2個(gè)各維時(shí)空共軛多線(xiàn)矢組成相應(yīng)相宇的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)

1、2個(gè)各維時(shí)空共軛多線(xiàn)矢組成相應(yīng)相宇的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中國(guó)科學(xué)院 力學(xué)研究所 吳中祥提要:由量子力學(xué)在迷茫中發(fā)展的重要成果、缺陷、錯(cuò)誤及其彌補(bǔ)、糾正，導(dǎo)出：2個(gè)各維時(shí)空共軛多線(xiàn)矢組成相應(yīng)相宇的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。1.  “量子”的突出提出1901年普朗克提出了能量“量子”化假設(shè)，雖然當(dāng)年，他并不了解狹義相對(duì)論，甚至，當(dāng)初，還極力反對(duì)過(guò)，并不能全面認(rèn)識(shí)“量子”。但是，他提出的，輻射場(chǎng)能量密度，按波長(zhǎng)的分布曲線(xiàn)的線(xiàn)性諧振子的能量是不連續(xù)的，是一個(gè)“量子能量”，hv，的整數(shù)倍：En=nhv，(n=1,2,3,，)，式中v是振子的振動(dòng)頻率，h是普朗克常量=6.62606896，的觀點(diǎn)，卻符合，按頻率v計(jì)算各

2、自由度能量平均值的特性、規(guī)律。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)，由各自由度頻率統(tǒng)計(jì)的最可幾分布得出的平均能量的公式，即導(dǎo)出普朗克公式：u(v,T)dv=8h3/c3乘1/(e(h/(kT)-1)，就給出輻射場(chǎng)能量密度按頻率的分布(如圖)。                                               當(dāng)hv/kT，在不太高溫度、高頻范圍，的極限條件

3、下，過(guò)渡到維恩公式；在高溫溫度、低頻范圍，的極限條件下，趨近于瑞利-金斯公式，而精確地貼合于實(shí)驗(yàn)得出的黑體輻射能量分布曲線(xiàn)，圓滿(mǎn)地解決了物理學(xué)史上的這一"紫外災(zāi)難"，而引起了科學(xué)界的重視。2.  一切物體都是4種“量子”之一種，它們各有不同特性和共性按“量子”是一個(gè)有“一定能量”，的粒子而言，現(xiàn)在我們知道：一切物體都有質(zhì)量都有“一定能量”，在一定的封閉系統(tǒng)內(nèi)，與其它物體的作用，都可看作其質(zhì)量集中于其質(zhì)量中心“一點(diǎn)”的“量子”。一切電中性物體都是等量正、負(fù)電荷彼此中和的結(jié)果。一切帶電物體都有相應(yīng)的電荷量，與其它物體的作用，都可看作其電荷量集中于其中心“一點(diǎn)”的“量子

4、”。按4維時(shí)空動(dòng)量矢量的特性，就又把“量子”擴(kuò)展、區(qū)分為：由3維空間，其速度/光速，可以忽略，和不可忽略，的2類(lèi)。由4維時(shí)空矢量的矢算，還認(rèn)識(shí)到：有4、6、12維的各相應(yīng)不同的力，有各自相應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m與靜止質(zhì)量m0，的關(guān)系式，有不同的能級(jí)，電中性粒子在不同能級(jí)間躍遷就輻射或吸收聲子，帶電粒子在不同能級(jí)間躍遷就輻射或吸收光子。因而，就又有了：聲子、光子，這2類(lèi)“有一定能量的粒子”即：所謂“量子”。黑體輻射中熱輻射的，實(shí)際上，現(xiàn)在，我們知道：只是人眼看不見(jiàn)的遠(yuǎn)紅外光子。而且，它們又都有4、6、12維矢量的不同特性。因一切粒子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m不可能無(wú)窮大，聲子、光子，的靜止質(zhì)量m0，就必然=0。靜

