。由于喷嚏传播病毒的效率是咳嗽的数倍，戴外科口罩也是很好的公德行为。对于经常放屁污染环境的五毛，还应挂一个呼吸器在屁股上。点此阅读《被污染的科学（二）专家蒙别人》; 个人分类: 科学普及|8781 次阅读|20 个评论

中微子是不可能超光速的！: 热度 1 daodezhenjing 2011-9-27 08:46; 　　在认识这个问题之前，我们要解决一个核心问题，那就是宇宙空间是否连续着物质。不错，至今我们仍然观察不到这种物质，但并不一定不存在，原因有三，第一，微波背景辐射的发现已经说明了空间不空；第二，如果相信自然的物质性，那么，引力一定是建立在连续物质的相互作用之上，这是唯物主义的基本观点，除非你用神秘主义的解释；第三，如果不存在这种连续，光的波动性得不到更为合理的解释。　　承认了这种连续物质的存在当然也是可怕的，它将使现有科学的观念很多被迫改变。但科学就是科学，不是宗教裁判所，发展是必然的。承认它至少有几大好处，第一，生命的问题得到了解决，因为连续使我们知道，一切物质都是在紧张的相互压迫中存在的，反抗周围物质的压迫是一切存在物的本性，正是这种本性的存在，局部物质才有可能在反抗周围物质的压迫中组织起来，出现这个有秩序的世界。第二，物质和能量的关系得到正确认识。能量就体现在物质的紧张程度之上，有序的物质密度大，紧张程度高，内聚的能量也大，无序的物质密度小，紧张程度低，内聚的能量也小，从有序向无序转化会释放能量，从无序向有序转化会吸收能量，自然界的能量就是通过连续物质紧张程度的变化在空间中流通。这样就不用机械地认为物质消失转化为了能量。第三，我们可以把光的传递看成是连续物质的有序和无序变换，这样光的波动性和粒子性就可以有机统一起来。　　总之，不管别人信不信，我是相信的，如果真的空间中存在着连续物质，那么中微子根本就不是稳定的，它只不过是一个极为短命的粒子，它迅速涡漩产生，又迅速灭亡，继而再产生同样的涡漩，正是这种对称性，使我们感觉它是一个稳定的粒子。但如果空间不对称，新生成的涡漩就不见得是什么粒子了，有可能无数的花样都变出来。这样认识，就很容易理解爱因斯坦所有东西都不可能超光速这个判断，所谓光速，并不是实体的运动，而是媒介的周期有序和无序变换，如果是实体，它不可能超越光速。除非是非实体，因为这个世界中的物质运动形式有两种，一种是线性的，即稳定不变的实体连续地在空间中移动，一种是非线性的，那就是依赖连续在空间中的基础物质有序和无序变换在空间中传递能量。而且现在人们知道，非线性运动有纵波和横波之分，纵波是单向上的疏密振动，而横波则出现了涡漩，纵波当然比横波快。如果是光有纵波形式，它比光快一点都不用惊讶！; 320 次阅读|1 个评论

粒、波简史及其发展: 热度 3 可变系时空多线矢主人 2011-8-1 11:33; 粒、波简史及其发展中国科学院力学研究所吴中祥提要对物质的粒子与波动的认识，科学界有着长期的争辩。现有的主要论点是认同所谓“波、粒 2 象性”。并在此基础上，发展了量子力学及量子场论，在解释物质运动方面取得了很大成功。但是，“单个粒子也有波动性”本身，就是不能自圆其说的矛盾。而且，还带来一系列错误的哲学观点。本文以充分的事实和论据，论证和发展了一切自然物质的“粒子性”和在已有能量范围内最基本的粒子。“波”只是大量粒子的集体表现和统计结果。量子力学及量子场论是大量粒子的统计力学及场论。并以时空“相宇”统计得到的“显含时”的“最可几分布函数”取代“波函数”，而改造和发展了相应的量子力学及量子场论。使那些错误的哲学观点不攻自破。关键词：波、粒 2 象性量子力学及量子场论时空“相宇”统计错误的哲学观点 1 ．什么是粒子？什么是波？粒子是物质及其运动较稳定地集中于一定相对较小时空范围内的形态。其运动特性在一定相对较小的时空范围内集中，或即所谓“量子性”，就是粒子的特征。沙子、地球、太阳， … 等等，就都分别是粒子。如果其本身的尺度相对其运动和相互作用时空的尺度可以忽略，就甚至可看作质点。否则，需划分为多个可忽略的小区域，进行求和或积分。波是物质的运动在一定广阔时空范围内有规律地传播或几率分布的形式。其运动特性可在一定广阔时空范围内分布、传播，就是波的特征。水波、光波， … 等等，就都分别是波。 2 ．“粒子”可被确定其时空运动的轨迹；“波”只能被确定其集体运动的规律，或时空统计的几率。对于粒子，只要其相应各部分的初始和边界条件都是已知的，就都可由相对论力学或经典力学（相对论力学的低速 {3 维空间速度与真空中光速相比，可以忽略 } 和有相互作用的小时空范围内 { 时空弯曲的影响可以忽略 } 的近似）求得其运动轨迹和状态变化。对于“ 氫原子（唯一电子绕核运行）”这个模型，就是一个典型的实例。所谓“玻尔半径 a ”就是按此模型，并给出所谓“玻尔量子条件”，即：电子的动量改变也是量子的，而推导出的电子可运行的最小轨道半径，它又可由质子与电子的康普顿波长表达。所谓“康普顿波长”是 X 光子与实物粒子（核子、质子、电子等等，视作静止）作弹性碰撞时，按动量守恒和能量守恒定律，而导出确定其 X 光子的与入、散射的，相应大量光子的间的关系。由此，也根本得不出“波、粒 2 象性”的任何结论。而由光子的康普顿散射得出的所谓“康普顿波长”，却也正是具体表明：光的粒子性的有力证据之一。对于大量粒子或所划分的多个小区域中，若存在着不知其初始和边界条件者，就不能如上求得其运动轨迹和状态变化，而只能由其集体运动规律确定其状态变化或由相应的统计方法确定其时空状态变化的几率。这就也是一种类型的“波”。 3 ．对粒子的逐步深入认识原子时代认识到各种元素的原子是基本的粒子。卢瑟福的实验从原子的核结构，认识到原子核和电子也都是基本的粒子。进而，由高能粒子实验，更认识到：正电子、中微子，各种介子、超子，质子、中子，等也都是各种基本的粒子。普朗克的辐射热公式引出量子论，就已认识到：甚至热辐射也都是粒子的。爱因斯坦更根据光电效应，认识到：所有的光，也都是不同频率的光子。以及各种基本粒子的实验和实测，就都逐步深入地认识到：自然界的各种物质无一不是粒子性的。 4 ．对现已认识的粒子按其基本特性分类 4 ． 1 ．实物粒子：包括各种基本粒子和物体。其静止质量不 =0 。其速度不大于真空中光速。其运动质量可按狭义相对论公式给出。还可由其带电性，再分为：正，中，负的不同 3 类。 4 ． 2 ．光子：是带电粒子从高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使带电粒子从低能态跃迁到相应高能态。因而，可影响其所在介质的电磁状态。其静止质量 =0 。其在真空（无实物粒子的空间）中的速度 =c ，在介质中的速度 =c/n ， n 是该介质的折射率，可由介质粒子运动波动方程的解表达。其在真空的运动质量按狭义相对论公式 =0/0 ，给不出具体数值，而需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量光子统计表现为电磁波。 4 ． 3 ．声子：是电中性粒子因所受弹性力，而从高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子因所受弹性力，而从低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动波动方程的解表达。但不能在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量声子统计表现为声波。 4 ． 4 ．引力子：按理论推断，应是电中性粒子从所受引力的高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子从所受引力的低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动的波动方程的解表达。但可在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量引力子统计表现为引力波。但是，迄今尚未能实际观测到它的存在。可能并不存在相应的高、低能态，或难于在其间跃迁。 5 ．对粒子认识的进一步发展 5 ． 1 ．所谓“夸克” 所谓“夸克”，是仅根据某些实际观测到的粒子，按通常量子场论等唯象理论推断：它们是由这种分别具有分数电子电荷的“拟粒子”，彼此永远禁闭地，组配成团存在。但是，迄今并未能观测到任何单个的“夸克”，也不能证明它们在 4 维时空的禁闭性。因而，实际上，尚不能肯定它们的客观 “存在性”。而按《时空可变系多线矢世界》新理论体系，可将所谓“夸克”解释为具有高维的高次、线多线矢的各复合维分量。 5 ． 2 ．所谓 “弦论” “弦论”认为，宇宙中所有的物体都是由微小的、振动的“弦”所构成。“弦”是物体的基本单元。但是，所谓“弦”只是微扰方法下，各种量子数的某种振动模式，它们怎么能是物体的基本单元呢？而任何 “时空多线矢” 的弹性力方程在经典近似条件下 , 各分量的解都是相应的谐振子多线矢，都表现出“弦” 或“膜”或其“高次、线类”的特性。因而，可具体说明相应的“弦”或“膜” 或其“高次、线类”的产生。 5 ． 3 ．所谓“ 暗物质、暗能量 ” 现在，虽还根据对遥远天体的某些观测，猜测有所谓 “ 暗物质、暗能量 ” ，具有所谓“反引力”特性，并可能无处不在。但是，并未能弄清其性质，也未能证实其存在性，就更不能以此否定物质的粒子性。 5 ． 4 ．所谓“黑洞” 根据太空、 X 射线和射电望远镜等的大量实际观测结果，确已发现宇宙间存在大量质量巨大的黑洞。但可以推断它们都是不同密度分布的各已知特性粒子的大质量粒子团。 5 ． 5 ．电子、正电子可被证明为：已知能量范围内，最基本的粒子按《时空可变系多线矢世界》新理论体系，逐次研讨由电子、正电子到中微子，到各种介子，到各种超子，到质子，到中子，到各种原子的，各种基本粒子的转化变换规律，都能与实际观测结果相符地具体表明：一切物质都是由“电子”与“正电子” 逐次组合、转变而成。电子、正电子是最基本的粒子。但是，上述各基本粒子逐次组合、转变的过程还都伴随着各组成粒子 ( 包括“电子”与“正电子” ) 结合能的显著改变，显示出它们还有更深层次的结构。显然，它们的具体结构必将在更高能量条件下才会显现。因而，还须在更高能量条件下，作更深层次的实验观测、分析研究，才能解决。 6 ．对“波”的现有认识 6 ． 1 ．水波：微风吹动湖面，或轻舟荡过江面，甚至投石入水，就都可看到水波，一圈圈、一层层，地向外传播。这就是最常见的波。但是它们远非最简单的波。因为通常状态的水分子间较为松散的结合力，使得它们相互间的运动很复杂，水面上传播的水波就也不简单。特别是，当狂风卷起巨浪时，水面上传播的波浪就更加复杂、多样。 6 ． 2 ．振动波：最简单是振动绳子的一端，就出现向另一端传播的振动波。敲击锣、鼓，就会在锣、鼓面上从敲击处向外传播振动波。如果在平放的锣、鼓面上撒放些沙粒，就可看到沙粒在锣、鼓面上，下振动向外传播的具体情况。具体表明：这种振动的粒子只是在其平衡位置附近振动，并不随振动传播的方向运动。 6 ． 3 ．横波和纵波：横波；振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此正交。例如：带电粒子运动的方向与光子（包括热辐射子）运动的方向彼此正交。光波是横波。纵波：振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此平行。例如：电中性粒子运动的方向与声子（包括热传导子）运动的方向彼此正交。声波是纵波。 6 ． 4 ．所谓：“波、粒 2 象性” 只是“波”才有干涉、衍射等现象。而“光”既由光电效应等表明确有粒子特性，又有干涉、衍射等现象，因而认为：“光”具有所谓“波、粒 2 象性”。进而，更发现所有的微观粒子都有所谓“波、粒 2 象性”。例如：电子衍射等，而所谓“波、粒 2 象性”就成了物质的普遍特性。 6 ． 5 ．所谓“ 物质波”的质量、能量、动量，与频率、波长、光速的关系 “ 物质波”的 E （能量） =m( 质量 )c ² ( c 是真空中 3 维空间光速 ) =h( 普朗克常数 ) 频率 =h 光速 / 波长， p( 动量 )=mv=h/ 波长 =h 频率 / 光速，如此看来，似乎物质粒子的质量、能量、动量，都是单一且确切地与频率、波长、光速，对应的关系。它们是否表明物质确有 “波、粒 2 象性”呢？其实，能质数值等当的公式 E=mc ² ，是由沿相对论性粒子惯性力作功得到的动能，并且把光子在真空（无实物粒子的空间）的运动质量（因按狭义相对论公式为 0/0 ，给不出具体数值，而只能用大量同种粒子形成的波的频率或波长表达）代入而得到的结果。显然，其频率或波长都是大量同种粒子形成的波的，而这样表达的能量和动量，当然也都只是表达作为形成波的大量同种粒子的个体代表的单个光子的。怎么能因此而认为它是表明单个光子有波动性呢？！ 7 ．通常量子力学及量子场论的发展 7 ． 1 ． “德布罗意波”的假说是通常量子力学及量子场论的基础在 “波、粒 2 象性”成了物质的普遍特性认识的基础上，德布罗意提出 “ 物质波 ” ，“德布罗意波”的假说。通常量子力学及量子场论就在此基础上，以所谓“波函数”表达各种物质的运动态，和各种算符，类比、扩展经典力学的正则运动方程和拉格朗日量建立的微分方程，研讨各种物质的运动。取得了很大的成功。 7 ． 2 ． “波、粒 2 象性”带来的问题 “波、粒 2 象性”，即认为单个粒子既是粒子又是波的观点，按粒子与波的基本概念就是不能自圆其说的。物质怎能既在一定相对较小的时空范围内集中，又在一定广阔的时空范围内分布？！而且，由量子力学及量子场论的所谓：“测不准关系”、“真空中的实物分布”、“量子缠绕”等结果，就，因此，而导出所谓“不可知论”、“非决定论”、“真空生成物质”，“无因果论”、“物质意志论”，等等，错误的哲学观点。 7 ． 3 ．一切“波”都只是大量粒子的集体表现和统计结果从水波和各种振动波都清楚的看到它们都只是大量粒子的集体表现，不是个别粒子的单独行为。单个粒子是无论如何也不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。确有多种所谓“单光子”、“单电子”的衍射或干涉实验，但是，它们都只是大量光子或电子，在一定时间内的积累效应。实际上也都只能是在该时间范围内，各个相应粒子的统计效果。只是反映了大量粒子在不同时间的统计效应。单个粒子是无论如何不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。 7 ． 4 ．任何波都不可能形成大小基本稳定的粒子若把德布罗意波当成相应的粒子，它即使在真空中运动，其大小也必然要扩大到无限，而在不均匀的介质，或不同介质间运动时，这种发散现象就更为显著。因而，事实说明：这种所谓“粒子”根本是不稳定的，不能称为通常概念的粒子。其实，按傅立叶公式，可把任何形式的波（由周期函数表达）都表达为一系列简单波（纯单色波）的“波包”。若将某种“波包”当作粒子，则其速度就是此“波包”的“群速度”。但是，“波包”中的各个纯单色波，都各有不同的传播速度，因而，任何“波包”都必然在运动中，彼此分散，任何“波包”的大小都必然会扩大，就根本不能表达大小基本稳定的粒子。德布罗意波包、薛定谔波包和含非线性孤子的光脉冲，都是以上证明的具体实例。 7 ． 5 ．现有理论尚不能具体解释量子力学及量子场论的矛盾特性对于量子力学及量子场论反映出的特性，虽早就有人指出了应将微观粒子的波函数解释为：“在已知时间和地点找到该粒子的机率”，提出了对大量微观粒子作统计描述的正确观点。但是，通常的统计力学只是从 3 维空间的位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”出发建立的，通常的量子统计力学也还是以通常量子力学解得的各量子态，仍用 3 维空间的统计力学所进行的统计，也因而仍须采用本身就是矛盾的，单个粒子也有“波、粒 2 象性”，而对此仍未能作出具体的说明。 8 ．波、粒观点的新发展 8 ． 1 ．由 4 维时空多线矢“相宇”统计力学的建立按《时空可变系多线矢世界》新理论体系由 4 维时空多线矢“相宇”，建立起真正相对论性的统计力学及其与通常的统计力学的相互关系，统一地分别对具有实物粒子和光子特性的大量同种微观粒子进行统计，都得到相应的 4 维时空“最可几分布函数” ( 明显含有时间，通常 3 维空间“最可几分布函数”不明显含有时间 ) ，它也就是通常的波函数。对于由 4 维时空 1- 线矢“相宇”统一的结果，当粒子间的相互作用可当作弹性碰撞时，它就是通常的德布罗意 (de Broglie) 波。类似地，还可由相应匹配成对的高次线多线矢组成的“相宇”对大量相应的物理量多线矢进行统计，得到相应的“最可几分布函数” ( 高次线多线矢波函数 ) 。因而，具体认识到这种大量粒子统计表现的几率波。 8 ． 2 ．一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果这就具体表明：一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果；并非单个粒子的特性。一切单个粒子 ( 包括单个的光子和电子 ) 的运动特性都是宏观可观测的，无须区分为宏观粒子与微观粒子，而对于大量的同种粒子，由于所观测的只是大量同种粒子的统计结果或集体表现 ( 所谓“波” ) ，所谓“微观粒子”只是作为大量同种粒子的统计结果或集体表现的个体代表。量子力学及其场论，就确实是大量粒子的 4 维时空统计力学及场论，因而无须引入本身就是矛盾的，“单个粒子既是粒子又是波”的所谓“ 2 象性”观点，就能全面合理地解释各种粒子 ( 包括光子和电子 ) 的各种特性，并从而使由此产生的一些错误的哲学观点不攻自破。 8 ． 3 ．与通常的量子统计的不同通常的量子统计是按量子态进行的，但仍然是对 3 维空间的位置 1 线矢与速度 1 线矢组成的“相宇” 进行的统计，所得到的“最可几分布”也是 3 维空间的，因而在计及各不同时刻的分布时，还须根据所统计粒子的不同特性区分为费米 (Fermi) ( 各“态”仅限有一个粒子 ) 与玻色 (Bose) ( 各“态”可有多个粒子 ) 两种不同的类型。而本理论体系是采用 4 维时空各类 n 维多线矢“相宇”进行的统计，其所得到的“最可几分布”就是相应扩展的波函数，是在 4 维时空相应明显含有“时轴”分量的“相宇”中的分布，在计及各不同时刻的分布时，就没有费米与玻色两种类型的区分，而普遍适用于各种粒子 ( 包括费米与玻色两种类型的实物粒子和光子 ) 。 8 ． 4 ．对电磁波和声波的新理解电磁波和声波的传播，实际上，应可分别理解为：带电体（分别带有正或负电荷的粒子或物体）和电中性的粒子或物体，分别在相应介质中的振荡运动，也就是较高能态的带电和中性的粒子或物体辐射出的各相应频率的光子和声子而成为较低能态；较低能态的带电和中性的粒子或物体吸收的各相应频率的光子和声子而成为较高能态，而各相应频率的大量光子和声子在相应介质中以在该介质中的相应光速和声速辐射、运动、传播。分别统计形成的电磁波或（和）声波，分别以在该介质中的光速和声速在该介质中的传播在这里，实际传播（或发射）的都只是相应的光子和声子，并非带电体和电中性的粒子或物体本身。后者只是在其所在介质中原有位置附近作相应的振荡运动，而以相应的光速和声速传送相应的光子和声子。这些光子和声子的运动规律，既可由电磁波和声波的波动方程的解表达；又可由它们分别按 4 维时空位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”进行统计，分别相应得到的 4 维时空“最可几分布函数” ( 即：通常的波函数 ) 表达。在真空中，光子仍可在相应的电磁场中以相应的光速运动，而声子只能在实物粒子组成介质和作用力 ( 引力、弹性力或粒子团的状态变化 ) 场中运动，发出声子的振子间有效作用力场的范围不大，在真空中，超过这个范围，声子就只能反射或被吸收，而停止向前的运动。这也是光子和声子的一种差异。 8 ． 5 ．对通常量子力学和场论的相应改造和发展直接将时空各多线矢“相宇”的统计力学得到的“显含时”的最可几分布函数作为相应的波函数，对常量子力学和场论，作相应的改造和发展，建立起时空各多线矢相应的量子力学和场论。而通常量子力学和场论只是其时空 1- 线矢的特例，并且去掉了自相矛盾的所谓“波、粒 2 象性”观点。由其结果可知：量子力学和场论只是大量粒子按 4 维时空多线矢统计得到的宏观效应力学和场论。又由于，一切运动方程都可表达为正则的形式，即都可仅由相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢和矢量场各“分量模长”的函数表达，因而大量粒子的各类 (n 维 ) 物理量多线矢和矢量场一切运动方程的宏观效应就都可类似地求得，从而建立起相应各类 (n 维 ) 多线矢的相对论性的量子力学和场论。但须注意，对于各不同类的多线矢 ( 例如 n=4 的 1- 线矢和 n=12 的 22,1- 线矢 ) ，其正则运动方程，波函数，因而相应的量子力学都各有差异。不能混同，否则，就会出现如通常量子场论中所谓“自发破缺对称性” 等的问题。而通常的量子力学都只是其非相对论性的，或限于在 Euclid 时空，仅对 3 维空间 1- 线矢的简化近似。 Dirac 考虑到通常的量子力学不满足 4 维时空 Lorentz 变换下的不变性，而人为地引进 4 个反对易的 4 行 4 列矩阵，使其满足相对论的要求，而建立的相对论性量子力学，也仅适用于 4 维时空 1- 线矢。 8 ． 6 ．一切由“波、粒 2 象性”带来的错误哲学观点也罢都不攻自破量子力学的重要基础之一的所谓“测不准关系”，实际上，只是大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各“分量模长”误差平方的平均值间的相互关系，表明大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各“分量模长”的均方差不能同时为零。它反映的只是这大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场的一种统计规律，并不是个别相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长误差间的相互关系 , 并不表明 “个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长不能同时测准”。更不表明“个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长之一必不可知或不能决定”。 “最可几分布函数”只是描述大量粒子在时空的统计分布；只能表明各相应粒子在相应条件下，在各相应时空位置出现的几率。因而，甚至在单个粒子不能出现的地点，例如：穿过某种通常不可逾越的屏障、或在通常应为真空的位置，也可能以一定的几率出现 ( 隧道效应、或量子真空能量涨落 ) 。而且既是对大量粒子的统计结果，就容易理解多个粒子的统计分布彼此关联、相互影响而产生的所谓“粒子缠结” 以及各种“起伏现象”等，而不致将其误解为来自单个物质粒子的“不确定性”。因此，哪些由于将大量粒子统计结果和集体表现的“波动性”当作单个粒子具有“波、粒 2 象性”，和将大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各“分量模长”的均方差不能同时为零的统计效应，“测不准关系”，当作单个物质粒子具有“不确定性”，而产生的诸如：“颠覆认知哲学”，“不确定的世界”等，否定“因果论”、“决定论” 的一切错误哲学观点，也就不攻自破了。 9 ．参考文献：例如：《量子力学原理》狄拉克 (Dirac) 著陈咸亨译科学出版社 1958 ，《量子力学原理》布洛欣采夫 ( Д . И . Блохинцев ) 著叶蕴理金星南译高等教育出版社 1956 “ 4 维时空多线矢广义协变物理学的一些哲学观点” 吴中祥《中国新时期社会科学成果荟萃》中国经济出版社 1999 年第 1 卷 pp291-292, 《时空可变系多线矢世界》吴中祥博士苑出版社 2004 年 11 月 http://www.sciencenet.cn/u/ 可变系时空多线矢主人 /; 个人分类: 物理|3204 次阅读|12 个评论

