“西医底蕴”反思(八)之『量子论』

兮招天

【百年西风东渐，破除洋人迷信，看清史实真相，反思重建信心】

　　本系列转载自｛马海飞 新浪博客《关于西方科学史上，与物理学有关的几个重要理论，它们对于“华人思想，心灵枷锁”的功过大反思》｝

　　亚里士多德(地心说)、哥白尼(日心说)、开普勒(轨道说)、牛顿(万有－引力说)、爱因斯坦(相对论)……原来这些科学巨人，真相皆是毁誉参半，功过两分！

　　但是，真正蒙骗我们的乃是“现行一刀切式应试教育的中、小教材”，而非是……

　　“天行健，君子以自强不息”，让我们追本溯源，第一次看清楚“那些西医洋人昂昂盛姿的历史底蕴所在”，而不必妄自菲薄……

　　“天作孽，犹可违；自作孽，不可活。”客观公正的文化反思，将给予我们重建中医华人信心的磐底，但前提是立刻行动起来，时不我待！】
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中文名：量子论
外文名：Quantum theory
别称：量子力学
提出者：普朗克
提出时间：1900年
应用学科：物理学
适用领域范围：黑体辐射
数学基础：微分几何、线性代数

［量子理论的发展与建立］

　　马克思有句名言：“历史上有惊人的相似之处。”正处于新的世纪之交的20世纪的物理学硕果累累，但也遇到两大困惑——夸克禁闭和对称性破缺，这预示着物理学正面临新的挑战。重温百年前量子论建立与发展的那段历史，也许会使我们受到新的启迪。

　　在19世纪末,经典物理学理论已经发展到相当完备的阶段，几个主要部门——力学，热力学和分子运动论， 电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果，其主要标志是：

　　物体的机械运动在其速度远小于光速的情况下，严格遵守牛顿力学的规律；
　　电磁现象总结为麦克斯韦方程组；
　　光现象有光的波动理论，最后也归结为麦克斯韦方程组；
　　热现象有热力学和统计物理的理论。

　　在当时看来，物理学的发展似乎已达到了颠峰，于是，多数物理学家认为物理学的重要定律均已找到，伟大的发现不会再有了，理论已相当完善了，以后的工作无非是在提高实验精度和理论细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。

　　英国著名物理学家开尔文在一篇瞻望20世纪物理学的文章中，就曾谈到：“在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”

　　然而，正当物理学界沉浸在满足的欢乐之中的时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，如 固体比热、 黑体辐射、 光 电效应、原子结构……

　　这些新现象都涉及物质内部的微观过程，用已经建立起来的经典理论进行解释显得无能为力。特别是关于黑体辐射的实验规律，运用经典理论得出的瑞利-金斯公式，虽然在低频部分与实验结果符合得比较好，但是随着频率的增加，辐射能量单调地增加，在高频部分趋于无限大，即在紫色一端发散。这一情况被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。

　　对迈克尔逊-莫雷实验所得出的“零结果”更是令人费解，实验结果表明，根本不存在“以太漂移”。这引起了物理学家的震惊，反映出经典物理学面临着严峻的挑战。

　　这两件事被当时物理学界的权威称为“在物理学晴朗的天空的远处还有两朵小小的，令人不安的乌云”。然而就是这两朵小小的乌云,给物理学带来了一场深刻的革命……

兮招天

正文1

　　量子理论是构成现代物理学的一个关键性理论体系。这个理论的基本思想就是：能量是物质的一种存在形式。能量可以脱离物质实体独立存在。而且，存在方式是不连续的，是一份一份的。构成能量的最小单位就像构成物质的基本单位原子一样是粒子形式的。

　　能量的这个最小单位粒子就被叫做“能量子”，也就是“量子”。以这样的理论为基础形成的理论体系就是量子理论。也就是说，量子理论认为，能量与实体物质一样也是由基本粒子构成的。只不过构成能量的基本粒子是没有质量的量子罢了。今天的量子力学就是在这个理论的基础之上建立和发展起来的。

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2

　　实际上，量子力学与经典力学的研究对象可说是完全不同的。经典力学研究的物理现象都是由人身边的小质量宏观物体在慢速度运动（包括静止）状态下产生出来的。所以，这些物体都是可以看得见和摸得着的实体（指“有质量的”）物质。因此，只要人类的能力允许，就可以把它们放在实验室或在实地进行反复地观察和研究。