5、止在不同能級(jí)間，大量m0不=0的，電中性量子，躍遷的集體表現(xiàn)，就是相應(yīng)的振動(dòng)波，帶電量子，躍遷的集體表現(xiàn)，就是相應(yīng)的電磁波。大量m0=0的，聲子時(shí)空相宇，統(tǒng)計(jì)的最可幾分布函數(shù)，就是聲波，光子時(shí)空相宇，統(tǒng)計(jì)的最可幾分布函數(shù)，就是光波。光子和聲子的靜止質(zhì)量m0=0運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m=0/0,它們的各相應(yīng)物理量的數(shù)值都不能由m或m0表達(dá)，而須由大量同種光子統(tǒng)計(jì)形成的光波或聲波的能量h表達(dá)為：質(zhì)量(光或聲)=結(jié)合能次從v(光或聲)= h/(c或a*)2(光或聲)，能量(光或聲)=物理量h(光或聲)，動(dòng)量(光或聲)= h/(c或a*)(光或聲)，(c或a*)是所在介質(zhì)的(光或聲)速。靜止質(zhì)量m0=0的量子，光子

6、、聲子，的基本特性已知：靜止質(zhì)量m0=0的量子，光子、聲子，分別產(chǎn)生于，靜止質(zhì)量m0不=0的，帶電、電中性，量子，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，在介質(zhì)中的速度分別是，c、a*，它們的能量、動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，都只能由相應(yīng)的能量頻率和各自的速度，分別表達(dá)。它們還有重要的區(qū)別：大量光子、聲子，統(tǒng)計(jì)的最可幾分布函數(shù)，分別只是橫波的光波、縱波的聲波，分別只能在一定能量范圍內(nèi)，由相應(yīng)的，電磁感應(yīng)器件接收和視覺(jué)感受、振動(dòng)感應(yīng)器件接收和聽(tīng)覺(jué)感受。光子可在真空(或近似真空的太空)中運(yùn)動(dòng)，因而，光波可在真空(或近似真空的太空)中傳播。在真空(或近似真空的太空)中光速為(或近似)c0，為常量，c= c0乘n光，n光是所在介質(zhì)

7、的光折射率，對(duì)于均勻介質(zhì)，為常量，否則，是傳送時(shí)間，t，和折射率，n光，的函數(shù)。聲子不能在真空(或近似真空的太空)中運(yùn)動(dòng)，聲波也不能在真空(或近似真空的太空)中傳播。以標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)，p0、v0、T0，條件下的聲速為a*0，為常量，a*=a*0乘n聲，n聲是所在介質(zhì)的聲折射率，對(duì)于均勻介質(zhì)，為常量，否則，是傳送時(shí)間，t，和折射率，n聲，的函數(shù)。任何量子的3維空間速度都遠(yuǎn)小于光子所在介質(zhì)的光速。但量子的3維空間速度卻可大于聲子所在介質(zhì)的聲速，當(dāng)靜止質(zhì)量m0不=0的量子，的3維空間速度，v(3)=Ma*，M為正整數(shù)，稱(chēng)為“馬赫數(shù)”，其時(shí)空動(dòng)量成為超音速動(dòng)量：p(4超)1線(xiàn)矢=m0a*(i 0基矢+M

8、(3)基矢)/1-M)2(1/2)，p(4超) =m0a* (M2-1)/(1-M)2(1/2)， f(4超)1線(xiàn)矢=m0a(3)iM0基矢+(3)基矢/1-M2(3/2)，p(4超)、f(4超)都顯著地大于非超聲，當(dāng)馬赫數(shù)M大時(shí)，更為顯著。這正是產(chǎn)生爆轟波、聲爆、聲障，等的緣由，而在近似真空的太空中，因無(wú)聲子，而可以避免。3.  量子力學(xué)的迷茫發(fā)展量子力學(xué)是在經(jīng)典物理學(xué)時(shí)代，把所謂“波函數(shù)”作為個(gè)別粒子的“本征態(tài)”，而“波函數(shù)”，按經(jīng)典物理學(xué)的3維空間矢量可分析為位置矢和動(dòng)量矢，這2個(gè)共軛矢量所組成，并可由相應(yīng)的“算符”運(yùn)算，得出所謂“薛定諤方程”。許多學(xué)者，也類(lèi)似地，基于整體成對(duì)