科网群英烩吴中祥-可变系时空多线矢主人粒、波简史及其发展: 热度 1 readnet 2011-6-8 16:43; 吴中祥粒、波简史及其发展 2011-6-6 23:17 | 个人分类: 物理 | 系统分类: 论文交流 | 关键词:粒子波 2象性量子力学量子场论粒、波简史及其发展 1 ．什么是粒子？什么是波？粒子是物质的形态及其运动都是较稳定地集中于一定相对较小时空范围内，或即所谓“量子性”，这也就是粒子的特征。波是物质的形态及其运动都是在一定广阔的时空范围内有规律地几率分布和传播，这也就是波的特征。 “粒子”可被确定其时空运动轨迹； “波”只能被确定其集体运动规律或时空统计几率。显然，单一物质不可能同时具有粒子与波的特征。 2 ．粒子的一些实例沙子、地球、太阳， … 等等，的物质都相对地集中在一定的时空范围内，都分别可看作是粒子。如果其本身的尺度相对其运动和相互作用时空的尺度可以忽略，就甚至可看作质点。否则，需划分为多个可忽略的小区域，进行求和或积分。只要其相应各部分的初始和边界条件都是已知的，就都可由相对论力学或经典力学（相对论力学的低速 {3 维空间速度与真空中光速相比，可以忽略 } 和有相互作用的小时空范围内 { 时空弯曲的影响可以忽略 } 的近似）求得其运动轨迹和状态变化。对于“ 氫原子（只有一个电子绕核运行）”这个模型，就是一个典型的实例。所谓“玻尔半径 a ”就是按此模型，并给出所谓“玻尔量子条件”，即：电子的动量改变也是量子的，而推导出的电子可运行的最小轨道半径， a=4 ^2/(me^2)= /(mc ) ，（ 1 ）其中： : 圆周率，：真空介电常数，：普朗克常数 / （ 2 ）， m ：电子质量， e ：电子电荷， c ：真空中光速，：精细结构常数。 a 又可由质子与电子的康普顿波长表达： a=( + )/ （ 2 ），（ 2 ）其中：：质子的康普顿波长，：电子的康普顿波长。所谓“康普顿波长”是 X 光子与实物粒子（核子、质子、电子等等，视作静止）作弹性碰撞时，按动量守恒和能量守恒定律，导出 X 光子的入射、散射与间的关系为：＝ h （ 1 － cos ） /(Mc)= （ 1 － cos ），式中 h 为普朗克常数； M 为实物粒子的静质量； c 为真空中的光速；就是该实物粒子的康普顿波长。由此可见，由（ 2 ）式根本得不出“波、粒 2 象性”的任何结论。由光子的康普顿散射得出的所谓“康普顿波长”，却正是按粒子碰撞导出的，而具体表明：光的粒子性的有力证据之一。对于大量粒子或所划分的多个小区域中，若存在着不知其初始和边界条件者，就不能如上求得其运动轨迹和状态变化，而只能由其集体运动规律确定其状态变化或由相应的统计方法确定其时空状态变化的几率。这就也是一种类型的“波”。 3 ．对粒子的逐步深入认识原子时代认识到各种元素的原子是基本的粒子。卢瑟福的实验从原子的核结构，认识到原子核和电子也都是基本的粒子。进而，由高能粒子实验，更认识到：正电子、中微子，各种介子、超子，质子、中子，等也都是各种基本的粒子。普朗克的辐射热公式引出量子论，就已认识到：甚至热辐射也都是粒子的。爱因斯坦更根据光电效应，认识到：所有的光，也都是不同频率的光子。以及各种基本粒子的实验和实测，就都逐步深入地认识到：自然界的各种物质无一不是粒子性的。 4 ．对现已认识的粒子按其基本特性分类，及对其认识的进一步发展 4 ． 1 ．实物粒子：包括各种基本粒子和物体。其静止质量不 =0 。其速度不大于真空中光速。其运动质量可按狭义相对论公式给出。还可由其带电性，再分为：正，中，负的不同 3 类。 4 ． 2 ．光子：是带电粒子从高能态跃迁到相应低能态辐射出的电中性粒子，并可被吸收而使带电粒子从低能态跃迁到相应高能态。因而，可影响其所在介质的电磁状态。其静止质量 =0 。其在真空（无实物粒子的空间）中的速度 =c ，在介质中的速度 =c/n ， n 是该介质的折射率，可由介质粒子运动波动方程的解表达。其在真空的运动质量按狭义相对论公式 =0/0 ，给不出具体数值，而需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量光子的时空统计的最可几分布函数，就表现为电磁波。 4 ． 3 ．声子：是电中性粒子从所受弹性力的高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子从所受弹性力的低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动波动方程的解表达。但不能在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量声子统计表现为声波。 4 ． 4 ．引力子：按理论推断，应是电中性粒子从所受引力的高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子从所受引力的低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动的波动方程的解表达。但可在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量引力子统计表现为引力波。但是，迄今尚未能实际观测到它的存在。可能并不存在相应的高、低能态，或难于在其间跃迁。 4 ． 5 ．所谓“夸克” 按通常量子场论等维象理论推断，存在：所谓“夸克”这种“拟粒子”，它们分别具有分数的电子电荷，并且各 2 或 3 个地，彼此永远禁闭地，组配成团。而被认为是基本的粒子。但是，迄今并未能观测到任何单个的“夸克”，也不能证明它们在 4 维时空的禁闭性。因而，尚不能肯定它们有客观实际的“存在性”。 4 ． 6 ．所谓“ 暗物质 ” 1933 年，茨维克 (Zwicky) 由星系团内各星系的弥散速度按“维里平衡条件”，或质量粒子的运动速度和空间分布应满足其间引力作用平衡的关系，而推断出：其总质量比其成员星系质量的总和大 10-100 倍。在此前、后 200 多年，人们已提出了各种不可探测的物质（例如：不发射或反射可见光、各种电磁辐射的物质，视界内光子不能逃离的黑洞，等等），但是，它们存在的痕迹都可测量到，而都没能解决这一如此大量的质量缺失。因而，天文学界目前的流行理论就认为：宇宙中存在一种不明性质的物质粒子，所谓“暗物质”。它们本身不发出任何辐射，而对于光和各种电磁辐射的折射和反射也都非常微弱，而不能被直接探测到，却可能大量存在。能见的普通物质如恒星、行星等等，所占质量只是宇宙中很小一部分。暗物质才是宇宙物质的“主宰”。 4 ． 7 ．所谓“ 暗能量” 1998 年有两组天文学家报告说，几十颗显得异常昏暗的 Ia 型超新星，由其辐射光的红移，按通常“都卜勒公式”分析，而得出：宇宙（ 70 亿年前）在加速膨胀，进而把它作为正在猛烈拉开宇宙的证据。因而猜测有所谓 “ 暗能量 ” ，具有所谓“反引力”特性，并可能无处不在。但是，经多年，多方的探究，都未能弄清其性质，也未能证实其存在性，就更不能以此否定物质的粒子性。 4 ． 8 ．所谓“黑洞” 根据太空射电望远镜等对宇宙天体的大量实际观测结果，确已大量发现，按其周围天体运行所受引力的分析，其中心存在质量巨大的黑洞。并由 X 射线望远镜观察到其中偶发的 X 射线而得到验证。例如：据美国生活科学网站 2008 年 8 月 21 日报道，科学家近日通过研究发现，银河系中央潜伏着一个巨大的黑洞，一大群巨大的恒星漂浮在我们银河系的中央，盘旋在该黑洞附近。按设计出一个模型，首次模仿演示出这些恒星在如此复杂混乱的黑洞环境中形成的过程。对黑洞附近恒星的形成原因给出了一个新的解释。还推测：模型中演示的恒星形成过程在浩瀚的宇宙很普遍。我们银河系中存在的巨大黑洞，肯定在其他星系同样存在，甚至其他星系的黑洞比我们银河系中央的黑洞要大上几千倍。这样看来，由这些星体的运行状态，分析其所受引力的情况，就应能具体判定各中心黑洞的质量。而这就可能有利于分析解决各该局部所谓宇宙质量缺失的问题。而且，可以推断它们都是不同密度分布的各已知粒子的大质量粒子团。 4 ． 9 ．电子、正电子可被证明为：已知能量范围内，最基本的粒子按《时空可变系多线矢世界》新理论体系，逐次研讨由电子、正电子到中微子，到各种介子，到各种超子，到质子，到中子，到各种原子的，各种基本粒子的转化变换规律，都能与实际观测结果相符地具体表明：一切物质都是由“电子”与“正电子” 逐次组合、转变而成。电子、正电子是最基本的粒子。但是，上述各基本粒子逐次组合、转变的过程还都伴随着组成粒子 ( 包括“电子”与“正电子” ) 结合能的显著改变，显示出它们还有更深层次的结构。显然，它们的具体结构必将在更高能量条件下才会显现。因而，还须在更高能量条件下，作更深层次的实验观测、分析研究，才能解决。 5 ．对“波”的认识的发展 5 ． 1 ．水波：微风吹动湖面，或轻舟荡过江面，甚至投石水中，都是可看到水波，一圈圈、一层层，地向外传播。这就是最常见的波。但是它远非最简单的波。因为通常状态的水分子间较为松散的结合力，使得它们相互间的运动很复杂，水面上传播的水波就也不简单。特别是当，狂风捲起巨浪时，水面上传播的水波就更加复杂、多样。 5 ． 2 ．振动波：最简单是振动绳子的一端，就出现向另一端传播的振动波。敲击锣、鼓，就会在锣、鼓面上从敲击处向外传播振动波。如果在平放的锣、鼓面上撒放些沙粒，就可看到沙粒在锣、鼓面上，下振动向外传播的具体情况。具体表明：这种振动的粒子只是在其平衡位置附近振动，并不随振动传播的方向运动。 5 ． 3 ．横波和纵波：横波；振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此正交。例如：带电粒子运动的方向与光子（包括热辐射子）运动的方向彼此正交。光波是横波。纵波：振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此平行。例如：电中性粒子运动的方向与声子（包括热传导子）运动的方向彼此正交。声波是纵波。 6 ．所谓：“波、粒 2 象性” 6 ． 1 ．“波、粒 2 象性”的产生只是“波”才有干涉、衍射等现象。而“光”既由光电效应等表明确有粒子特性，又有干涉、衍射等现象，因而认为：“光”具有所谓“波、粒 2 象性”。进而，更发现所有的微观粒子都有所谓“波、粒 2 象性”。例如：电子衍射等，而所谓“波、粒 2 象性”就成了物质的普遍特性。 6 ． 2 ．通常量子力学及量子场论的发展在 “波、粒 2 象性”成了物质的普遍特性认识的基础上，德布罗意提出 “ 物质波 ” ，“德布罗意波”的假说。通常量子力学及量子场论，就在此基础上，以所谓“波函数”表达各种物质的运动态，和用各种算符，类比、扩展经典力学的正则运动方程和拉格朗日量建立的微分方程，研讨各种物质的运动。取得了很大的成功。 6 ． 3 ． “波、粒 2 象性”带来的问题 “波、粒 2 象性”即认为单个粒子既是粒子又是波的这种观点，按粒子与波的基本概念，就是不能自圆其说的。物质怎能既在一定相对较小的时空范围内集中，又在一定广阔的时空范围内分布？！而且，由此，按量子力学及量子场论的所谓：“测不准关系”、“真空中的实物分布”、“量子缠绕”等结果，而引出所谓“不可知论”、“非决定论”、“真空生成物质”，“无因果论”、“物质意志论”，等等，错误的哲学观点。 6 ． 4 ．一切“波”都只是大量粒子的集体表现和统计结果从水波和各种振动波都清楚的看到它们都只是大量粒子的集体表现，不是个别粒子的单独行为。单个粒子是无论如何不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。确有多种所谓“单光子”、“单电子”的衍射或干涉实验，但是，它们都只是大量光子电子或其它粒子，在一定时间内的积累效应。实际上，从它们的衍射或干涉图像的由个个点的岁几出现而逐渐形成，就也都具体表明：它们都只是大量粒子在该时间范围内，各个相应粒子逐次积累形成的统计效果。只是反映了大量粒子在不同时间的统计效应。单个粒子是无论如何不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。 6 ． 5 ．任何波都不可能是稳定的粒子若把德布罗意波当成相应的粒子，它即使在真空中运动，其大小也必然要扩大到无限，而在不均匀的介质，或不同介质间运动时，这种发散现象就更为显著。因而，事实说明：这种所谓“粒子”根本是不稳定的，不能称为通常概念的粒子。其实，按傅立叶公式，可把任何形式的波（由正、余弦周期函数表达）都表达为一系列简单波（纯单色波）的“波包”。若将某种 “波包”当作粒子，则其速度就是此“波包”的“群速度”。但是，“波包”中的各个纯单色波，都各有不同的传播速度，因而，任何“波包”都必然在运动中，彼此分散，任何“波包”的大小都必然会扩大，就根本不能表达大小基本稳定的粒子。德布罗意波包、薛定谔波包和含非线性孤子的脉冲，都是以上证明的具体实例。 7 ．量子力学及量子场论都是大量粒子的力学和场论 7 ． 1 ．现有统计还不能证明对于量子力学及量子场论反映出的特性，虽早就有人指出了应将微观粒子的波函数解释为：“在已知时间和地点找到该粒子的机率”，提出了对大量微观粒子作统计描述的正确观点。但是，通常的统计力学只是从 3 维空间的位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”出发建立的，通常的量子统计力学也还是以通常量子力学解得的各量子态，仍用 3 维空间的统计力学所进行的统计，也因而仍须采用本身就是矛盾的，单个粒子也有“波、粒 2 象性”，而对此仍未能作出具体的说明。 7 ． 2 ．由 4 维时空多线矢“相宇”建立的统计力学按《时空可变系多线矢世界》新理论体系由 4 维时空多线矢“相宇”，建立起真正相对论性的统计力学及其与通常的统计力学的相互关系，统一地分别对具有实物粒子和光子特性的大量同种微观粒子进行统计，都得到相应的 4 维时空“最可几分布函数” ( 明显含有时间，通常 3 维空间“最可几分布函数”不明显含有时间 ) ，它也就是通常的波函数。对于由 4 维时空 1- 线矢“相宇”统一的结果洛，当粒子间的相互作用可当作弹性碰撞时，它就是通常的德布罗意 (de Broglie) 波。类似地，还可由相应匹配成对的高次线多线矢组成的“相宇”对大量相应的物理量多线矢进行统计，得到相应的“最可几分布函数” ( 高次线多线矢波函数 ) 。因而，具体认识到这种大量粒子统计表现的几率波。 7 ． 3 ．一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果这就具体表明：一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果；并非单个粒子的特性。一切单个粒子 ( 包括单个的光子和电子 ) 的运动特性都是宏观可观测的。一切干涉、绕射等等波的特性和现象，都只是大连量粒子相互作用，造成各粒子在时空统计分布状态的结果。无须将粒子区分为宏观粒子与微观粒子。对于大量的粒子，所观测的只是大量粒子的统计结果或集体表现 ( 所谓“波” ) ，所谓“微观粒子”只是作为大量粒子的统计结果或集体表现的各类个体代表。量子力学就确实是大量粒子的 4 维时空统计力学。因而，无须引入本身就是矛盾的，“单个粒子既是粒子又是波”的所谓“ 2 象性”观点，就能全面合理地解释各种粒子 ( 包括光子和电子 ) 的各种特性，并从而使由此产生的一些错误的哲学观点不攻自破。 7 ． 4 ．与通常的量子统计的不同通常的量子统计是按量子态进行的，但仍然是对 3 维空间的位置 1 线矢与速度 1 线矢组成的“相宇” 进行的统计，所得到的“最可几分布”也是 3 维空间的，因而在计及各不同时刻的分布时，还须根据所统计粒子的不同特性区分为费米 (Fermi) ( 各“态”仅限有一个粒子 ) 与玻色 (Bose) ( 各“态”可有多个粒子 ) 两种不同的类型。而本理论体系是采用 4 维时空各类 n 维多线矢相宇进行的统计，其所得到的“最可几分布”就是相应扩展的波函数，是在 4 维时空相应明显含有“时轴”分量的“相宇”中的分布，在计及各不同时刻的分布时，就没有费米与玻色两种类型的区分，而普遍适用于各种粒子 ( 包括费米与玻色两种类型的实物粒子和光子 ) 。 7 ． 5 ．对电磁波和声波的新理解电磁波和声波的传播，实际上，应可理解为：带电体（分别带有正或负电荷的粒子或物体）和电中性的粒子或物体，分别在相应介质中的振荡运动，也就是较高能态的带电和中性的粒子或物体辐射出的各相应频率的光子和声子而成为较低能态；较低能态的带电和中性的粒子或物体吸收的各相应频率的光子和声子而成为较高能态，而各相应频率的大量光子和声子在相应介质中以在该介质中的相应光速和声速辐射、运动、传播。分别统计形成的电磁波或（和）声波，分别以在该介质中的光速和声速在该介质中的传播在这里，实际传播（或发射）的都只是相应的光子和声子，并非带电体和电中性的粒子或物体本身。后者只是在其所在介质中原有位置附近作相应的振荡运动，而以相应的光速和声速传送相应的光子和声子。这些光子和声子的运动规律，既可由电磁波和声波的波动方程的解表达；又可由它们分别按 4 维时空位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”进行统计，分别相应得到的 4 维时空“最可几分布函数” ( 即：通常的波函数 ) 表达。在真空中，光子仍可在相应的电磁场中以相应的光速运动，而声子只能在实物粒子组成介质和作用力 ( 引力、弹性力或粒子团的状态变化 ) 场中运动，发出声子的振子间有效作用力场的范围不大，在真空中，超过这个范围，声子就只能反射或被吸收，而停止向前的运动。这也是光子和声子的一种差异。 8 ．对通常量子力学和场论的相应改造和发展 8 ． 1 ．方法和结果直接将时空各多线矢“相宇”的统计力学得到的，显含时的，最可几分布函数作为相应的波函数，对常量子力学和场论，作相应的改造和发展，建立起时空各多线矢相应的量子力学和场论。而通常量子力学和场论只是其时空 1- 线矢的特例，并且去掉了自相矛盾的所谓“波、粒 2 象性”观点。由其结果可知：量子力学和场论只是大量粒子按 4 维时空多线矢统计得到的宏观效应力学和场论。又由于，一切运动方程都可表达为正则的形式，即都可仅由相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢和矢量场各“分量模长”的函数表达，因而大量粒子的各类 (n 维 ) 物理量多线矢和矢量场一切运动方程的宏观效应就都可类似地求得，从而建立起相应各类 (n 维 ) 多线矢的相对论性的量子力学和场论。但须注意，对于各不同类的多线矢 ( 例如 n=4 的 1- 线矢和 n=12 的 22,1- 线矢 ) ，其正则运动方程，波函数，因而相应的量子力学都各有差异。不能混同，否则，就会出现如通常量子场论中所谓“自发破缺对称性” 等的问题。而通常的量子力学都只是其非相对论性的，或限于在 Euclid 时空，仅对 3 维空间 1- 线矢的简化近似。 Dirac 考虑到通常的量子力学不满足 4 维时空 Lorentz 变换下的不变性，而人为地引进 4 个反对易的 4 行 4 列矩阵，使其满足相对论的要求，而建立的相对论性量子力学，也仅适用于 4 维时空 1- 线矢。 8 ． 2 ．一切由“波、粒 2 象性”带来的错误哲学观点也罢都不攻自破量子力学的重要基础之一的所谓“测不准关系”，实际上，只是大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长误差平方的平均值间的相互关系，表明大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各分量模长的均方差不能同时为零。它反映的只是这大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场的一种统计规律，并不是个别相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长误差间的相互关系 , 并不表明 “个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长不能同时测准”。更不表明“个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长之一必不可知或不能决定”。 “最可几分布函数”只是描述大量粒子在时空的统计分布；只能表明各相应粒子在相应条件下，在各相应时空位置出现的几率。因而，甚至在单个粒子不能出现的地点，例如：穿过某种通常不可逾越的屏障、或在通常应为真空的位置，也可能以一定的几率出现 ( 隧道效应、或量子真空能量涨落 ) 。而且既是对大量粒子的统计结果，就容易理解多个粒子的统计分布彼此关联、相互影响而产生的所谓“粒子缠结” 以及各种“起伏现象”等，而不致将其误解为来自单个物质粒子的“不确定性”。因此，哪些由于将大量粒子统计结果和集体表现的“波动性”当作单个粒子具有“波、粒 2 象性”，和将大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各分量模长的均方差不能同时为零的统计效应，“测不准关系”，当作单个物质粒子具有“不确定性”，而产生的诸如：“颠覆认知哲学”，“不确定的世界”等，否定“因果论”、“决定论” 的一切错误哲学观点，也就不攻自破了。 IP: 60.26.199.* 举报匿名 2011-6-8 09:54 4.6所谓“暗物质”一节中，“星系团内个星系的弥散速度”具体是什么速度？“维里平衡条件”指什么？博主回复(2011-6-8 11:17) ：所谓:"星系弥散速度", 就是指现在观测到的各星体的速度! 由此,按引力作用分析, 也就是按“维里平衡条件”，而推断出：其总质量比其成员星系质量的总和大10-100倍。实际上,那些速度都是按通常都卜勒公式得到的! 而该公式仅适用于惯性牵引系, 须重新按非惯性牵引戏的公式,修改全部数据, 并按实用于广阔时空范围的引力公式分析, 还考虑到相应地区具大黑洞的客观存在, 就应能解决所谓宇宙质量缺失问题! 举报 hubble150 2011-6-8 00:39 我老是想起维特根斯坦的那句话，“人类认识的极限是我们所玩的语言游戏的极限”，就牛顿体系与爱因斯坦体系之间的关联很符合这句话。您怎么理解呢我是个外行，不当之处请吴老师指正。博主回复(2011-6-8 02:33) ：物理学是必须与客观事物的物理客观特性和客观规律相符的科学! 不是什么"语言游戏"! 相对论是经典力学的发展, 经典力学只是相对论在低速条件, 和非惯性系时空小范围内,时空弯曲可忽略条件, 的近似! 相对论是比经典力学更符合客观实际的发展! 现有物理学还存在大量不符合客观实际的东西, 有些还是当前的主流, 都必需按客观实际, 予以纠正\发展! 举报 hubble150 2011-6-8 00:32 我最喜欢的人是波尔，还有海森堡，波尔的传记我都看了5遍了，很有感触，搞物理很大程度依赖于天赋，而非后天努力，高中时想过将来学物理，最好权衡再三，自己没有天分，搞这个一辈子可能社么成果都出不来，况且物理的黄金时代已成历史。选择了生物，但经常看物理方面的科普，霍金说物理学即将终结，不知您什么看法博主回复(2011-6-8 02:17) ：物理学是必须与客观事物的物理客观特性和客观规律相符的科学! 前人积累了大量符合客观事物的物理客观特性和客观规律, 有些是不断补充\修改\完善的! 也存在作许多不符合客观事物的物理客观特性和客观规律的错误, 并被不断发现的新事实和新认识揭露出来! 目前,正处在大发展的新阶段! 必将,也必须,努力解决存在的问题, 大力促其发展! IP: 117.8.183.* 举报匿名 2011-6-7 10:14 吴老师，能否解释一下星系弥散速度的含义？博主回复(2011-6-7 12:06) ：请你把问题提得清楚些! 你所谓:"星系弥散速度", 是指的什么? 是指现在观测到的各星体的速度吗? 举报 hubble150 2011-6-6 23:25 很好，看过量子史话，超级精彩，特别是量子力学所富有的哲学意义博主回复(2011-6-6 23:35) ：谢谢! 共同关心, 促进改革\发展! 扩展阅读崔思珑解析时空理论（一） http://www.tastphysics.com/gb.htm 崔思珑解析时空理论（二） http://www.tastphysics.com/gb2.htm 陈璧超时空量子场论的初步研究 http://www.qiji.cn/eprint/abs/1459.html 关屹瀛：大自然探索　 http://www.hljnw.com/gyy 搜索结果关屹瀛复时空理论初探二(祥见http://www.hljnw.com/gyy) - 奇思妙想 ... 1 个帖子-1 个作者-新贴子：2008年3月2日环球科学论坛(《科学美国人》中文版关屹瀛复时空理论初探二(祥见http://www.hljnw.com/gyy) 3．G复时空数学表达3．1 G复时空曲率半径（时空 ... www.cpcwi.com › ... › 奇思妙想 - 网页快照关屹瀛复时空理论初探四(祥见http://www.hljnw.com/gyy) ‎ - 2008年3月2日关屹瀛复时空理论一(祥见http://www.hljnw.com/gyy) ‎ - 2008年3月2日 cpcwi.com站内的其它相关信息获得更多论坛结果关屹瀛复时空理论初探三(祥见http://www.hljnw.com/gyy) - 奇思妙想 ... 1 个帖子-1 个作者-新贴子：2008年3月2日环球科学论坛(《科学美国人》中文版关屹瀛复时空理论初探三(祥见http://www.hljnw ... www.cpcwi.com › ... › 奇思妙想 - 网页快照获得更多论坛结果关屹瀛复时空理论一(祥见http://www.hljnw.com/gyy) - 奇思妙想- 环球 ... 1 个帖子-1 个作者-新贴子：2008年3月2日环球科学论坛(《科学美国人》中文版 G 复时空理论初探 (一祥见http://www ... www.cpcwi.com › ... › 奇思妙想 - 网页快照显示更多来自 cpcwi.com·的搜索结果获得更多论坛结果复时空解析几何文件格式: Microsoft Word - 快速查看 G 复时空理论初探 . 关屹瀛. 东北大学沈阳 110004. guanyiying@163.com. 摘要：小到微观粒子大到宏观宇宙都满足关屹瀛复时空理论---即G复时空间理论。 ... www.sciencenet.cn/bbs/upload/200832162140746.doc 复时空理论 _百度百科 2009年12月30日 ... 文章主要是介绍复时空理论在粒子、力的统一方面的进展。复时空理论认为基本粒子是由四维时空的转动的结果。而基本粒子的质量是由时空弯曲所赋予的。 ... baike.baidu.com/view/1403453.htm - 网页快照; 个人分类: 科网群英烩|3531 次阅读|4 个评论

