• 12月23日 星期一

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

2021年11月30日,新加坡世界科学出版社旗下的新期刊Reports in Advances of Physical Sciences发表了一篇名为A New Understanding of the Origin of Wave-Particle Duality in Quantum Mechanics(量子力学波粒二象性起源的一种新理解)的开创性论文。

在这篇论文中,作者提出了一种解决困扰量子力学的概率波和量子纠缠这两个世纪难题的一种新思路。这意味着从牛顿时代到现在300多年间科学家们关于光的波动性和粒子性的争论有可能被终结,以及量子力学概率波和量子纠缠的困惑或被解开。

据悉,论文的作者是来自于中国的一名普通科研人员凡伟。期刊的联合主编是理论物理学家,中国科学院院士、国际欧亚科学院院士、中国科学院原理论物理研究所所长,现任中国科学院大学常务副校长吴岳良院士。

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

论文作者:凡伟

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

凡伟论文已经下载69次

根据Reports in Advances of Physical Sciences官网现实,这篇论文在发布的短短12天(发表日期:2021年11月30日)已经下载高达69次,同时刷新了这个期刊2021年所有发表论文的最快下载量记录。

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

凡伟论文的中文摘要

而作为主编的吴岳良院士发表于同一个出版社姊妹期刊(International Journal of Modern Physics A)的论文才下载了15次,并且吴岳良院士的论文早于凡伟的论文发表40多天(发表日期:2021年10月19日),且拥有数倍于凡伟所发布期刊Reports in Advances of Physical Sciences读者基础。

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

吴岳良院士的论文下载了15次

在论文里,作者发现:

1:光是一种介质纵波,可以从光的波动性解释光的粒子性。(光波能量的离散性并不是光波所特有,而是所有波的共同属性)

2:微观物质粒子只适合讨论能量密度或散射粒子量,而不适合讨论位置和动量,强行讨论微观物质粒子的位置和动量将导致概率波的困惑。当只讨论微观物质粒子的能量密度或者散射粒子量时将可以消除概率波的困惑。

3:量子纠缠是势场中两个对称的位势点的对称态的一种体现形式,并非真的存在量子纠缠。

无论如何,这样的论文是划时代和具有颠覆性的,如果获得认可,将深刻地改变现代物理学和我们的教科书。

中国科学家解释了概率波和量子纠缠,论文发表在新加坡学术期刊

论文截图


附上对作者论文的一种通俗的理解

1:光的起源(光是一种介质纵波)

具体而言:作者认为普朗克黑体辐射发现的能量的非连续性(离散性)并不是光波所特有,而且所有不同种类的波的能量都是非连续性(离散性)的。


原因是:作者认为在《量子光学》中光是电子振动产生的,而电子在辐射可见光以后没有产生质量损耗,这说明光不是一种粒子而是一种介质波,不然电子不能把能量传递出去。只有介质的存在,电子的振动才能传递能量以形成可见光。由于电子的振动属于机械运动,从而光波是一种机械波(注:在我们的教科书中我们一直认为光或电磁波不是一种机械波,这是基于19世纪末的观点。因为当时确实不知道光产生的机理,直到20世纪中期量子光学的建立我们才知道光是电子振动产生的。现在看来,电子的振动确实是机械运动,而机械运动产生的波确实是机械波)。

由于机械振动存在周期,而周期与周期之间存在时间间隔,这个时间间隔将导致机械振动辐射的能量产生非连续性(离散性),从光学原理上将导致波节(学术术语)的产生,从视角上表现为波峰和波谷的凹凸变化。(通俗地说就是波峰与波峰之间存在波谷,波谷的存在离散了波峰与波峰之间的能量。所以,所有机械波的能量都是离散的)

由于机械波这种能量的离散性,可以用来解释普朗克黑体辐射中光的粒子性或能量的离散性。从而作者从光的波动性的角度解释了光的粒子性,最终解释了光的波粒二象性。

同时,作者还提出光是一种机械纵波,而不是横波(我们现在的教科书认为光是横波)。因为传播横波需要固体介质的存在,而光波可以在非固体介质中传播(只有纵波可以同时在气体、液体和固体介质中同时传播),所以,这说明光波只能是纵波。另外,他还从纵波的角度解释了支持光是横波的马吕斯定律中光的偏振现象。


2:其它物质粒子波粒二象性的起源。

对于,其它物质粒子的波动性,作者认为:微观物质粒子只适合讨论它的散射粒子量或者能流密度,而不适合讨论它的位置和动量,当强行讨论它的位置和动量时会不可避免的导致概率波的困惑,而当只讨论它的散射粒子量或能流密度时,可以从粒子性的角度解释它的波动性,从而消除微观物质粒子概率波的困惑。


3:量子纠缠的起源。

对于量子纠缠的起源。作者认为波是球对称的势能场,量子纠缠是一个波上两个对称的位势点的位势的对称态的一种表现形式。当测量其中一个位势点时,这个势能场将遭到破坏,位势点与位势点的对称状态被打破,从而体现为波函数坍塌,进而导致一种位势点与位势点的纠缠效应。也就是说,在现实世界中两个物体之间并非真的存在量子纠缠,而仅仅是两个物体处于同一个势能场里面同时受到这个势能场的场势的作用,当所处场的场势受到破坏,处于场内的物体就会受到牵连而产生联动效应。


论文链接或者参考地址:https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S242494242150002X

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