9、共軛特征向量組織模式和哈密頓動(dòng)力學(xué)，構(gòu)建各相應(yīng)的“算符”運(yùn)算量子力學(xué)。實(shí)際上，量子力學(xué)是用所謂“波函數(shù)”作為最可幾分布函數(shù)對(duì)大量粒子進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)的有效方法，能由各粒子的各微觀特性求得大量粒子的各相應(yīng)的宏觀特性，有著重要作用，與相對(duì)論，一起，成為第2次科學(xué)革命的理論基礎(chǔ)。但因，國(guó)際流行、權(quán)威論點(diǎn)，把所謂“波函數(shù)”誤認(rèn)為是個(gè)別粒子“本征態(tài)”，就把量子力學(xué)對(duì)大量粒子的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，誤認(rèn)為是個(gè)別粒子“本征態(tài)”的表現(xiàn)，而相應(yīng)地得出種種國(guó)際流行的嚴(yán)重錯(cuò)誤，例如：把量子力學(xué)中，由大量粒子位置和動(dòng)量矢量相應(yīng)各分量模長(zhǎng)的均方差不能同時(shí)為零的幾率效應(yīng)，看作是對(duì)個(gè)別粒子的所謂“測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系”；把大量粒子能夠穿過(guò)某種通常不可

10、逾越勢(shì)壘的幾率效應(yīng)，。誤認(rèn)為是個(gè)別粒子有所謂“量子隧道效應(yīng)”；在通常應(yīng)為真空的位置大量粒子會(huì)有一定幾率存在，誤認(rèn)為是個(gè)別粒子的所謂“量子真空能量漲落”；以及不同大量粒子的最可幾分布函數(shù)有遠(yuǎn)程相互關(guān)聯(lián)的特性，誤認(rèn)為是不同的個(gè)別粒子有所謂“量子粒子纏結(jié)”，把大量粒子的幾率特性，都看為個(gè)別粒子的“不確定性”，甚至“心靈感應(yīng)”，而產(chǎn)生諸如：“顛覆認(rèn)知哲學(xué)”，“不確定的世界”，“粒子相互感應(yīng)”等，否定“因果論”、“決定論”，甚至“唯心論”等錯(cuò)誤哲學(xué)觀點(diǎn)。竟然，因此，造成所謂：用量子力學(xué)處理“關(guān)在籠子里的貓”就得出“不知：是貓、非貓，或活貓、死貓”的“悖論”。而這些觀點(diǎn)，客觀存在的矛盾，甚至引起愛(ài)因斯坦與

11、波爾（Niels Bohr）2位巨人間的激烈爭(zhēng)論：實(shí)際上他們都認(rèn)為個(gè)別粒子有所謂“波、粒2象性”、量子力學(xué)的波函數(shù)是相應(yīng)個(gè)別粒子的“本征態(tài)”，以及對(duì)“統(tǒng)計(jì)”、“概率”分別不準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，而彼此爭(zhēng)論：愛(ài)因斯坦在他們的推論中，實(shí)際上，隱含了兩項(xiàng)基本原則：(1)物理實(shí)在是獨(dú)立于觀測(cè)者而客觀地存在的。(2)兩粒子間傳遞，訊息的速度不能超過(guò)光速，不存在超距作用(action-at-a-distance)。這項(xiàng)假設(shè)后來(lái)被稱(chēng)為Einstei定域性原理(locality principle)。而認(rèn)為：量子力學(xué)的描述必是不完備的，“量子力學(xué)雖然令人贊嘆，但在我的心中有個(gè)聲音告訴我，它還不是那真實(shí)的東西， ，我無(wú)論