粒、波简史及其发展: 热度 2 可变系时空多线矢主人 2011-6-6 23:17; 粒、波简史及其发展 1 ．什么是粒子？什么是波？粒子是物质的形态及其运动都是较稳定地集中于一定相对较小时空范围内，或即所谓“量子性”，这也就是粒子的特征。波是物质的形态及其运动都是在一定广阔的时空范围内有规律地几率分布和传播，这也就是波的特征。 “粒子”可被确定其时空运动轨迹； “波”只能被确定其集体运动规律或时空统计几率。显然，单一物质不可能同时具有粒子与波的特征。 2 ．粒子的一些实例沙子、地球、太阳， … 等等，的物质都相对地集中在一定的时空范围内，都分别可看作是粒子。如果其本身的尺度相对其运动和相互作用时空的尺度可以忽略，就甚至可看作质点。否则，需划分为多个可忽略的小区域，进行求和或积分。只要其相应各部分的初始和边界条件都是已知的，就都可由相对论力学或经典力学（相对论力学的低速 {3 维空间速度与真空中光速相比，可以忽略 } 和有相互作用的小时空范围内 { 时空弯曲的影响可以忽略 } 的近似）求得其运动轨迹和状态变化。对于“ 氫原子（只有一个电子绕核运行）”这个模型，就是一个典型的实例。所谓“玻尔半径 a ”就是按此模型，并给出所谓“玻尔量子条件”，即：电子的动量改变也是量子的，而推导出的电子可运行的最小轨道半径， a=4 ^2/(me^2)= /(mc ) ，（ 1 ）其中： : 圆周率，：真空介电常数，：普朗克常数 / （ 2 ）， m ：电子质量， e ：电子电荷， c ：真空中光速，：精细结构常数。 a 又可由质子与电子的康普顿波长表达： a=( + )/ （ 2 ），（ 2 ）其中：：质子的康普顿波长，：电子的康普顿波长。所谓“康普顿波长”是 X 光子与实物粒子（核子、质子、电子等等，视作静止）作弹性碰撞时，按动量守恒和能量守恒定律，导出 X 光子的入射、散射与间的关系为：＝ h （ 1 － cos ） /(Mc)= （ 1 － cos ），式中 h 为普朗克常数； M 为实物粒子的静质量； c 为真空中的光速；就是该实物粒子的康普顿波长。由此可见，由（ 2 ）式根本得不出“波、粒 2 象性”的任何结论。由光子的康普顿散射得出的所谓“康普顿波长”，却正是按粒子碰撞导出的，而具体表明：光的粒子性的有力证据之一。对于大量粒子或所划分的多个小区域中，若存在着不知其初始和边界条件者，就不能如上求得其运动轨迹和状态变化，而只能由其集体运动规律确定其状态变化或由相应的统计方法确定其时空状态变化的几率。这就也是一种类型的“波”。 3 ．对粒子的逐步深入认识原子时代认识到各种元素的原子是基本的粒子。卢瑟福的实验从原子的核结构，认识到原子核和电子也都是基本的粒子。进而，由高能粒子实验，更认识到：正电子、中微子，各种介子、超子，质子、中子，等也都是各种基本的粒子。普朗克的辐射热公式引出量子论，就已认识到：甚至热辐射也都是粒子的。爱因斯坦更根据光电效应，认识到：所有的光，也都是不同频率的光子。以及各种基本粒子的实验和实测，就都逐步深入地认识到：自然界的各种物质无一不是粒子性的。 4 ．对现已认识的粒子按其基本特性分类，及对其认识的进一步发展 4 ． 1 ．实物粒子：包括各种基本粒子和物体。其静止质量不 =0 。其速度不大于真空中光速。其运动质量可按狭义相对论公式给出。还可由其带电性，再分为：正，中，负的不同 3 类。 4 ． 2 ．光子：是带电粒子从高能态跃迁到相应低能态辐射出的电中性粒子，并可被吸收而使带电粒子从低能态跃迁到相应高能态。因而，可影响其所在介质的电磁状态。其静止质量 =0 。其在真空（无实物粒子的空间）中的速度 =c ，在介质中的速度 =c/n ， n 是该介质的折射率，可由介质粒子运动波动方程的解表达。其在真空的运动质量按狭义相对论公式 =0/0 ，给不出具体数值，而需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量光子的时空统计的最可几分布函数，就表现为电磁波。 4 ． 3 ．声子：是电中性粒子从所受弹性力的高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子从所受弹性力的低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动波动方程的解表达。但不能在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量声子统计表现为声波。 4 ． 4 ．引力子：按理论推断，应是电中性粒子从所受引力的高能态跃迁到相应低能态辐射的电中性粒子，并可被吸收而使电中性粒子从所受引力的低能态跃迁到相应高能态。其在介质中的速度是介质状态的函数，可由介质粒子运动的波动方程的解表达。但可在真空中传播。其运动质量同样需由其大量同种粒子统计得到的波长或频率和速度表达。大量引力子统计表现为引力波。但是，迄今尚未能实际观测到它的存在。可能并不存在相应的高、低能态，或难于在其间跃迁。 4 ． 5 ．所谓“夸克” 按通常量子场论等维象理论推断，存在：所谓“夸克”这种“拟粒子”，它们分别具有分数的电子电荷，并且各 2 或 3 个地，彼此永远禁闭地，组配成团。而被认为是基本的粒子。但是，迄今并未能观测到任何单个的“夸克”，也不能证明它们在 4 维时空的禁闭性。因而，尚不能肯定它们有客观实际的“存在性”。 4 ． 6 ．所谓“ 暗物质 ” 1933 年，茨维克 (Zwicky) 由星系团内各星系的弥散速度按“维里平衡条件”，或质量粒子的运动速度和空间分布应满足其间引力作用平衡的关系，而推断出：其总质量比其成员星系质量的总和大 10-100 倍。在此前、后 200 多年，人们已提出了各种不可探测的物质（例如：不发射或反射可见光、各种电磁辐射的物质，视界内光子不能逃离的黑洞，等等），但是，它们存在的痕迹都可测量到，而都没能解决这一如此大量的质量缺失。因而，天文学界目前的流行理论就认为：宇宙中存在一种不明性质的物质粒子，所谓“暗物质”。它们本身不发出任何辐射，而对于光和各种电磁辐射的折射和反射也都非常微弱，而不能被直接探测到，却可能大量存在。能见的普通物质如恒星、行星等等，所占质量只是宇宙中很小一部分。暗物质才是宇宙物质的“主宰”。 4 ． 7 ．所谓“ 暗能量” 1998 年有两组天文学家报告说，几十颗显得异常昏暗的 Ia 型超新星，由其辐射光的红移，按通常“都卜勒公式”分析，而得出：宇宙（ 70 亿年前）在加速膨胀，进而把它作为正在猛烈拉开宇宙的证据。因而猜测有所谓 “ 暗能量 ” ，具有所谓“反引力”特性，并可能无处不在。但是，经多年，多方的探究，都未能弄清其性质，也未能证实其存在性，就更不能以此否定物质的粒子性。 4 ． 8 ．所谓“黑洞” 根据太空射电望远镜等对宇宙天体的大量实际观测结果，确已大量发现，按其周围天体运行所受引力的分析，其中心存在质量巨大的黑洞。并由 X 射线望远镜观察到其中偶发的 X 射线而得到验证。例如：据美国生活科学网站 2008 年 8 月 21 日报道，科学家近日通过研究发现，银河系中央潜伏着一个巨大的黑洞，一大群巨大的恒星漂浮在我们银河系的中央，盘旋在该黑洞附近。按设计出一个模型，首次模仿演示出这些恒星在如此复杂混乱的黑洞环境中形成的过程。对黑洞附近恒星的形成原因给出了一个新的解释。还推测：模型中演示的恒星形成过程在浩瀚的宇宙很普遍。我们银河系中存在的巨大黑洞，肯定在其他星系同样存在，甚至其他星系的黑洞比我们银河系中央的黑洞要大上几千倍。这样看来，由这些星体的运行状态，分析其所受引力的情况，就应能具体判定各中心黑洞的质量。而这就可能有利于分析解决各该局部所谓宇宙质量缺失的问题。而且，可以推断它们都是不同密度分布的各已知粒子的大质量粒子团。 4 ． 9 ．电子、正电子可被证明为：已知能量范围内，最基本的粒子按《时空可变系多线矢世界》新理论体系，逐次研讨由电子、正电子到中微子，到各种介子，到各种超子，到质子，到中子，到各种原子的，各种基本粒子的转化变换规律，都能与实际观测结果相符地具体表明：一切物质都是由“电子”与“正电子” 逐次组合、转变而成。电子、正电子是最基本的粒子。但是，上述各基本粒子逐次组合、转变的过程还都伴随着组成粒子 ( 包括“电子”与“正电子” ) 结合能的显著改变，显示出它们还有更深层次的结构。显然，它们的具体结构必将在更高能量条件下才会显现。因而，还须在更高能量条件下，作更深层次的实验观测、分析研究，才能解决。 5 ．对“波”的认识的发展 5 ． 1 ．水波：微风吹动湖面，或轻舟荡过江面，甚至投石水中，都是可看到水波，一圈圈、一层层，地向外传播。这就是最常见的波。但是它远非最简单的波。因为通常状态的水分子间较为松散的结合力，使得它们相互间的运动很复杂，水面上传播的水波就也不简单。特别是当，狂风捲起巨浪时，水面上传播的水波就更加复杂、多样。 5 ． 2 ．振动波：最简单是振动绳子的一端，就出现向另一端传播的振动波。敲击锣、鼓，就会在锣、鼓面上从敲击处向外传播振动波。如果在平放的锣、鼓面上撒放些沙粒，就可看到沙粒在锣、鼓面上，下振动向外传播的具体情况。具体表明：这种振动的粒子只是在其平衡位置附近振动，并不随振动传播的方向运动。 5 ． 3 ．横波和纵波：横波；振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此正交。例如：带电粒子运动的方向与光子（包括热辐射子）运动的方向彼此正交。光波是横波。纵波：振动粒子运动的方向与振动波传播的方向彼此平行。例如：电中性粒子运动的方向与声子（包括热传导子）运动的方向彼此正交。声波是纵波。 6 ．所谓：“波、粒 2 象性” 6 ． 1 ．“波、粒 2 象性”的产生只是“波”才有干涉、衍射等现象。而“光”既由光电效应等表明确有粒子特性，又有干涉、衍射等现象，因而认为：“光”具有所谓“波、粒 2 象性”。进而，更发现所有的微观粒子都有所谓“波、粒 2 象性”。例如：电子衍射等，而所谓“波、粒 2 象性”就成了物质的普遍特性。 6 ． 2 ．通常量子力学及量子场论的发展在 “波、粒 2 象性”成了物质的普遍特性认识的基础上，德布罗意提出 “ 物质波 ” ，“德布罗意波”的假说。通常量子力学及量子场论，就在此基础上，以所谓“波函数”表达各种物质的运动态，和用各种算符，类比、扩展经典力学的正则运动方程和拉格朗日量建立的微分方程，研讨各种物质的运动。取得了很大的成功。 6 ． 3 ． “波、粒 2 象性”带来的问题 “波、粒 2 象性”即认为单个粒子既是粒子又是波的这种观点，按粒子与波的基本概念，就是不能自圆其说的。物质怎能既在一定相对较小的时空范围内集中，又在一定广阔的时空范围内分布？！而且，由此，按量子力学及量子场论的所谓：“测不准关系”、“真空中的实物分布”、“量子缠绕”等结果，而引出所谓“不可知论”、“非决定论”、“真空生成物质”，“无因果论”、“物质意志论”，等等，错误的哲学观点。 6 ． 4 ．一切“波”都只是大量粒子的集体表现和统计结果从水波和各种振动波都清楚的看到它们都只是大量粒子的集体表现，不是个别粒子的单独行为。单个粒子是无论如何不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。确有多种所谓“单光子”、“单电子”的衍射或干涉实验，但是，它们都只是大量光子电子或其它粒子，在一定时间内的积累效应。实际上，从它们的衍射或干涉图像的由个个点的随几出现而逐渐形成，就也都具体表明：它们都只是大量粒子在该时间范围内，各个相应粒子逐次积累形成的统计效果。只是反映了大量粒子在不同时间的统计效应。单个粒子是无论如何不可能是“波”，不可能有衍射或干涉现象。 6 ． 5 ．任何波都不可能是稳定的粒子若把德布罗意波当成相应的粒子，它即使在真空中运动，其大小也必然要扩大到无限，而在不均匀的介质，或不同介质间运动时，这种发散现象就更为显著。因而，事实说明：这种所谓“粒子”根本是不稳定的，不能称为通常概念的粒子。其实，按傅立叶公式，可把任何形式的波（由正、余弦周期函数表达）都表达为一系列简单波（纯单色波）的“波包”。若将某种 “波包”当作粒子，则其速度就是此“波包”的“群速度”。但是，“波包”中的各个纯单色波，都各有不同的传播速度，因而，任何“波包”都必然在运动中，彼此分散，任何“波包”的大小都必然会扩大，就根本不能表达大小基本稳定的粒子。德布罗意波包、薛定谔波包和含非线性孤子的脉冲，都是以上证明的具体实例。 7 ．量子力学及量子场论都是大量粒子的力学和场论 7 ． 1 ．现有统计还不能证明对于量子力学及量子场论反映出的特性，虽早就有人指出了应将微观粒子的波函数解释为：“在已知时间和地点找到该粒子的机率”，提出了对大量微观粒子作统计描述的正确观点。但是，通常的统计力学只是从 3 维空间的位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”出发建立的，通常的量子统计力学也还是以通常量子力学解得的各量子态，仍用 3 维空间的统计力学所进行的统计，也因而仍须采用本身就是矛盾的，单个粒子也有“波、粒 2 象性”，而对此仍未能作出具体的说明。 7 ． 2 ．由 4 维时空多线矢“相宇”建立的统计力学按《时空可变系多线矢世界》新理论体系由 4 维时空多线矢“相宇”，建立起真正相对论性的统计力学及其与通常的统计力学的相互关系，统一地分别对具有实物粒子和光子特性的大量同种微观粒子进行统计，都得到相应的 4 维时空“最可几分布函数” ( 明显含有时间，通常 3 维空间“最可几分布函数”不明显含有时间 ) ，它也就是通常的波函数。对于由 4 维时空 1- 线矢“相宇”统一的结果洛，当粒子间的相互作用可当作弹性碰撞时，它就是通常的德布罗意 (de Broglie) 波。类似地，还可由相应匹配成对的高次线多线矢组成的“相宇”对大量相应的物理量多线矢进行统计，得到相应的“最可几分布函数” ( 高次线多线矢波函数 ) 。因而，具体认识到这种大量粒子统计表现的几率波。 7 ． 3 ．一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果这就具体表明：一切“波”都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果；并非单个粒子的特性。一切单个粒子 ( 包括单个的光子和电子 ) 的运动特性都是宏观可观测的。一切干涉、绕射等等波的特性和现象，都只是大连量粒子相互作用，造成各粒子在时空统计分布状态的结果。无须将粒子区分为宏观粒子与微观粒子。对于大量的粒子，所观测的只是大量粒子的统计结果或集体表现 ( 所谓“波” ) ，所谓“微观粒子”只是作为大量粒子的统计结果或集体表现的各类个体代表。量子力学就确实是大量粒子的 4 维时空统计力学。因而，无须引入本身就是矛盾的，“单个粒子既是粒子又是波”的所谓“ 2 象性”观点，就能全面合理地解释各种粒子 ( 包括光子和电子 ) 的各种特性，并从而使由此产生的一些错误的哲学观点不攻自破。 7 ． 4 ．与通常的量子统计的不同通常的量子统计是按量子态进行的，但仍然是对 3 维空间的位置 1 线矢与速度 1 线矢组成的“相宇” 进行的统计，所得到的“最可几分布”也是 3 维空间的，因而在计及各不同时刻的分布时，还须根据所统计粒子的不同特性区分为费米 (Fermi) ( 各“态”仅限有一个粒子 ) 与玻色 (Bose) ( 各“态”可有多个粒子 ) 两种不同的类型。而本理论体系是采用 4 维时空各类 n 维多线矢相宇进行的统计，其所得到的“最可几分布”就是相应扩展的波函数，是在 4 维时空相应明显含有“时轴”分量的“相宇”中的分布，在计及各不同时刻的分布时，就没有费米与玻色两种类型的区分，而普遍适用于各种粒子 ( 包括费米与玻色两种类型的实物粒子和光子 ) 。 7 ． 5 ．对电磁波和声波的新理解电磁波和声波的传播，实际上，应可理解为：带电体（分别带有正或负电荷的粒子或物体）和电中性的粒子或物体，分别在相应介质中的振荡运动，也就是较高能态的带电和中性的粒子或物体辐射出的各相应频率的光子和声子而成为较低能态；较低能态的带电和中性的粒子或物体吸收的各相应频率的光子和声子而成为较高能态，而各相应频率的大量光子和声子在相应介质中以在该介质中的相应光速和声速辐射、运动、传播。分别统计形成的电磁波或（和）声波，分别以在该介质中的光速和声速在该介质中的传播在这里，实际传播（或发射）的都只是相应的光子和声子，并非带电体和电中性的粒子或物体本身。后者只是在其所在介质中原有位置附近作相应的振荡运动，而以相应的光速和声速传送相应的光子和声子。这些光子和声子的运动规律，既可由电磁波和声波的波动方程的解表达；又可由它们分别按 4 维时空位置 1- 线矢和动量 1- 线矢组成的“相宇”进行统计，分别相应得到的 4 维时空“最可几分布函数” ( 即：通常的波函数 ) 表达。在真空中，光子仍可在相应的电磁场中以相应的光速运动，而声子只能在实物粒子组成介质和作用力 ( 引力、弹性力或粒子团的状态变化 ) 场中运动，发出声子的振子间有效作用力场的范围不大，在真空中，超过这个范围，声子就只能反射或被吸收，而停止向前的运动。这也是光子和声子的一种差异。 8 ．对通常量子力学和场论的相应改造和发展 8 ． 1 ．方法和结果直接将时空各多线矢“相宇”的统计力学得到的，显含时的，最可几分布函数作为相应的波函数，对常量子力学和场论，作相应的改造和发展，建立起时空各多线矢相应的量子力学和场论。而通常量子力学和场论只是其时空 1- 线矢的特例，并且去掉了自相矛盾的所谓“波、粒 2 象性”观点。由其结果可知：量子力学和场论只是大量粒子按 4 维时空多线矢统计得到的宏观效应力学和场论。又由于，一切运动方程都可表达为正则的形式，即都可仅由相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢和矢量场各“分量模长”的函数表达，因而大量粒子的各类 (n 维 ) 物理量多线矢和矢量场一切运动方程的宏观效应就都可类似地求得，从而建立起相应各类 (n 维 ) 多线矢的相对论性的量子力学和场论。但须注意，对于各不同类的多线矢 ( 例如 n=4 的 1- 线矢和 n=12 的 22,1- 线矢 ) ，其正则运动方程，波函数，因而相应的量子力学都各有差异。不能混同，否则，就会出现如通常量子场论中所谓“自发破缺对称性” 等的问题。而通常的量子力学都只是其非相对论性的，或限于在 Euclid 时空，仅对 3 维空间 1- 线矢的简化近似。 Dirac 考虑到通常的量子力学不满足 4 维时空 Lorentz 变换下的不变性，而人为地引进 4 个反对易的 4 行 4 列矩阵，使其满足相对论的要求，而建立的相对论性量子力学，也仅适用于 4 维时空 1- 线矢。 8 ． 2 ．一切由“波、粒 2 象性”带来的错误哲学观点也罢都不攻自破量子力学的重要基础之一的所谓“测不准关系”，实际上，只是大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长误差平方的平均值间的相互关系，表明大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各分量模长的均方差不能同时为零。它反映的只是这大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场的一种统计规律，并不是个别相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长误差间的相互关系 , 并不表明 “个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长不能同时测准”。更不表明“个别 ( 无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的 ) 相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场各分量模长之一必不可知或不能决定”。 “最可几分布函数”只是描述大量粒子在时空的统计分布；只能表明各相应粒子在相应条件下，在各相应时空位置出现的几率。因而，甚至在单个粒子不能出现的地点，例如：穿过某种通常不可逾越的屏障、或在通常应为真空的位置，也可能以一定的几率出现 ( 隧道效应、或量子真空能量涨落 ) 。而且既是对大量粒子的统计结果，就容易理解多个粒子的统计分布彼此关联、相互影响而产生的所谓“粒子缠结” 以及各种“起伏现象”等，而不致将其误解为来自单个物质粒子的“不确定性”。因此，哪些由于将大量粒子统计结果和集体表现的“波动性”当作单个粒子具有“波、粒 2 象性”，和将大量相互匹配成对的各类 (n 维 ) 多线矢或矢量场相应各分量模长的均方差不能同时为零的统计效应，“测不准关系”，当作单个物质粒子具有“不确定性”，而产生的诸如：“颠覆认知哲学”，“不确定的世界”等，否定“因果论”、“决定论” 的一切错误哲学观点，也就不攻自破了。; 个人分类: 物理|2918 次阅读|8 个评论