　　而量子力学研究的对象则完全不同。它们要么是既看不见又摸不着并且也没有质量的场性能量，要么就是运动速度极快并小得连放大倍数最大的显微镜都看不到的微观粒子。

　　因为研究对象的不同，导致了量子力学与经典力学在研究方法上也完全不同。经典力学的研究都是通过对研究对象的直接观测完成的。这包括直接测量物体的质量、体积、距离以及速度等等。因此得出的观测结果都是直接的。

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　　与经典力学的研究方法不同，在量子力学的研究中，人们永远也不可能对所研究的物理过程进行直接的观测。因此，从量子力学的实验中得到的结果全部都是间接的。甚至“能量是一份一份不连续的”这个作为量子力学基础使用的结论也是从间接的物理现象中得出来的。从来都没有任何人亲眼看到过一份一份不连续的能量是个什么样子。

　　很显然，量子力学实验的间接结果与经典力学的直接结果是不能一视同仁的。这是因为在根据间接结果做出结论的时候加入人的主观意识是一个不可缺少的过程。而这却是一个最容易产生错误的过程。

　　结论都是对实验结果的诠释。如果实验结果是间接的，那产生那个结果的过程就是不可能直接观察到的。而人们对这样的过程做出解释的时候就会根据自己的经验去解释。至于那个解释是否正确则是很难象经典力学那样直接证明的。其实，这与古人因为对打雷下雨的产生过程不了解而将其解释为是天上的神做出的行为的做法是一样的。

　　所以，我们今天所说的那个所谓的“实证”过程只能出现在经典力学当中。对量子力学而言，真正的实证是不可能存在的。量子力学中的所有结论，无论是否符合客观事实，它们都是经过人的主观加工以后得出来的。

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　　我们知道，间接的现象中很多都是假象。例如，日出日落就是一个间接现象。这个间接现象产生出了太阳围绕地球转的假象。在这个过程中，直接的现象应该是地球自转。所以，当我们看到地球自转这个直接现象时，就很容易理解太阳围绕地球转的假象是怎么产生出来的了。因为地球和太阳都是实物，地球自转这个现象是可以直接观察到的。

　　因此，是地球围绕太阳转还是太阳围绕地球转的问题很快就通过实证的方法得到里解决。这是经典力学的幸运之处，也是可靠之处。但量子力学就没那么幸运了。

　　我们知道，所有的实验结果实际上也都是“现象”。而在量子力学的研究中只能得到间接结果得不到直接结果。也就是说，在量子力学实验中出现的现象都是间接现象而不是直接现象。而且永远也无法看到象地球自转那样的直接现象。如此一来，要想对量子力学实验结果做出结论，那么全部都必须经过人为加工这一步。

　　可是，在诸多量子力学实验结果中出现的间接现象里不可能不出现类似日出日落的假象。如果不能正确识别出假象的话，那就很可能把假象当成客观事实对待而做出类似“太阳围绕地球转”的那种错觉性的结论。

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　　不幸的是，在量子力学中，人们无法使用象经典力学所使用的那种真正的实证方法去验证得出的结论是不是错觉性的。而是用“合不合乎道理”的方式做出判断。

　　例如，人们无法直接观察到能量是不是一份一份的量子形式，但因为用“量子”去解释很多问题都很有道理，而且，只要没人提出更有道理的反驳意见，那么这个理论就算成立了。这就是量子力学现在的研究方法。可见，从量子力学研究中得出的结论是非常不可靠的。

　　其实，寻求道理并不是一个科学的行为，而是一个哲学的行为。我认为，哲学研究的目的是寻求“道理”。只要能讲出道理来就符合哲学了。但是，科学寻求的并不是“道理”，而是“真理”。真理必定都是符合道理的，但道理的却并不一定都符合真理。

　　这就是说，哲学理论并不能取代科学理论。科学研究不能把哲学理论作为依据使用。但量子理论却是如此做的。因此，量子理论与其说是一个物理学理论，它更像是一个哲学理论。这个理论显然是参考里实体物质的基本结构形式想象出来的。

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　　我们知道，实体物质是由分子构成的。分子是由原子构成的。把这样的逻辑套用到能量上就很容易想到能量也是由某种形式的基本粒子构成的。于是就产生出了量子这个概念。

　　本人认为，能量与实体物质是完全不同的东西。能量是空间场性质的，而实体物质是质点性质的。实体物质可以是不连续的粒子形式，但这个形式并不适用于场性的能量。很明显，量子理论的错误来自经典力学中的质点观念所产生的影响。

