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发表时间:2018-12-28 11:04

惠勒“延迟选择实验”的思想性错误



a195819 发表在 科学探索 华声论坛 http://bbs.voc.com.cn/forum-148-1.html


  

  作者声明:本帖为本人原创,未经本人和华声论坛许可,不得转载在哲学史上,唯物主义和唯心主义的斗争不知道已有多少年了,到目前为止这个斗争的双方依然强有力的存在着。在伽利略开创现代科学之前,由于人们对物质及运动规律的认识浮浅,思想上也缺乏理性,使得宗教和迷信泛滥。在那个很长的时期内,唯心主义占了上风。经典物理学发展起来后,特别是到了现代物理学的伟大成功,极大地促进了人们思想观念的更新。因此现代科学思想在各个层面上冲破了层层障碍,洗涤了几千年来唯心思想带来的愚昧、腐朽的社会意识和封建迷信观念,从而改变人的精神面貌,全社会有了前所未有的巨大进步。显然这段时间内,唯物主义占了绝对的上风。这样,唯物主义思想就变成了科学家们认识和研究科学的最基本原则,且在科学界绝大多数科学家已经达成了共识。可是现在,唯心主义的暗流又正在蠢蠢欲动,愈来愈有发展的味道。有个研究物理的著名大学的著名校长,他认为佛教是研究意识的,而现在量子力学发现已经告诉人们,人类的主观意识是客观物质世界的基础。他是按照量子力学,微观的粒子从不确定的状态变成确定的状态是一定要有意识参与的。因此他认为量子力学证明了佛学。也就是佛学的知识超前了人们通过研究科学而得到知识的几千年时间。这个类似的观点国内外大有人在,而且都是大名鼎鼎的科学家们。我们现在已经完全不能理解他们了,对他们的说法有无尽的困惑。为什么呢?因为那些鼓吹唯心主义的人,不仅仅是原来相信认为世界的本质是意识,不是物质决定意识而是意识决定物质的人——也就是唯心主义的遗老遗少们,而更有甚者的是,原来唯物主义反叛的人们——多半是当今的科学家们,并且以现代科学结论为幌子。科学家们也相信唯心主义,这是我们完全不能理解的。我们的疑问是,为什么在社会上甚至科学界会出现这种不可思议的状况?追根寻源,我们发现是现代物理学的一门重要的学科量子力学的主流学派的解释有很大的问题——这就是以波尔为首的哥本哈根体系对微观世界的认识问题。
  玻尔认为,在粒子世界所谓的定域性是不存在的,而实在性从物理学角度也是无法确定的。按照哥本哈根学派的解释,客观物理实验的结果是由主观意识决定的。这种对微观世界规律的解释已主导了物理界几十年,到现在还深刻地影响着大多数科学家的思想。这就是现代唯心主义的根源。
  在唯物主义们的头脑中,客观世界的定域性和实在性是根深蒂固在自然界存在的。定域性是指什么呢?一个物体在每个时刻的位置是明确的,比如某个具体时间人造卫星只可能出现在一个地方。实在性是指客观世界不依赖于人而独立存在,也就是唯物主义论。大名鼎鼎的科学家爱因斯坦坚持这种观点,认为在微观领域也应该如此。然而量子力学哥本哈根体系对微观世界的认知结论是和他完全相反的,为此爱因斯坦和波尔斗争了一辈子。遗憾的是现代的实验好像并不支持爱因斯坦,尤其是惠勒“延迟选择实验”的思想和5年后所做的相应实验。这个实验的结论是:人们当下的做法能决定了事物过去的行为,意识可以决定物质和物质的运动。由此他们可以得出因果关系可以颠倒、甚至人的意识可以决定月亮是否存在的结论。这应该是极其荒唐的。
  那么得出这些错误的结论的问题究竟在哪儿呢?想想看吧,这么多最聪明的人都不明白为什么会这样,那问题就一定出在现代科学的本身上,是现代物理学理论迷惑了他们。目前,相信唯心主义的科学家们都以为量子力学的基本原理没有问题,因为他们看到似乎现代社会的美好进程都是量子力学原理主导的,都证明了量子力学是正确的。这是真的吗?我看未必。有些事例是明显地和量子力学相违背的。遗憾的是,那些为了维护哥本哈根体系的学派是不知道呢,还是有意忽略了它们。请看下面的事实:
  1、准晶态问题量子力学是无法解释的。因为根据量子力学,晶体中原子的三维周期排列方式可以概括为14种空间点阵。受这种平移对称约束,晶体的旋转对称只能有1、2、3、4、6等5种旋转轴。所以,晶体中原子排列是不允许出现5次或6次以上的旋转对称性的。而现在的物理实验,已经做到有8次、10次、12次对称的准晶结构。
  2、前不久,伊利诺伊大学的物理学家们对外宣布了一个令人兴奋的消息:他们找到了一种全新的物质形态——激子态(excitonium)。这种物质形式是由一种玻色子构成,这些复合型的粒子可以使物质成为超流体、超导体、甚至是绝缘的电子晶体。这种新出现的量子现象,用现在的量子力学是无法解释的,是当前的理论难题。也就是说应该存在我们还没有了解的深层次的量子理论。由此我们看到现在的量子力学有严重的缺陷。
  3、今年5月1号,有一篇文章叫《科学家想要寻找一种新粒子,却得到了一个完全相反的结果》发表(该文表述的科学家是研究暗物质和对应的暗光子的)。该文部分如下:
  “科研人员首先制造了一个“铯原子喷泉”。他们用铯原子制造了一条单一的原子流。原子流在激光的作用下,会进入一种特殊的状态——叠加态。处于叠加态的原子流,能够同时身处两个空间位置。所以这时候的铯原子流实际上变成了互相平行的两条,且由完全相同的原子构成。科研人员随后将两条原子流合并,合并发生时,原子流中的原子会和它们自身发生干涉,科学家利用这一过程,对原子的运动速度进行计算。原子的运动速度,能够反映它们被激光光子击中时的受力程度,进而能够反映耦合强度。通过这个方法,科研人员可以以空前的精度,来测算精细结构常数的值。
  那么这个实验和暗光子有什么关系呢?暗光子和光子一样,是一种电磁力的载体。但是暗光子不会和普通带电粒子相互作用,而是只和暗物质粒子发生相互作用。
  暗光子并不是标准模型内的粒子,因此假如它们存在,那么实际测量结果,一定会和标准模型的预测不一样。也就是说,通过直接测量法获得的精细结构常数,一定会和通过间接测量法以及标准模型预测获得的值有区别。
  有意思的是,这次测量实验获得的数值,还真的和标准模型预测值不一样。但却不能证明暗光子存在。因为实际情况非常古怪。”
  这个所谓的古怪是指,测量所获的数值出现了异常,但这种异常和设想的是完全相反的方向上发生。什么意思呢?难道古怪的含义是不是现在的理论有问题呢?我认为是。我对此有两个分析结论。一、如果确有暗光子的话,它会影响精细结构常数的测量值。因为按照现有的理论,认为暗物质在银河系是以“汤”形式普遍分布的,暗物质有运动或变化就会产生暗光子。暗光子和光子一样都会引起精细结构常数的测量值,不过暗光子和光子是相反的影响。实验和设想存在暗光子的计算真好相反,证明暗光子不存在。暗光子不存在,那么暗物质也应该不存在。二、如果没有暗光子,实验应该是不偏的,但实际结果是“完全相反的方向上”,也就是偏了很多。科学家们分析实验的有效性是,误差率虽达到了200分之1,应该还是有效的。这说明什么呢?实验科学家根据量子力学认为,“原子流在激光的作用下,会进入一种特殊的状态——叠加态”。但是实验的结论好像并不支持,否则不会出现精细结构常数有偏的情况。这个实验告诉我们,要么没有微观粒子叠加态的问题,即哥本哈根的体系不对了,要么没有精细结构常数的概念,即量子理论都不对了。
  以上三个实验,都指明量子力学有严重问题。特别是在惠勒的“延迟选择实验”中,如果我们确认唯物论是正确的话,那么哥本哈根体系的思想就是错误的。这里我们想通过对惠勒的“延迟选择实验”的分析来说明我们的观点。下面是惠勒的“延迟选择实验”:

  上图是实验的示意图。惠勒用半镀银的反射镜P把光分为两路,一路反射,一路透射。然后再用两面镜子A和B把两路光汇聚到C。开始红圈里的半透镜先不放,光子一个一个从激光器射出,一段时间后,发现一半光子进入探测器X,另一半进入探测器Y。说明光子一半走了A路,另一半走了B路。放上红圈里的半透镜P’后,交叉的两路光又合并了,探测器X和Y处都看到干涉条纹。即使光子一个一个发射,干涉条纹依然存在,说每个光子是同时走A和B两条路,到达C后再和自己发生干涉。
  简单说就个实验可以有两种情况可做:(1)如果我们不在终点P’插入半透镜。按照哥本哈根体系的观点,那么一个光子作为不可分的粒子,要么从A过来,要么从B过来,“光子只走了其中某一条路线”。(2)如果我们在终点P’插入半透镜。相位适当时,光子在此处发生了干涉。也就是说“光子同时走过两条路线”。这样为什么说会有延迟选择呢?因为情况(1)和情况(2)是完全矛盾的,我们现在设想,在没有插入这个半透镜P前,是情况(1)正在发生,但就在情况(1)这个“事件”即将结束时,我们突然插入了半透镜P’,于是情况(2)发生了。那么(1)的情况改变成(2)的情况,从结果上看好像(1)的情况从来没有发生过。事实上(1)的情况已经发生了一半。这样说来,好像“过去”既定发生了一半的客观事实,在人为的操作下坍塌了!或者说现在“插入半透镜”的这个行为改写了过去已经客观发生了一半的既定事实!这个说法得出的结论就是现在可以改变过去。这就是所谓的延迟选择的含义。
   