12、如何不相信上帝會(huì)在擲骰子!”，而同時(shí)期待將會(huì)出現(xiàn)新而完備的理論。波爾辯稱(chēng)：量子力學(xué)是一個(gè)和諧的數(shù)學(xué)體系。它的預(yù)測(cè)與微觀領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都符合得很好。既然它的預(yù)測(cè)都能夠被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，實(shí)驗(yàn)又得不出比理論更多的東西，還有什么理由要求它有更高的“完備性”呢?量子力學(xué)確實(shí)描述了宏觀儀器對(duì)微觀客體的度量，這種宏觀度量只能得出微觀客體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。量子力學(xué)也只能透過(guò)這些宏觀表現(xiàn)去觀測(cè)微觀客體的某些屬性，它確實(shí)以“作用量”反映了客體的運(yùn)動(dòng)狀況。因此，認(rèn)為，從它自身邏輯的相容性、和經(jīng)驗(yàn)符合的程度來(lái)看，量子力學(xué)是完備的。不過(guò)Bohr以為一個(gè)物理量只有當(dāng)它被測(cè)量了以后才是實(shí)在的。這種觀點(diǎn)，怎能回答，Einstein

13、 對(duì)Aphis的提問(wèn)：“是否真的相信，月亮只有在我去看它的時(shí)候才存在？”？4. 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)(對(duì)于平衡狀態(tài))統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是給出總數(shù)為N，同種粒子，的各類(lèi)、各維物理矢量，由各相應(yīng)的位置矢和動(dòng)量矢2種物理量矢量（我們已知，對(duì)于各類(lèi)、各維物理矢量，只要確定了各相應(yīng)的位置矢和動(dòng)量矢，其它各物理矢就都可由相應(yīng)的失算推導(dǎo)求得）組成的“相宇”各“微元”中分布狀態(tài)幾率的表達(dá)式，(對(duì)于確定的N，容易求得相應(yīng)的幾率值)當(dāng)N足夠大時(shí)(就須由Stirling公式，m趨于極大，的近似值，表達(dá))，求得，其總和分布狀態(tài)幾率最大值，即得：最可幾分布函數(shù)。從而，可由大量粒子各微觀特性，計(jì)算得到各相應(yīng)的宏觀幾率特性，而得出

14、大量粒子運(yùn)動(dòng)的各種幾率變化規(guī)律，例如：粒子團(tuán)各粒子無(wú)定向各方向的運(yùn)動(dòng)就是熱運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)換成為粒子團(tuán)熱運(yùn)動(dòng)能量的光子、聲子的能量就是熱輻射的能量。各粒子的動(dòng)能按最可幾分布函數(shù)計(jì)算的平均值，就決定該粒子團(tuán)，相應(yīng)的溫度。各粒子往返穿過(guò)某平面的動(dòng)量按最可幾分布函數(shù)計(jì)算的差值，就決定該粒子團(tuán)在該平面上相應(yīng)的壓強(qiáng)。對(duì)于3維空間，位置矢和動(dòng)量矢組成的相宇，其最可幾分布函數(shù)，就是，馬克斯威-波爾茲曼分布。量子力學(xué)由其波函數(shù)分析得出的3維空間位置和和動(dòng)量，這2個(gè)共軛矢量所組成，并可由相應(yīng)的“算符”運(yùn)算，得出所謂“薛定諤方程”，其波函數(shù)，就也只是相當(dāng)于相應(yīng)的，3維空間，的最可幾分布函數(shù)?，F(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)，包括所謂“量子統(tǒng)計(jì)

15、”(現(xiàn)有所謂“量子統(tǒng)計(jì)”也都只是用量子力學(xué)的所謂本征態(tài)，進(jìn)行的“3維空間相宇”的統(tǒng)計(jì))只是3維空間“相宇”的統(tǒng)計(jì)，其最可幾分布函數(shù)都是不顯含時(shí)間的，都不能反映各維時(shí)空“波函數(shù)”的基本特性。Dirac考慮到，通常的量子力學(xué)，不滿(mǎn)足4維時(shí)空Lorentz變換下的不變性，而人為地引進(jìn)4個(gè)反對(duì)易的4行4列矩陣，使其在形式上，滿(mǎn)足相對(duì)論的要求，而建立的相對(duì)論性量子力學(xué)，也僅適用于4維時(shí)空1-線(xiàn)矢，并不能反映其實(shí)質(zhì)原因。通常的量子場(chǎng)論，因沒(méi)有各維時(shí)空矢算和相應(yīng)的各多線(xiàn)矢，而不斷引入各種毫無(wú)實(shí)際意義的參變量，而不能反映相應(yīng)匹配成對(duì)的不同時(shí)空多線(xiàn)矢，以4維的正則運(yùn)動(dòng)方程實(shí)際表達(dá)的結(jié)果。而且，還須注意，對(duì)于各不