吕喆这下惨了——偷偷媾和，惨遭围观: 热度 9 sheep021 2011-4-22 21:13; 俗语说：“举头三尺有神明”、“暗室亏心，神目如电；人间私语，天闻若雷。”可知：天理难以欺瞒，而鬼神无时无地不在鉴察善恶。吕喆博主在“围观”与“微观”一文中说：一位初次讲《大学物理》课的“青教”在 QQ 上给我提了个问题：两个粒子在发生碰撞“合并”成一个粒子的碰撞过程中，会不会发出声音？如果不会，为什么？我的看法是基本不会。……原因在于，碰撞过程不会有其他粒子在旁边‘围观’ 俺的回复是：也许还有 “伪围观” 行为和“微微观”尺度，在微观尺度下没有微观者，在“微微观”尺度下可能就有围观者啊，哈哈。一粒沙中藏世界，半升铛内煮江山哦。莫道人不知，除非你莫为。以为暗室只是二人世界而行媾和之事，哪里知道，周围有几十万双眼睛盯着呢。有些还等着趁机托生呢，呵呵，吕兄这下惨了，彻底曝光了。因此，俺认为：两个粒子在发生碰撞“合并”成一个粒子的碰撞过程中发出声音，那是宇宙间最美妙的音乐想偷偷摸摸、悄无声息地“合并”？没门！其他：吕能通玄。吕喆，真有点玄了（图）; 个人分类: 聆听自然|1114 次阅读|10 个评论