  显然,延迟实验的严重问题就是对光的错误理解,是哥本哈根体系思想性的问题。他们以为光既是粒子又是波。在(1)实验,光作为“粒子”在通过第一个半透镜P后,各按概率50%出现在两条路径上,路径上的光子不是同时的。在(2)的实验,光作为波可以分为两个相干光子,所以在P’处可以看到干涉条纹。显然是(1)的情况的说法错。哥本哈根体系把光在空间出现的状态,理解为一种有光子和没有光子的叠加态,当测量光时,有一种情况塌缩了——即要么测的有光要么没有,但是概率上各占50%。这就是惠勒“延迟选择实验”的思想性错误的原因。其实根本就没有这种情况,是量子力学理论上的臆想。因为光不是粒子,它就是电磁波。电磁波在界面是可以一分为二的,也就是说路径上的光是同时的。因此两相干光在第二个半透镜相遇产生干涉是正常的,哪有延迟选择之说。
    其实从原子论的发光机制来看,光是以片段波运行的,高能“光子”之所以有粒子性,就是因为能量大的光子电磁振幅大,仅一个片段(一个光子)就可以加速电子以达到改变电子的运动。我们估计(未成熟的设想)光子的生成是这样的:激发态电子试振-然后跃迁-在次级态余振,这样就形成了光。下面给出光子被产生的过程图示:

  这就是光的比较正确的概念,它并不像是有真正的粒子的含义。正因为惠勒对光的理解的错误和粒子有量子叠加态的错误,以致于大多数科学家们认为是人们的测量决定了光的先前的运动,这就有了延迟的说法。这样唯心论被发扬光大了,什么人的意志可以决定物质的运动的谬论都出现了。

  那么,为什么说光不是粒子?我们先看看光子说的概念:爱因斯坦的光子说认为,光以能量E=hγ(γ为频率,h为普朗克常量、)动量P=h/λ=hγ/c在空间传播,光是不连续的而是一份一份的,每一份叫做一个光子。显然这没有说光就是粒子。过去的人们之所以把光在某些特定的场合看成是粒子,原因是有两个实验。一个是爱因斯坦能“解释”的光电效应,另一个是康普顿散射实验。

  这个光电效应过去用经典理论无法解释。经典理论认为,按照波动理论,光的能量应该与光波振动的振幅(宏观表现就是发光强度)成正相关,则不管用什么频率的光,只要发光强度足够大,绝对可以产生光电效应的。过去的实验频率低的强光没有产生光电效应,因此电磁波理论就无法解释了。由此就有了一个截止频率的问题。因为爱因斯坦解释了过去的光电效应实验,才有了光的粒子性的说法。但是,现在用激光做实验发现,其实并没有截止频率的问题。用几个频率小的激光就可以把截止频率较大于光频的金属表面的电子打出来。所以,没有截止频率问题了就应该抛弃光具有粒子性的说法。