16、同類(lèi)的多線(xiàn)矢(例如n=4的1線(xiàn)矢、n=6的2線(xiàn)矢、和n=12的22,1線(xiàn)矢)，其正則運(yùn)動(dòng)方程，波函數(shù)，因而相應(yīng)的量子力學(xué)和場(chǎng)論都各有差異，不能混同。否則，就會(huì)出現(xiàn)如 通常量子場(chǎng)論中所謂“自發(fā)破缺對(duì)稱(chēng)性” 等的問(wèn)題。實(shí)際上，只有采用大量同種粒子各維時(shí)空“相宇”的統(tǒng)計(jì)，其最可幾分布函數(shù)，才都是，顯含時(shí)間的，才具有相應(yīng)“波函數(shù)”的特性。統(tǒng)計(jì)的結(jié)論，都只是大量粒子的幾率特性，不能誤認(rèn)為個(gè)別或少數(shù)粒子或次數(shù)的結(jié)果，否則，就會(huì)造成嚴(yán)重的錯(cuò)誤。這正是量子力學(xué)，得出種種國(guó)際流行的各相應(yīng)的嚴(yán)重錯(cuò)誤的實(shí)際原因。由4維時(shí)空位置1-線(xiàn)矢和動(dòng)量1-線(xiàn)矢組成的“相宇”，以及類(lèi)似地，由相應(yīng)匹配成對(duì)的高次

17、線(xiàn)多線(xiàn)矢組成的“相宇”，已經(jīng)建立起真正相對(duì)論性的統(tǒng)計(jì)力學(xué)，并給出其與通常的統(tǒng)計(jì)力學(xué)的相互關(guān)系。統(tǒng)一地分別對(duì)具有實(shí)物粒子和光子特性的大量微觀粒子，或相應(yīng)的物理量多線(xiàn)矢進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，都得到相應(yīng)的4維時(shí)空“最可幾分布函數(shù)”，它“顯含時(shí)間”(通常3維空間的“最可幾分布函數(shù)”是“不顯含時(shí)間”的)，它也就是相應(yīng)推廣的波函數(shù)。其中，對(duì)于4維時(shí)空位置1-線(xiàn)矢和動(dòng)量1-線(xiàn)矢組成的“相宇”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)粒子間的相互作用可當(dāng)作彈性碰撞(即忽略相應(yīng)的位能)時(shí)，它就是“德布洛意波”。這就具體表明：一切“波”及其干涉、衍射等特性，都只是大量微觀粒子的集體表現(xiàn)或統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并非單個(gè)粒子的特性。一切單個(gè)粒子(包括單個(gè)的光子和電子)的運(yùn)動(dòng)特性都是宏觀可觀測(cè)的，無(wú)須區(qū)分為宏觀粒子與微觀粒子。對(duì)于大量粒子，所可觀測(cè)的只是大量粒子的統(tǒng)計(jì)結(jié)果或集體表現(xiàn)(即所謂的“波”)，所謂“微觀粒子”只是作為大量同種粒子的統(tǒng)計(jì)結(jié)果或集體表現(xiàn)的“個(gè)體代表”。在大量粒子的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)各實(shí)驗(yàn)粒子的某些具體條件和狀態(tài)尚未能全面測(cè)定和控制，尚不能完全確定其每個(gè)粒子在時(shí)空各點(diǎn)的運(yùn)