粒子群与行为: yanghualei 2011-3-17 23:27; 在初始无制度的行为空间上给点激励，则处在其他行为取向上的行子携带着资本将向此行为位点上靠拢，随着资本的增加，这种趋势直到有新的制度在其他行为位点上进行激励，进而达到平衡为止，如果不考虑行为空间上的距离成本，则初始处在任何一行为位点上的行子分布均匀的，如果对某位点进行激励则所有行子携带着所有资本都将趋向此行为位点。设计一个程序，并把行为取向上的个体看做粒子，则处在任一行为位点上都是一个粒子群，携带的资本看做都动能和势能，激励就是给予位在某一行为取向上的每个粒子一定的禀赋，这将引起其他行为位点上的粒子群坚持原行为取向的机会成本增大，即在转换到受激励的行为位点上的成本不变，但收益增加了，这样将引致部分粒子群游到受激励的行为位点上。有一点疑问，如果某行为位点受到激励，则其附近的行为位点是否也将受到激励，而激励程度是否取决于其在受激励的行为取向上的投影；实际上制度对某一行为位点的激励，激励的程度就是给予的禀赋量，禀赋量表征为受激励的行为对未激励的行为的引力增量。粒子群改变行为取向的成本，包括原行为取向的收益，在转移的过程中的成本以及新加入的行为取向上的粒子群对其的排斥造成的成本；而改变位点的收益包括激励禀赋量和新行为位点上原本的收益，如果成本大于收益，则粒子群就不会游到受激励的行为位点上，相反则会 ; 同时激励量改变的是粒子所携带的资本利息的大小，故实质上受激励的对象是资本，资本不断涌进受激励的行为位点上。; 个人分类: 交叉科学|2508 次阅读|0 个评论

无公式版：量子化又可把一个粒子的场变成多个粒子: 热度 2 chenfap 2011-2-13 16:58; 无公式版：量子化又可把一个粒子的场变成多个粒子（物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 4 ））博主按：应博友 sheep021 的要求，现将前一篇博文《量子化又可把一个‘粒子’的场变成多个‘粒子’（物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 4 ））》中的全部数学公式和符号删去。不知这样做，是否能对物理和数学知识较少的网友阅读本文更方便些？博主认为，通过数学公式可更深入地理解物理概念和物理规律。我写讨论物理基本理论的博文，通常都假定读者已具备大学工科《普通物理学》及相应的数学知识水平，为了正确和深入讲解，常要用到数学公式。考虑到一些网友的要求，以后我的博文可以出两种版本，即 1 、有公式版， 2 、无公式或少公式版。先出有公式版，当网友需要时，再把有公式版改成无公式或少公式版。若有时难以改版，则请网友谅解。在上次博文《量子化把‘粒子’变成‘波’（物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 3 ））》中，我们讲过，一个经典理论的物质粒子，在‘量子化’之后，可出现‘波性’，（实为‘场性’）。这是因为由经典关系可得出了量子关系；例如，由牛顿力学的能量、动量关系式可得出薛定谔波动方程，由狭义相对论力学的能量、动量关系式可得出克莱因 - 高登波动方程。这两个方程中出现的波函数可解释为，在‘量子’化之后，时空中出现了一种场，人们把它称为‘物质场’，它的场量就是波函数，这是因为‘物质场’的场量在时空中的变化可表现为行波或驻波。在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，即把薛定谔波动方程看成是单个粒子的场方程，把克莱因 - 高登波动方程也看成是单个粒子的场方程；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 --- 维基百科）相联系，即把薛定谔波动方程和克莱因 - 高登波动方程都看成是描述粒子系综的场方程。从量子理论建立直到现在，这两种观点一直在争论。场方程（包括薛定谔波动方程和克莱因 - 高登波动方程）也可以量子化，场的量子化是粒子量子化的推广。其步骤大致是：首先将经典场纳入哈密顿力学正则形式，并得到其共轭场。量子化就是将经典场量及其共轭场量看作希尔伯特空间中的算符，并假设其满足一定的对易或者反对易关系式。没有学过量子场论的读者可暂时承认其结果，若有兴趣，以后再补习量子场论。场在量子化后，要出现粒子的产生和湮没现象，可引入产生算符和湮没算符来进行处理。描述场量的‘波函数’在量子化后变为算符，场量子化后的状态常用狄拉克符号表示，这相当于粒子量子化后的状态用波函数表示。由于对场量子化后，要出现粒子的产生和湮没现象，常有多个‘粒子’存在。若开始只有一个粒子，对这个粒子量子化，出现场，又对这个场量子化，便出现多个‘粒子’；总起来看，一个粒子变成多个同样的粒子。若把波函数与单个粒子相联系，‘一个粒子如何变成多个同样的粒子’就难以说通了；若把波函数与粒子的系综相联系，‘一个粒子如何变成多个同样的粒子’还可以说得通。但是，为什么‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’（实为‘场性’）？为什么‘量子化’又可使场出现‘粒子性’？以及为什么‘量子化’会使物理量变为‘算符’？这些问题仍然难以解决。在本系列第一篇博文中，我说过“ 与物质波、波粒二象性有关的一些物理概念，能做到 ‘ 名正言顺’的则‘正名顺言’，还做不到的则存疑，等待新的研究。”。本人水平低，对上述问题也就只好存疑了。; 个人分类: 未分类|3722 次阅读|4 个评论