  问题是,为什么低频激光也能能产生光电效应而一般光就不行?对一般光而言,因为一个原子的放光是极其短暂的。各个原子发的光看起来是连续的,其实是完全不连续(有上图看到)。各个片段光且引起的电子震荡是可以相消的(注,现在光的照射还可以降温),所以没有效应。可激光就不一样了,它是相干的,各个光步调一致,电子能获得足够的能量产生光电效应。可见经典理论的电磁说完全可以解释光电效应,而无须用光具有粒子性来说明。

  而康普顿散射实验,是因为用了粒子的动量能量守恒而加强了光的粒子性说法。其实这个说法是最欠缺的。因为电磁波本来就有动量能量,电磁波和别的粒子相互作用当然满足能量动量守恒。实验室把光看成是一个粒子,仅仅是计算方便而已,并不能证明光的粒子性。事实上康普顿散射有新的光的出现,这只能用电磁波理论才能解释,这恰恰证明光的波动性而非粒子性。

  以上纠正了历史上认为光具有粒子性的两个典型实验的结论,因此光的波粒二像性应该被否决。那么基本粒子有没有波粒二像性呢?应该有,这不是因为有了电子的衍射和干涉的实验结论,而是理论上的结论。这里我们先简单地谈谈历史上爱因斯坦有关电子的衍射和干涉问题和波尔的争论。

  在电子的衍射事例中,波尔认为电子的运动只不过是有按概率分布的概率波决定的。而爱因斯坦认为概率论暗示了一种超距作用,违背相对论,是不正确的说法。在对基本粒子及测量的理解上,波尔强调,基本粒子的位置是不确定的、在测量粒子时波函数塌缩,量子叠加态消失。爱因斯坦认为波尔的观点违背了物质存在的定域性和实在性。这个争论好像科学家们都相信波尔,因为电子的干涉和衍射实验似乎证明了波尔的正确,而爱因斯坦又说不出自己的道理,只能说一定存在一个隐含的道理,只是我们现在不知道而已——这就是爱因斯坦的隐变量理论。这个争论到现在被被唯心主义科学家们确认的结果是:(1)粒子肯定有波动性,因为这是实验事实;(2)粒子的不确定性和量子塌缩理论是微观世界最本质的东西。因为有了第二个结论,所以才有了现在还在争论的量子纠缠的概念,才有了惠勒“延迟选择实验”的思想。显然爱因斯坦和波尔争论的失败,也是被自己确立的光的粒子性误导了。

  我们不反对基本事实,即粒子一定有波动性;我们也相信客观世界的定域性和实在性,坚定确信爱因斯坦的隐变量理论。为此我对现代物理默默研究了35年,我的研究表明爱因斯坦的隐变量理论存在,就出现在我的《质电统一理论》。这个理论告诉我们:(1)微观粒子一定是量子化的,基本粒子确实服从泡利原理或色量子原理。(2)量子力学波函数所描述的基本粒子在空间出现的几率,本质是电磁波的运动和快子在宇宙中丰度的一个概率值的综合结果。(3)物质世界的本原是光子和快子。这里注意,我的快子不是先前理论的快子,而是荷电的一种表现。而基本粒子就是电磁波的运动和快子组成的,它具有波粒二像性是一定的。这大概就是爱因斯坦所说的或要找到的隐变量理论。

  有必要说明的是,我们反对量子力学主要是反对哥本哈根体系对量子现象的臆想解释,反对用虚数表达的量子力学方程,不反对量子理论。当然这个理论要改变不少,要按照我的理论来严格规划。因为量子现象在我的理论中是严格的数学解,也就是说,可以从基本理论——质电统一理论可导出量子现象。并且它还有付产品,能导出反物质。正反物质的差异就是基本粒子旋转方向相反而已,这和量子力学反物质的概念内涵是不一样的。

  以上我们的分析看到,唯物论和唯心论在现时刻的争论,主要还是知识层面上的。因为科学家们缺乏深层次的量子理论的认知,被唯心主义学派钻了空子。我们相信,随着隐变量理论的深入研究,会给唯物主义的科学以朗朗的天空。到那时,科学研究有雨润、有彩虹,鲜花满地,沁人心脾,一个伟大的时代就来临了。
  作者声明:本帖为本人原创,未经本人和华声论坛许可,不得转载按此在新窗口浏览图片
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[本帖最后由 审核员 于 2018-12-31 18:13 编辑]




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严正岗
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回复时间:2019-1-13 08:44
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