　　也就是说，创立量子理论的人是在试图用经典力学的质点理论去解释经典力学并适用的场现象。结果就把本来是场性的能量质点化，因而就产生出了量子理论。可以看出，量子理论很像是一个混合了哲学、经典力学、数学以及占卜学等等的怪胎。

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　　那么，对于象量子力学这种无法从实验中获得直接结果的学科，到底应该用什么样的方法去进行研究才合适呢？这是一个很关键的问题。本人的回答是：从物理机制上进行研究。

　　下面针对量子理论，让我们从物理机制上看看是否成立。

　　关于能量是否可以独立存在的问题，从物理机制上看能量是不可能脱离物质实体独立存在的。能量总是来自于某个实体物质。没听说过能量可以脱离实体物质凭空产生和存在。而且，能量所产生出来的作用也总是通过实体反映出来。所以，能量是绝对不可能脱离实体物质独立存在的。

　　这是能量的本性决定的。能量的本性是发散的，而实体物质的本性是收敛的。也就是说，在不受任何外来干涉的理想条件下，能量总是向外发散的。而在同样的理想条件下，物质实体则总是向内聚敛。而且，实体物质是占据空间的。

　　任意两个物体的质心都不可能同时出现在宇宙中的同一点上。而场性的能量却是可以重叠在一起的。所以，实体物质可以以独立的质点或粒子的形式存在，但能量是绝对不可能成为粒子的。

　　这就是说，能量绝不能独立存在，更不能以粒子的形式独立存在。既然如此，能量当然也就不可能是一份一份的了。这就可以看出，量子理论的基础是脱离物质基础的，是主观的和违背物理机制的。客观的物质世界里根本就不可能存在粒子状的“（能）量子”。

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　　可是，如果量子理论的基础是错的，为什么量子力学在很多方面尤其是在数学关系上却表现出正确的一面呢？还是那句话，凡是存在的就一定是有其道理和原因的。既然量子力学能够形成一个庞大的理论体系，当然也是有其原因的。

　　虽然能量本身不能以独立的粒子形式存在，但每个实体物质却都可以被看做是独立的粒子（质点）。而对于人类来说，无论什么样的物理实验和观察，最后看到的结果都是以实体物质的形式表现出来的。

　　例如，以前经常是用的感光胶片，在感光的地方就出现了感光颗粒。人们甚至可以通过用感光颗粒数目的多少来计算光的强弱。可是，虽然胶片上感光颗粒是粒子状的，但并不表示光也是粒子状的。感光颗粒说明的是：只有当光的强度达到某个程度时，感光粒子才可能发生光化学反应。

　　用这个例子想要说明的是：能量并不一定是粒子状的，但是，可以反映出能量作用结果的物质却一定是粒子（质点）状的。所以，给人的感觉就好像能量在产生作用的时候都是一份一份地释放出来的。这实际上是一个错觉。

　　在自然世界里，不连续的是实体性的物质而不是场性的能量。因为能量与实体之间存在类似光与感光粒子这样可量化的固定关系，所以，在数学上把导致每一个感光颗粒发生光学反应的能量看成是一个粒子是完全没有问题的。但这只在数学上成立，在物理学上并不成立。

兮招天

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　　遗憾的是，量子力学就是这样做的。把物理学不成立的过程作为成立的过程融入了量子理论之中。所以，量子力学在很多数学关系上都是正确的，但它的量子理论基础却是错误的。把能量说成是不连续的粒子形式完全是一种观念上的误导。

　　也就是说，量子力学在技术上是正确的，但在理论上却是错误的。产生错误的根本原因就是脱离了物理机制这个基础。这就好比建造一座大楼，整个图纸和施工都没问题，而问题出在把那个大楼建造在了云端之上一样，是一个找错了基础的大楼。包括爱因斯坦相对论和量子力学在内的现代物理学理论体系就是这样一座没有正确基础的空中楼阁。

　　从其内部看完全没有问题，但站在这个楼的外面一看就知道问题出现在基础上。而楼里的人却一点异样的感觉都没有。这就应对了“不知庐山真面目，只缘身在此山中”这句深含哲理的古诗。

　　笔者很希望量子物理学家们都能从量子力学的大楼里走出来，站到一定距离以外的地方看看到底是不是大楼的基础有问题。