量子化又可把一个‘粒子’的场变成多个‘粒子’: 热度 2 chenfap 2011-2-13 11:39; 量子化又可把一个‘粒子’的场变成多个‘粒子’ （物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 4 ））在上次博文《量子化把‘粒子’变成‘波’（物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 3 ））》中，我们讲过，一个经典理论的物质粒子，在‘量子化’之后，可出现‘波性’，（实为‘场性’）。这是因为由经典关系可得出了量子关系；（指一大群相类似的体系的集合 --- 维基百科）相联系，即把薛定谔波动方程和克莱因 - 高登波动方程都看成是描述粒子系综的场方程。从量子理论建立直到现在，这两种观点一直在争论。场方程（包括式（ 1,2 ））也可以量子化，场的量子化是粒子量子化的推广。其步骤大致是：首先将经典场纳入哈密顿力学正则形式，并得到其共轭场。量子化就是将经典场量及其共轭场量看作希尔伯特空间中的算符，并假设其满足一定的对易或者反对易关系式。没有学过量子场论的读者可暂时承认其结果，若有兴趣，以后再补习量子场论。对场量子化后，要出现粒子的产生和湮没现象，可引入产生算符和湮没算符来进行处理。描述场量的‘波函数’ 子的系综相联系，‘一个粒子如何变成多个同样的粒子’还可以说得通。但是，为什么‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’（实为‘场性’）？为什么‘量子化’又可使场出现‘粒子性’？以及为什么‘量子化’会使物理量变为‘算符’？这些问题仍然难以解决。在本系列第一篇博文中，我说过“ 与物质波、波粒二象性有关的一些物理概念，能做到 ‘ 名正言顺’的则‘正名顺言’，还做不到的则存疑，等待新的研究。”。本人水平低，对上述问题也就只好存疑了。; 个人分类: 未分类|4776 次阅读|3 个评论

量子化把‘粒子’变成‘波’: 热度 2 chenfap 2011-2-11 09:54; 量子化把‘粒子’变成‘波’ （物质波等概念也要‘ 名正言顺’（ 3 ））物理学在上世纪 20 年代建立了量子力学后，接着又在 30 年代开始建立量子场论。现在，量子力学和量子场论都是已得到许多实验事实验证过的完善理论，并且在科技上有很多方面的应用。把经典理论（即非量子理论，如牛顿力学理论、狭义和广义相对论力学理论等）转变为量子理论的过程叫‘量子化’。例如，量子力学可视为把牛顿力学理论量子化的产物，量子场论可视为把狭义相对论力学理论量子化的产物；而量子引力理论则应是把广义相对论力学理论量子化的产物，可是由于出现很多困难，量子引力理论尚未建成。 ‘量子化’有很丰富的内容，由于要涉及到很多量子力学和量子场论的知识，本文不可能全面介绍，故只讨论‘量子化’的下述两点表现： 1 、‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’（实为‘场性’）。 2 、‘量子化’使物理量（如动量、能量、电磁势等等）变为‘算符’。这两条表现都需要解释，先看第 2 条。牛顿力学理论、狭义相对论力学理论都是以讨论质点力学为基础。在牛顿力学理论中，现在来说明上述第 1 条‘量子化’的表现。实验事实告诉我们，微观粒子存在干涉现象，宛如波的干涉一样，这意味着‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’，它实为式（ 4 ）是薛定谔波动方程，它是把牛顿力学量子化的产物，式（ 5 ）是克莱因 - 高登波动方程，它是把狭义相对论力学量子化的产物。式（ 4,5 ）都是场方程，它们反映了‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’。这里要注意，式（ 1,2 ）的关系只适用于质点，因之式（ 4,5 ）的关系也能只适用于质点。为什么‘量子化’可使物质粒子出现‘波性’？为什么‘量子化’会使物理量变为‘算符’？这是初学量子力学时常会出现的问题，也是人们常常争论的问题；在后续博文中我们将进行讨论。; 个人分类: 未分类|5907 次阅读|7 个评论

什么是‘波’？什么是‘粒子’？: 热度 4 chenfap 2011-2-8 13:56; 什么是‘波’？什么是‘粒子’？ ( 物质波等概念也要‘ 名正言顺’（2）) 为了要讨论‘物质波’、‘波粒二象性’等概念，先要说明什么是‘波’？什么是‘粒子’？在物理学上，粗略地说，波（或波动）是振动传播的现象。波在‘介质’中传播，例如，传播经典力学波的介质是弹性介质，传播电磁波的‘介质’是电磁场。波发生在时空之中，它把波源前些时刻振动的相位于后些时刻传至介质它处；因之频率、周期、波长，相速等概念便常与波相联系。振动是有能量和能量变化的，因之波往往要传播能量。波所依附的‘介质’，波之振移、相位、频率、周期、波长，相速以及所传播的能量都涉及到波的基本特性，常可根据这些特性的有无来判断某种波是否真实存在。例如以后我们将说明，由于‘物质波’ 所依附的‘介质’，以及这种波之振移、相位等都说不清楚，便可以怀疑它‘是否真实存在？’。 ‘波’原指振动传播的现象，但人们往往把作为现象的‘波’与承载该‘波’的‘介质’（或场）混为一体，统称为波。这样便把‘波’当成为一个客观实体了。这种观点的习惯势力很强大，以致一些物理学者也接受了这种观点；例如对‘光波’、‘声波’就常采用这种观点。要改变人们的习惯观点是很不容易的，但我们在讨论中必须分清楚现象和现象的承载物。在物理学上，粗略地说，粒子是构成物质的单元，它的体积很小，常可忽略不计；粒子的一些物理量，如质量、动量、能量等等，往往具有定值。物理学的研究告诉我们，我们能感知的周围宏观物体都是由分子、原子构成的，分子、原子又是由一些基本粒子构成的。现代物理学对基本粒子的研究已很深入，建立了一套標準模型理論。这给人的印象似乎是物质是由粒子构成的，物质似应以粒子性为主要特性。虽然在某些情况下，若分子平均自由程小到趋近于零时，某些物质（如流体）也可以看成是连续的，但这只是特殊情况。可是，基本粒子的理论基础是量子场论，量子场论的出发点是连续的场，因之，给人的印象又似乎是物质的基础是场，物质似应以‘波‘性为主要特性。暗物质、暗能量的发现对物质的‘粒子性’和‘波’性提出了新问题。暗物质与我们周围由一些基本粒子构成的宏观物体不相同，估计它不是重子、轻子物质。还可估计暗能量是某种场，但它与我们周围同一些基本粒子相联系的场在特性上有差别。虽然如此，而无论如何，物质的‘粒子性’和‘波’性的相互关系仍然是我们须要深入研究的问题。; 19334 次阅读|10 个评论

构成纠缠态的粒子之间是什么相互作用？: lijinghui 2010-9-24 12:36; 量子力学中的纠缠态可以由两个或两个以上的粒子构成。它们之间究竟是种什么样的相互作用呢？我们人类现在已经知道的自然界中的相互作用有四种：万有引力相互作用（简称引力相互作用）、电磁相互作用、弱相互作用、和强相互作用。如果构成纠缠态的粒子之间是通过光子来相互作用（或交换信息），那么它们就应当是电磁相互作用。构成纠缠态的粒子之间肯定有引力相互作用，只是这种相互作用太微弱了不足使它们之间相互交换信息。另外，构成纠缠态的粒子之间的相互作用也绝对不会是弱相互作用和强相互作用，因为这两种相互作用只有两个基本粒子离得非常近（比如在原子核内部）才可会发生相互作用。所以说：（1）如果我们能探测到构成纠缠态的粒子之间是通过光子来交换信息，那么构成纠缠态的粒子之间必然是电磁相互作用；（2）如果我们不能探测到构成纠缠态的粒子之间的光子交换，那么构成纠缠态的粒子之间的相互作用就可能是人类现在还不知道的一种新的相互作用----第五种相互作用。 ... ... ... 总而言之，我们现在关键要做的是：探测构成纠缠态的粒子之间是否有光子交换！！！ ... ...; 个人分类: 未分类|5232 次阅读|1 个评论

【水煮物理】(19)：是粒子，还是波？都是传说！: 热度 1 Penrose 2010-6-14 21:25; 上帝说：要有光！于是有了光。大地有了一片光明，人间充满无限欢腾。可是万能的上帝遗留给人类一个极其困惑的问题光是什么？千百年来，无数学者哲人深深陷入这个问题苦苦思索，这个问题的答案几乎囊括了人类史上最聪明的智慧。不过，它在中国的面目可以简化为一道高考选择题，如下：光是什么？选项： A. 光是粒子； B. 光是波； C. 光既是粒子也是波； D. 光既不是粒子也不是波； E. 以上答案均正确； F. 楼上都在瞎掰； G. 楼主是个传说；？给出答案分布： 70 后当年大部分选 C ，他们认为理解了光，早晨八九点钟的太阳前途有光； 80 后当年对前途是光明还是黑暗比较困惑，选 C 的有一半选 D 的也有一半，纠结啊； 90 后呢，每个选项都有人选，并且在选项 D 后面加上了 E 项和 F 项，然后阅卷老师再加了个 G 项，阅卷领导加了个省略号和问号。标准答案是，谁知道？！我们还是来看看历史上的牛人怎么解答的吧！先看看咱们的墨家军，中国的墨子和他的弟子们早在公元前 400 多年前就做了光的小孔成像实验，并解释了物体和投影的关系原理光的直线传播。喜欢讨论的问题的古希腊人对光同样充满好奇，毕达哥拉斯最早把光解释为光源向四周发射的一种东西，遇到障碍物即被弹开，弹入人眼即让人感觉到了最后一个将光弹开的障碍物。而后托勒密在《光学》一书描述了光的折射现象，达芬奇也描述过光的反射现象等并试图做出解释，而后开普勒及斯涅耳的实验给出了光的折射定律的数据，只是，他们并没有发表。直到数学家笛卡尔在《屈光学》提出了光的折射定律的数学几何形式表达，他同时留下了对光的两种可能解释。一是说光是类似于微粒的物质；二是说光是一种以以太为媒质的压力，即可能是波。光究竟是什么？成了遗留给后人的问题。光可能是波，意大利数学家格里马蒂如是说。他让一束光穿过两个小孔并投影到暗室屏幕上，结果在发现在投影屏幕上有明暗相间的条纹。这和水波的衍射非常相似，说明了光的波动性。他还认为物体之所以显现不同颜色是因为有着不同频率的光。光应该是波，英国物理学家胡克如是说。因为他用肥皂泡和薄云母重复了格里马蒂的实验，他认为光是以太的一种纵向波，而且光的颜色就和其频率有关。光怎么会是波，明明是粒子嘛，英国物理学家牛顿如是说。 1666 年牛顿在家休假躲避黑死病，没事玩起了三棱镜，他发现一束白光可以分成不同颜色的光，而不同的单色光也可以合成还原成白光，为此他成功解释的光的色散现象。（见 (12) ：好色之徒）牛顿的分光实验让光学从几何光学跨入到了物理光学。牛顿认为光应该是由微粒组成，并且走最快速直线路径，光的分解和合成就是不同颜色的微粒分开和混合的结果。棱镜分光与光的颜色于是解答这个问题伊始就有了两大门派波动说和微粒说。其实牛顿在开始时并不特别反对波动说，但微粒说对胡克等前人的波动说发起了挑战，这让胡克很不爽，直接结果就是胡克拉着波义耳等一起枪毙了牛顿关于光的颜色的论文，而牛顿也不甘示弱，在以后的论文里不断提出对波动说的反驳。这些争论最终导致了牛顿和胡克的终身私人仇恨，牛人相斗，两败俱伤。胡克说牛顿的一些研究是以他的研究为基础的，牛顿便冷笑道：那么说我就是站在巨人的肩膀上了哈！（好像胡克并不高？）胡克很郁闷地在牛顿的冷嘲热讽中度过了下半辈子。还是荷兰人惠更斯比较懂学术政治，他先是作为院士和领导牛顿在剑桥相会讨论光的本质问题，话说两人是相互久仰、惺惺相惜。可他心里已经发现许多现象不能用微粒说来解释，并暗暗转向了波动说。惠更斯一回去便做了一系列实验并提出了光的波动说的完整理论。他认为光是靠物质载体以太来传播的纵向机械波，并成功解释了光的反射、折射、双折射、衍射等现象。 1678 年，惠更斯出版了《光论》并公开演说反对微粒说。老牛很生气，后果很严重。作为当时全世界最聪明的人，牛顿很快也找到了波动说的脉门，并且用微粒说更美好地解释了光的现象，他还把物质微粒观推广到整个自然界，很合他的质点动力学的胃口。这些理论写在了他的《光学》一书里，为了避免再被胡克等人枪毙的危险，这书直到胡克去世两年后才出版。很不幸的是，惠更斯那时也已不在人世，波动派便衰微不振。牛顿利用他在力学上的卓越声望，轻松地把微粒派发展壮大一统江湖。虽然不是千秋万载，却统治了整个十八世纪，这就是权威的力量。杨氏双缝干涉实验历史的车轮总是滚滚向前的，在新自然哲学思潮下，权威也未必不被人怀疑。 1800 年 -1807 年，托马斯 . 杨再次扛起了波动说的大旗。作为新一代掌门，杨用物理学最有力的研究方法理论预言加实验验证然后再理论解释逐渐完善了波动说。杨首先把光和声波进行对比，认为光同样存在叠加后增强或减弱的现象光的干涉。他做了著名的杨氏双缝干涉实验：让一束单色光穿过小孔衍射到另两个小孔上，在小孔另一侧接收屏上观察到了明暗相间的条纹。这是证明光的波动性的关键实验，可惜最初杨的解释并不正确，因为他认为光波和声波一样都是纵波（传播方向和振动方向在平行），而明暗相间的干涉条纹来自于入射波和反射波的叠加。公然和权威对抗总是艰难的，挺牛顿的微粒派弟子立马抓住波动说的小辫子加以反驳甚至诽谤杨同学。比如拉普拉斯同学就用微粒说详细分析了光的双折射现象，用以驳斥波动说；而马吕斯和布儒斯特从实验上发现了光的偏振现象并给出了偏振定律，即光在沿传播路径上的振动方向是不对称的，这是纵波里不可能出现的情况。杨同学很郁闷，但并没有放弃，他仰头看看惠更斯祖师爷，终于下决心迈出了更加理论上的关键一步：光不是纵波，而是横波（传播方向与振动方向垂直）。这么一来就清楚多了，光的偏振也不再神秘，因为振动方向和传播方向垂直，故完全允许其呈不对称，偏振正是横波波动性的力证！这一招以彼之道、还施彼身击中微粒说要害，而微粒派再也没有牛顿这样的牛人出来说话了。十年后，法国的土木工程师菲涅尔发挥业余兴趣，从理论上给出了光的干涉预言，并在了解托马斯 . 杨的工作之后进行了实验验证，成功建立了光的横向传播理论。之后，德国天文学家夫琅和费用光栅做了光的衍射实验，施维尔德对其结果进行了很好的波动说解释。波动派终于东山再起，不仅成了江湖主流，而且还不断发扬光大。 19 世纪后期，法拉第等人对电磁学的深入研究让人们初步形成一个概念：光其实就是一种电磁波。 1872 年，麦克斯韦用四个方程完美地统一解释了所有电磁学现象，并且由此可以推论出电磁波的存在，且以光速传播，我们看到的可见光实际上不过是电磁波的一种。 1888 年德国的赫兹通过一系列实验证实了电磁波的存在！光不仅仅是波，而且是电磁波，除了光之外，无线电波、微波、红外线、紫外线、 X 射线、伽马射线等等都是电磁波，它们之间的区别在于频率不同而已。光的波动说至此可谓达到了完美。可是，再完美的学说也有瑕疵，人们始终为一个问题而困惑：既然光是波，那么传播光的载体是什么？笛卡尔老祖宗说是以太，好吧，那么以太是什么？怎么我们人类看不到？以太，英文 Ether ，来自希腊语，原意指的是天上诸神呼吸的空气，康有为和谭嗣同等认为以太是无色、无味、无声、无所不在于宇宙间的物质，孔子的仁、墨子的兼爱、佛教的慈悲、基督教的灵魂等都是以太的作用所致（以太简直比孔圣人、佛祖、上帝都还要牛！）。简而言之，以太就是前无古人后无来者的最最神秘的物质，寻找以太的过程也充满着哲学和宗教的意味，以太成了 19 世纪的物理学家们最为津津乐道的话题。根据已知的光的性质，大家猜测以太是一种传播横波的固体介质，它是一个绝对静止的参照系。但是由此以来，固态的以太则可能影响天体的自由运动，而横向的振动也很可能引起纵向的振动。关键时刻还是需要实验来说话，英国迈克尔逊和莫雷在 1887 年做了所谓的以太漂移实验。这是一个非常精巧的实验。如果地球是相对于绝对静止的以太运动，那么若光线沿此运动方向传播则是光速和地球运动速度的叠加，而沿着垂直该方向传播的速度则要小一些。他们将一束光分成平行方向的透射光和垂直方向的反射光，通过测量两束光的形成的干涉条纹数目，可以精确地得到两者的光程差，进一步得到两束光的速度差别。因此，只要将干涉仪沿着不同方向测量，就可以判断地球相对于以太运动的速度方向和大小。结果出乎所有人意料之外光速沿任何方向几乎不变，换句话说，以太是不存在的！人们开始惶然不知所措。事实上，在尚未知迈克尔逊 - 莫雷实验结果之前，瑞士某专利局的一名小职员就指出，如果放弃所谓绝对时间之类的概念，那么绝对静止的参照系以太的概念也可以扔掉。人们要接受光速不变原理，那么就可以得到物体在接近光速情况下高速运动的物理学，在那里运动的钟会变慢，运动的尺子会缩短。这个新物理学叫相对论，那位叫爱因斯坦的小职员作为 20 世纪最为卓越的物理学家开创了现代物理新世界，此为后话。迈克尔逊 - 莫雷的以太漂移实验（ From 百度百科）波动说的烦恼还不仅仅在于找不到以太这个载体，更可怕的乌云一朵接一朵地飘来。赫兹的实验还有另一个现象，当用紫外线照射两个金属球时，电火花似乎更易出来，即光对金属的照射可以产生电子。这就是光电效应的发现，爱因斯坦后来对其做出了解释，他认为光以粒子形式入射到金属上，金属电子将吸收其能量并逃逸出来。光的微粒说再次浮出水面！爱因斯坦把光的微粒叫做光子。光子的概念并不是他的原创，而来自于德国的普朗克对黑体辐射的解释。之前对于黑体辐射的研究，瑞利和金斯用理论解释大部分波段的辐射曲线，然而在紫外波段则遇到了灾难性的违反实验结果。最严重的问题是，人们用如此完美的电磁学理论却怎么也解释不了一个简单的黑体辐射谱，光的波动说再次遇到了障碍。普朗克通过引入一个新的概念把光的能量分成不连续的一份一份的，每一份叫做能量的量子，通过统计能量量子的分布，就可以得到完全符合实验谱线的黑体辐射理论公式。把能量看成不连续的量子化，这在当时绝大部分科学家心目中是不能接受的。普朗克也因为引入能量量子而心中不安，他甚至内疚地认为不应该对经典的电磁理论提出质疑，因为它是那么地完美无瑕。只有年轻大胆的爱因斯坦，不仅勇于接受了能量量子的概念，而且成功用于解释光电效应。新的光的微粒说光的量子说由此诞生。新生事物往往很难为人接受，美国的密里根为此做了整整十年的实验，试图否定光的量子说，然后在 1915 年他公布的实验结果却是证实了光量子的存在，同时也测定出了普朗克常数（这个常数和光子频率的乘积就是量子化的光子能量）。如果光具有量子化的粒子性，那么其他电磁波会如何？ 1923 年，康普顿发现 x 射线被电子散射后频率会变小，即 x 射线也有粒子性。更有趣的问题是，那原先人们认为是粒子的电子等会不会有波动性呢？ 1927 年，杰默尔和汤姆森先后证实了电子束的波动性质，随后人们还发现氦原子射线、氢原子和氢分子射线均具有波的性质。事实上，如果让可见光、 x 射线、电子甚至中子穿过合适的物质都可能发生衍射现象，即波强度在存在增强和减弱的效应，而合适的物质，实际就是其间隙和射线的波长相比拟这正是波发生衍射的条件。这下麻烦更大了，波可以是粒子，粒子也可以是波，那到底是粒子，还是波？既是粒子也是波？既不是粒子也不是波？彻底把大伙儿给搞糊涂了。正是在粒子和波的一片混乱之中，物理学迎来了史上最伟大的一场革命量子力学诞生了。早在 1913 年，玻尔就用量子化的能量概念成功解释了原子的行星模型，即电子绕原子核运动的能量也是不连续的，只能在某些固定能量轨道上运动。 1924 年，法国的德布罗意提出了波粒二象性的概念，不只是光具有波粒二象性，几乎所有微观粒子或者电磁波都是如此，粒子的能量等于普朗克常数乘以其波动频率，粒子的动量等于普朗克常数除以其波长。这么一来，粒子就是波，波就是粒子，两者是同一物体上的两种属性而已。既然所有的微观粒子都具有波动性，那么它们应该满足的动力学定律如何？ 1925 年，德国的海森堡和玻尔一起成功建立起了微观粒子的矩阵力学，不过那个年代人们对矩阵这个数学工具还很陌生，于是次年奥地利的薛定谔捣腾出了一个方程薛定谔方程，得出了波动力学，之后英国的狄拉克把两者统一一起来，后来人们便称之为量子力学。量子力学说的是什么？它把微观粒子的能量看成量子化的，粒子的运动行为可以用波函数进行描述。波函数是什么？德国的玻恩给出了波函数的统计解释，波函数的模方（波函数是个复数）代表粒子在某一时刻某一位置出现的几率，也就是说即使两个粒子处于完全相同的状态并对其进行相同的测量，测量的结果也是按照波函数呈一定几率分布的，这就是微观粒子的粒子性；而作为复数的波函数本身带有相位，即两束粒子相互作用还存在相位相干效应，这将导致相互作用后其空间分布几率并非简单的线性叠加而是某些地方会增强，某些地方会减弱，这就是微观粒子的波动性，由此很好地解释了干涉和衍射等波动现象。现在的先进实验手段，不仅验证了波函数的存在，也说明了许多微观粒子的波动性，如用原子构成量子围栏可以看到中间的驻波。于是，一切皆是粒子，一切又皆是波。关于光的粒子说和波动说的论战逐渐变成了遥远的传说，只在历史的长河上，留下了无数智者的身影，照耀着后人的前行。【参考资料】（由于是搜索来的网络文章，很难找到源头出处，这里给出几个链接，见谅！）： 1、光的本质波动说与微粒说的交锋 http://www.hzjys.net/xkweb/zxwuli/Article/Class13/200405/212_2.html 2、光的波粒二象性发现 http://www.csxsxx.com/zhuantiwang/ziranwang/KexueB/kexue-2/zutiweb/zu43/029.htm 3、光的发展史 http://www.vnetedu.com/edu/index_3.jsp?id=239 【篇后注】关于光的本质的争论是物理学史上最为著名的论战之一，论战参与者几乎都是当时最为权威或是最聪明的物理学家。如此的争论往往是对物理学的极大促进和发展，如关于以太的是否存在的思考和对经典电磁学的发展诞生了相对论，而关于粒子的波动性的论证催生了量子力学，掀起了二十世纪初物理学上最伟大的一场革新。电磁学的研究开创了自 19 世纪以来的电器时代，而量子力学则更深地影响了近现代人们的生产和生活，如今几乎所有电器都要用到半导体等基于量子力学原理的器件，而这仅仅是量子力学应用范围的极小的一部分。同样，这场争论极大地促进了人们对光和微观粒子的理解和认识，也为物理学研究带来了许多有力的工具。现代物理学中用 x 射线、电子和中子等作为探测工具，研究其通过材料后的散射行为，通过分析衍射图样就可以了解材料的原子排布、磁性排布、电子分布等信息。又如光电效应，现在已经发展为一系列的光电子能谱技术，可以直接获得材料中的电子的能量和动量分布等信息，对材料的电磁特性可以给出微观的机理解释。可以说，如果没有对光的本质的论战，也许将不会诞生今天如此辉煌的物理学。物理史上类似的讨论还有很多，如关于爱因斯坦场方程宇宙学常数是否存在的问题。最近几年观测到暗物质和暗能量说明我们对宇宙的了解还是极其可怜地少，其中就涉及宇宙学常数的本质问题。新一轮的大讨论正在延续，我们也期待着物理学更为壮丽的革新。; 个人分类: 水煮物理|15953 次阅读|33 个评论

凑热闹：答李亚辉之“冒傻气：烟圈为什么不散开？”: wangxh 2009-11-27 21:41; 看了李亚辉兄的冒傻气：烟圈为什么不散开？，装明白，凑一下热闹。问题1答：不是烟圈不散开，是时间不足够长。烟固体小颗粒，受到不同流向空气的共同作用，暂时形成烟圈并保持一段时间【像旋风一样，不同流向空气的共同作用形成某种暂时有序结构；还有水的漩涡等也是同样的道理。是不是也可以理解为一种耗散结构呢？】。随着时间的推移，当共同作用力失去平衡或被打破之后，即使没有其它力的作用，也会在颗粒浓度梯度的作用下逐渐扩散开来，直到分散到在眼睛中不能成像即烟圈为止；【后注：其实回复中 3楼的qhliu 已经击中问题的焦点，当时没看】问题2答：真空中不能形成实物粒子烟圈，否则不是真空除非李兄说的不是通常的真空；问题3答：如果存在起作用的力，真空中就会产生场烟圈。比如，光线既然可以弯曲甚至被冷冻储存，为什么不能形成光烟圈呢？; 个人分类: 科研|4963 次阅读|2 个评论

《相对论》及其发展 (35): 可变系时空多线矢主人 2009-4-27 11:47; 《相对论》及其发展 (35) 34 ．新理论体系，可以认为：一切波都只是大量微观粒子的集体表现或统计结果，并非单个粒子的特性。 ( 接 (34)) 由 4 维时空各相应多线矢相宇进行统计所得的结果，就具体表明：一切单个粒子 ( 包括单个的光子和电子 ) 的运动特性都是宏观可观测的，无须区分为宏观粒子与微观粒子。对于大量粒子，所可观测的只是大量粒子的统计结果或集体表现 ( 即所谓的波 ) 。所谓微观粒子只是作为大量同种粒子的统计结果或集体表现的个体代表。在某些亚原子粒子的实验中，对实验粒子的某些具体条件和状态尚未能全面测定和控制，尚不能完全确定其个别粒子在时空各点的运动状态时，也仍可用其大量粒子在该已知条件下的统计分布来确定其集团运动状态的几率。因而，能全面合理地解释各种粒子 ( 包括光子和电子 ) 的各种特性。而根本排除了本身就是矛盾的，单个粒子既是粒子又是波的所谓 2 象性这个祸根。 ( 未完待续 ); 个人分类: 物理|2752 次阅读|0 个评论

[小红猪]粒子物理学：打破标准模型的竞赛: eloa 2008-12-8 09:03; 小红猪小分队发表于2008-12-6 星期六 11:07 原文在这里。作者：Geoff Brumfiel 译者：fwjmath 译者简介：fwjmath，只会学术的宅男1，正业为数学，爱好捣鼓自然科学，在外求学中，算是大二。个人博客是 http://fwjmath.spaces.live.com 。在基础物理学中有一个非常成功的理论，它叫标准模型，但科学家却觉得它的成功令人沮丧，而且还要想方设法击败它，创造一个超越它的基础物理学理论。大型强子对撞机就是最近的尝试之一，但它并非击败标准模型的不二法门。Geoff Brumfiel 对每个尝试在对撞机全速运行之前摘取大奖的竞争者进行了一番调查，让我们跟去看看吧！它威力强大，它令人生厌，它注定灭亡，这就是物理学家眼中的标准模型。它是一台由方程组成的数学机器，描述了所有已知的物质结构，从原子到星系无一漏网。它描述了自然中四种基本相互作用之中的三种：强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。它以前所未有的精确度预测了一个又一个实验的结果。尽管威力如此巨大，它还远未完善。它的数学结构非常随意，其中还穿插了很多不严格的常数，但最困扰科学家们的是它一次又一次地击败了向它引入最后一种基本相互作用引力的所有尝试。所以，自从二十世纪七十年代标准模型建立之后，物理学家们就一直在尝试超越它。实际上，他们必须用与它那些近乎完美的方程预言的结果相反的实验数据来推翻它，然后再从废墟上重新建造一个更新更好的理论。坐落在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心（CERN）内的大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）正是推翻这个模型的最新尝试，也是许多人认为最可能成功的。它供应的巨大能量将会使粒子加速到标准模型力所不达的领域。在打破僵局的竞赛中，到目前为止，LHC 是最受欢迎的，Frank Wilcezk 说。他是麻省理工学院的理论物理学家，是 2004 年诺贝尔物理学奖的得主之一，他和其他两位得奖者的获奖工作就是标准模型的理论基础之一描述强相互作用力的量子色动力学。但 LHC 并不是这场游戏的唯一玩家。几十年来，物理学家一直在通过各种途径寻求超越标准模型的方法：有的寄希望于粒子加速器；有的寄希望于对罕见事件的精细测量；有的还寄希望于太空观察得到的结果。在 LHC 全速运转之前它的第一份实验结果至少要到明年夏天才能出来（请参看势不可挡的对撞机一节）其中一些研究团队认为他们还可以为胜利放手一搏。他们的任务相当艰巨：标准模型可是相当难以对付的，它已经成功抵挡住了所有简单明显的攻击。要想打败它，科学家们需要前所未有的精确实验，大量的实验数据，还要加上不少的运气。下面我们来看一下这些跃跃欲试的物理英雄吧！ Tevatron 在 LHC 全速运转之前，世界上另一个重量级的粒子加速器已经在全力奔跑，争取打破标准模型了。自 2001 年以来，坐落在美国伊利诺斯州费米实验室的 Tevatron 就不停将质子和反质子加速到万亿电子伏特的对撞能级了。这只是 LHC 最高对撞能量的七分之一，但在探求新物理的过程中，对撞能量并不代表一切。能创造出标准模型以外的粒子的碰撞事件非常罕见，所以加速器运行时间越长，积累的数据越丰富，它就越有机会作出新的发现。因此，至少在将来的一段时间里，Tevatron 还能继续在数据积累方面领先于 LHC。即使是在 2009 年夏天，Tevatron 在数据上也还会超过它的新竞争者好几倍。而现有的这些数据似乎提示我们，一些超出标准模型的东西已经出现了。这种提示虽然诱人，但仍不确切。与标准模型不符的结果之一就是对奇异 B 介子（Bs）的测量。奇异 B 介子是由一个奇异夸克和一个反底夸克组成的，在介子的世界中算是非常重量级的了。根据电荷-宇称对称性，标准模型预言奇异 B 介子和它的反粒子（由一个反奇异夸克和一个底夸克组成）的衰变路径相同。但测量结果提示我们，它们俩的衰变路径有些差异。据 Tevatron D-Zero 实验的发言人 Dmitri Denisov 所言，这种差异在将来的探索中可能会成为一条重要的线索，可能意味着存在未知的粒子或者法则。无论如何，这是一项激动人心的测量实验，Denisov 说。而据 Tevatron 的另一个主要实验对撞探测器（CDF）的发言人 Robert Roser 补充，其实奇异 B 介子反常并不是加速器中出现的唯一奇怪现象。顶夸克-反顶夸克对衰变的过程中出现的一些特征也迷住了他，但他也承认这个结果远未被确认。然而，以后我们可能会发现这些反常信号的重要性，Roser 说，如果你不断积累数据，（这些可能的反常情况）其中之一可能会变成事实。但 CERN 的一位理论物理学家 John Ellis 对此持怀疑态度。据 Ellis 所言，不错，Tevatron 也许能给出一些诱人的提示，但在 LHC 重装上阵之前它看起来不会作出什么决定性的发现。他指出，在粒子物理学的世界中，在测量精确度达到小于 5（5个标准误差，相当于 99.99994267% 的精确度）之前，任何结果都不能被称为发现。要达到这样的测量精度，我们需要的数据远比 Tevatron 目前累积的要多，这个目标在它的新对手超过它之前恐怕难以达到。我认为这对于 Tevatron 来说是非常非常困难的，Ellis 说，我认为他们不可能在 LHC 开始扫荡之前到达目标。宇宙当高能物理学家们集中在他们的机器的控制室里时，另一群物理学家正在仰望星际。他们希望在那里能找到打败标准模型的武器如果宇宙肯配合的话。他们的航天器主要寻找的目标是暗物质存在的证据。暗物质是一种无法捉摸却可能占据宇宙中高达 85% 质量的物质，只有通过它对星系的引力作用和对宇宙形状的影响，天文学家们才能知道暗物质的存在，除此之外它与组成恒星、行星和我们人类的普通物质几乎没有其它任何相互作用。据推测，暗物质可能是由那些很少甚至从不与普通粒子发生相互作用的粒子组成的一片云雾。没人知道那些粒子会是什么，但它们肯定不在标准模型内。（译注：经 QueenKerene同学指出，除了暗物质之外宇宙中还有暗能量。暗能量换算后所占宇宙质能比例大约是70%，但如果不计算暗能量的话文章的说法是成立的。）暗物质候选者之一来自所谓的超对称理论，这个理论预言标准模型中的每种粒子在标准模型外都有一个较重的超对称伙伴。在这些超对称伙伴粒子中最轻的是中性伴随子（neutralino），而超对称理论预言它的性质正好与暗物质相同。我们不能通过天文望远镜或者轨道卫星等方式直接看到中性伴随子本身，但偶尔会有两个中性伴随子会相互碰撞然后湮灭，这时它们会产生一簇普通粒子，而轨道探测器正好可以探测这种粒子簇。PAMELA（Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics，物质反物质探索与轻核天体物理研究有效载荷）项目已经发现了一条有趣的线索。装载在卫星上的仪器已经非正式地报告了正电子的过剩，这些正电子可能是暗物质湮灭时被制造出来的（参见 Nature 454, 808; 2008）。这是个漂亮的结果，看过 PAMELA 数据的 Graciela Gelmini 说，她是加州大学洛杉矶分校的物理学家。但她补充强调，由于测量的复杂性，我们必须多留个心眼。而最近发射的另一个卫星或许也能探测到中性伴随子匆匆湮灭时发出的一些信号。价值 6.9 亿美元的费米射线空间望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope，原名 GLAST）是一个用于全天探测超高能光子的太空设备，而这些超高能的射线有可能是由中性伴随子湮灭产生的，在这种情况下我们会在这个轨道探测器的天图上看到一片无处不在的云雾。这将会是一个非常、非常惊人的特征信号，项目科学家 Steven Ritz 说，他在马里兰州 Greenbelt 隶属于 NASA 的 Goddard 空间飞行中心工作。据伊利诺依州芝加哥大学的宇宙学家 Michael Turner 说，如果这样的特征信号能及时被识别和确认的话，它就有机会在打破标准模型的竞赛中打败 LHC。但他也指出，尽管天体物理学在学术上可能会是第一个作出如此发现的领域，但它能做的也就只能是这些了。正电子、射线和其它的特征信号只能粗略地给出新粒子质量的可能范围，但对于超对称理论却什么贡献都做不了。正因为这样，很多问题将会仍然存疑，Ritz 说，而这些问题要等 LHC 来解决。势不可挡的对撞机就像《自然》杂志之前强调的那样，在日内瓦附近位于欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（Large Hadron Collider，LHC）将要开始运转了。但在这台机器产出可以正式发表的科学发现之前，科学家们还有很多工作要做。在接下来的几个月，在操作员微调对撞机主体时，其他科学家也要让分布在粒子加速环旁边的实验仪器正常运行。要启动一个如同高楼般大小的探测器绝非易事。每一台设备都是由成千上万个小探测器构成的，而为了追踪质子对撞时产生的粒子，所有这些探测器都要完美地同步运作。据 ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS，回型 LHC 实验装置）实验的发言人 Peter Jenni 介绍，现在他们正在利用宇宙射线来同步这些探测器。然而，追踪真正的粒子对撞过程需要的远不止这些。对撞的质子束每秒会产生数以亿计的事件，每个事件各自包含着数百甚至上千个从对撞点飞出的粒子碎片。由于这些小探测器是为了追踪每一个粒子而设计的，它们产生的数据量将会远远超过实验物理学家的处理能力。幸好绝大多数的碰撞都不会有什么特别的粒子产生，所以实验者们给探测器安装了一些电子触发器，用以将那些有意义的碰撞事件分离出来。例如，一个简单的触发器会将产生了子的碰撞事件标记起来，因为子通常是由比较重的粒子衰变而来的。据 Jenni 所说，每种有趣的事件都会有一个为之设计的触发器来保存数据，而每个触发器都需要进行仔细的调整。在对数据进行过滤后，科学家们还要对剩下的数据进行分析。此时，实验设备产出的数据会通过一个巨大的计算网格传送到数以千计的物理学家那里，这个计算网格连接了遍布全球的大学实验室，数据的每日处理容量达到 PB 级（1PB=1024TB，现今的个人电脑硬盘大小普遍是 0.1TB 左右）。据 CERN 的 CMS 实验（Compact Muon Solenoid，紧凑型子螺旋型磁谱仪）发言人 Jim Virdee 所说，这个计算网格的试运行情况良好，而 ATLAS 和 CMS 的团队正在使用计算机生成的示例数据练习如何对数据进行处理。 Jenni 和 Virdee 都说，如果一切顺利的话，最早在 2009 年夏天就会看到 LHC 的第一批结果。在那时，对撞机应该已经在它的最高对撞能量 7Tev（万亿电子伏特）上运行了几个月，在这段时间内一切技术问题都会被解决。 LHC 会在它的第一次运行中就发现物理学上的新东西吗？有可能。这台对撞机的最高对撞能量是 Tevatron 的大约 7 倍，而后者是现今对撞能量最高的粒子加速器。这是一个飞跃，所以原则上来讲我们几乎能在正式运行时立刻看到新的粒子，Virdee 说，你不需要多少数据就能超越费米实验室探索的前沿。费米实验室的物理学家们对这种看法持怀疑态度，这也是人之常情。据费米实验室对撞探测器的发言人 Robert Roser 所说，在 Tevatron 工作的物理学家用了两年时间才完整领会到他们实验的特性。而据费米实验室 D-Zero 实验的发言人 Dmitri Denisov 所言，即使拥有更高的对撞能量，LHC 仍需要进行数量相当大的碰撞才能找到一些新东西。在一个探测器中仅仅让两个质子对撞是不够的，他说。黑暗别的物理学家选择了黑暗而非光明。在那些废弃矿井和交通隧道中，他们照看着他们洞穴里的高灵敏度探测器，这些探测器也许可以找到直接指向暗物质的证据，当中包括超对称理论中的中性伴随子（参看 Nature 448, 240; 2007）。现在有好几种设计这种探测器的不同方案，但它们都遵循着同一个基本理念：拿一些你认为可能与暗物质发生相互作用的物质，将它埋到地底来阻断宇宙射线等干扰因素，然后等待不寻常的事件。这就像在看着青草生长，Wilczek 说。尽管这不是打败 LHC 的方法中最刺激的，但这些探测器取得的进展令人印象深刻。其中一个实验项目是 CDMS II（Cryogenic Dark Matter Search II，低温暗物质搜索二代），它位于美国明尼苏达州的苏丹矿井下，正在不停收集着数据。它的运行者打算在年底前将它的灵敏度提升三倍。另一个位于意大利大萨索山一条隧道中，名为 XENON100 的实验项目同样也有机会比 LHC 更快得到初步的结果。这个领域成长得很快，竞争也很激烈，所以现在要在这里立稳脚跟不是件容易的事，XENON100 的项目科学家 Elena Aprile 说，她在纽约哥伦比亚大学工作，这是个美妙的时代。而处于所有这些期待的顶端的是一个研究团队声称他们已经在他们的探测器中看到了暗物质。在今年早些时候，同样位于大萨索山国家实验室的实验项目 DAMA/LIBRA（Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes，碘化钠晶体暗物质搜索）的研究者宣告他们在项目的新一代探测器中看到了暗物质的信号（Nature 452, 918; 2008）。但据实验仪器与其处于同一穹顶下的 Aprile 说，其他团队都被他们的发现难住了，现在还没有人能够确认这个信号，实际上，他们的结果似乎与其他团队的相互矛盾。我们的结果远非一致，她说。尽管这些探测器正在跳跃式发展，它们也有死穴：它们探测的前提是暗物质与普通物质有相互作用，尽管这种相互作用可能极其罕见。据 Ellis 说，这个前提不一定成立。对于他来说，这些实验就像在黑暗中射击。但 Ellis 也承认，这些黑暗中的搜索也有可能比 LHC 更早发现些新东西。我觉得这帮找暗物质的人就像扑克牌里边的大王一样难以捉摸，他说。中微子对于那些想要在竞赛中打败 LHC 的科学家来说，接下来的几个月在咖啡因的催化下可能只会在他们记忆中留下努力工作的模糊印象。但研究中微子的物理学家们可能会好受些，因为他们早在十年前就在这个领域开辟了新的天地。中微子是一族名为轻子的基本粒子的中性伙伴，平常我们熟悉的电子也属于轻子（译注：轻子有三种，分别是电子、子和子，它们分别有对应的中微子伙伴，所以共有三种中微子）。标准模型的原始版本预言中微子的质量为零，但实验物理学家们怀疑事实上并不是这样，因为每年他们探测到的来自太阳的中微子数量远少于理论预测。对于这种数量上的缺失，有一种可能的理论解释就是太阳发出的中微子可以在路上变来变去，从一种中微子变成另一种中微子，但只有在中微子有质量的情况下这种振荡才能实现。在 1998 年，中微子的这种振荡被位于日本岐阜县的超级神冈探测器抓了个正着，这个实验结果是对标准模型的第一个证据确凿的挑战，但也是目前为止唯一的一个。但很不走运的是，据 Ellis 所言，标准模型只要对它的方程稍作修改就可以容忍中微子拥有质量了。我们比较容易就能加点什么东西进去（标准模型），他说。这样的话，尽管中微子研究者按理说已经撼动了标准模型，但他们的发现对正在探求新物理模型的理论物理学家们并无助益。但中微子的故事并没有就此完结。来自美国、欧洲和日本的几个实验团队都在向他们的探测器发射中微子束，试图搞清楚中微子是如何振荡的。据哈佛大学的理论物理学家 Lisa Randall 所说，中微子振荡的精确细节可以帮助他们检验新理论模型的可行性。另外，还有两个新的探测器能在这条道路上走得更远。一个来自欧洲的合作项目在靠近法国土伦的地中海海底布置了一个名为 ANTARES （Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental Research，中微子望远镜天文学与深空环境研究，缩写意为心宿二）的中微子探测器，而来自美国的另一个团队正在南极洲的冰川下安装一个名为 IceCube 的探测器。这两个探测器的设计思想是相同的：通过一串串的小型探测器来捕捉高能中微子冲击水或者冰的痕迹。ANTARES 在今年夏天早些时候就已经安装完毕，而 IceCube 的 70 串探测器才安装了大概一半。但据 IceCube 的首席科学家，工作在威斯康星大学的 Francis Halzen 说，现在 IceCube 的灵敏度已经是超级神冈探测器的五倍了。我们能作出新发现并不是不可思议的，他说。但是我们还不知道他们可能发现些什么，有可能是被困在太阳核心的暗物质粒子产生的中微子。但 Halzen 补充说，探测中微子实验发现的东西都需要 LHC 进一步跟进。我认为这些（中微子探测项目）只是补充性的实验，他说，但如果有机会的话，我倒是更希望是第一个看到新东西的人。成功在望？这样的话，这些项目能否击溃标准模型呢？Wilczek 对此持怀疑态度。我还没有激动得坐不住，他说，如果我们看看以往的记录的话，似乎标准模型每次都坚持住了。他相信只有 LHC 才真正拥有打破现有格局的机会。但是我们也不能保证这个巨型对撞机一定能做出新的发现。我们可能在 2009 年年中就观察到超对称现象，但它也可能永远不会出现，Ellis 说，如果真的永远看不到超对称现象的话，物理学家们面对的会是想象中最恐怖的场景。（这样的话）我们接下来能干什么呢？他问道。但 Turner 的看法恰恰相反。这些实验和 LHC 终究是在并肩作战。他确信只要将他们的实验数据与 LHC 的结合起来，物理学家们就能击败标准模型，也会给物理学开创一个新天地。我们站在一个重要物理学革新的边沿。他说。 Geoff Brumfiel 是《自然》杂志在伦敦的高级记者。关于 LHC 启动的更多资料，请参见《自然》杂志特别新闻，地址是 http://tinyurl.com/5usrfl。译注：关于 LHC 探测器的资料，请参看 http://boinc.equn.com/lhc 。这个网站内容有保证，因为有一部分也是我翻译的，呵呵。再译注：LHC 前一阵时间发生了一点小故障，不过还是可以保持在 2009 年初开始全速运行，这样上面提到的这些计划就多了几个月的时间来打败 LHC 了。让我们来看好戏吧！转载原创文章请注明，转载自：科学松鼠会本文链接: http://songshuhui.net/archives/5507.html; 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人如粒子(记崔超沪上行): xwang0822 2008-12-6 19:46; 数日前，同门吾兄超者于山东来投，再夺今秋同济考博事宜。吾与超于硕士期间共处三年，情为莫逆。自毕业拜别，近半载未见，此番沪上重逢，好不欢喜。又短短十日朝夕共处，促膝言语间宛如时光反转，投足歌唱间竞相惜如昨。然考试兹重，吾与超未敢于考期前把酒言欢，考后亦未放情纵饮，些许遗憾。十日光阴转瞬即逝，离别在即，我辈性情之人畅爽亦难免感伤。送君车站口，后会定三年(此为我与超三年前在七星公园的约定)。站台内外，屡番挥手话别，吾心之戚戚，惆怅难释怀！返程途中，突发感想。人生中悲欢离合可比月之阴晴圆缺，其间情感周折若月之潮汐涨落，皆为能量起伏之表现；人世间种种是非曲折，难以预料，却仿佛冥冥中自有规则，又何尝不类于势能随机涨落背后所暗藏的统计律控制和多方能量间的互为牵制(如固体晶格周期势，或形核过程之势起伏与相起伏，体积长大储能与表面减小释能博弈之过程)。人若物理世界中的渺小粒子，初无拘束游离于世间，随时间增长，必然经历无数次的或聚或离或悲或喜，情感的触动，灵感的迸发，心灵的纠缠，情谊的相投......，因为人际间生活轨道的交叉，甚至碰撞，高能量亚稳状态凸现。一次次缘自不同轨迹粒子的交汇碰撞，伴随此间的愉悦痛快，悲伤苦楚，我们状态相迭，影响彼此生活，性情互为渗透，我们为彼此的生命中刻下一道道深浅不一的印记；然而，筵席终须散，状态破简并，交叉碰撞和纠缠之后还须回到自己的轨道上，收敛情感，情结深埋，复为自身一人的欲望和理想生活，终又回归稳定态。如此，生活轨迹交迭伴随高能，复又离别回归基态，反复如斯...... .......粒子们经许多次的碰撞和性格互渗，棱角或已磨平，性情亦渐圆润，但我绝不怀疑我们将与命运发生更加铿锵有力的碰撞。此文聊籍数语以寄吾对超兄之依依，运数若好，次年三月吾等还将轨道杂化，会猎于沪上，同步滩头，笑谈古今风云事，畅胸抒怀评天下，岂不痛快！杂念自此打住，已然不知所云，忙点别的吧！; 个人分类: 未分类|3662 次阅读|1 个评论

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