2個各維時空共軛多線矢組成相應相宇的統(tǒng)計物理學

1、2個各維時空共軛多線矢組成相應相宇的統(tǒng)計物理學中國科學院 力學研究所 吳中祥提要:由量子力學在迷茫中發(fā)展的重要成果、缺陷、錯誤及其彌補、糾正，導出：2個各維時空共軛多線矢組成相應相宇的統(tǒng)計物理學。1.  “量子”的突出提出1901年普朗克提出了能量“量子”化假設(shè)，雖然當年，他并不了解狹義相對論，甚至，當初，還極力反對過，并不能全面認識“量子”。但是，他提出的，輻射場能量密度，按波長的分布曲線的線性諧振子的能量是不連續(xù)的，是一個“量子能量”，hv，的整數(shù)倍：En=nhv，(n=1,2,3,，)，式中v是振子的振動頻率，h是普朗克常量=6.62606896，的觀點，卻符合，按頻率v計算各

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

3、下，過渡到維恩公式；在高溫溫度、低頻范圍，的極限條件下，趨近于瑞利-金斯公式，而精確地貼合于實驗得出的黑體輻射能量分布曲線，圓滿地解決了物理學史上的這一"紫外災難"，而引起了科學界的重視。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”的“量子”。一切電中性物體都是等量正、負電荷彼此中和的結(jié)果。一切帶電物體都有相應的電荷量，與其它物體的作用，都可看作其電荷量集中于其中心“一點”的“量子

4、”。按4維時空動量矢量的特性，就又把“量子”擴展、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。由4維時空矢量的矢算，還認識到：有4、6、12維的各相應不同的力，有各自相應不同的運動質(zhì)量m與靜止質(zhì)量m0，的關(guān)系式，有不同的能級，電中性粒子在不同能級間躍遷就輻射或吸收聲子，帶電粒子在不同能級間躍遷就輻射或吸收光子。因而，就又有了：聲子、光子，這2類“有一定能量的粒子”即：所謂“量子”。黑體輻射中熱輻射的，實際上，現(xiàn)在，我們知道：只是人眼看不見的遠紅外光子。而且，它們又都有4、6、12維矢量的不同特性。因一切粒子的運動質(zhì)量m不可能無窮大，聲子、光子，的靜止質(zhì)量m0，就必然=0。靜

5、止在不同能級間，大量m0不=0的，電中性量子，躍遷的集體表現(xiàn)，就是相應的振動波，帶電量子，躍遷的集體表現(xiàn)，就是相應的電磁波。大量m0=0的，聲子時空相宇，統(tǒng)計的最可幾分布函數(shù)，就是聲波，光子時空相宇，統(tǒng)計的最可幾分布函數(shù)，就是光波。光子和聲子的靜止質(zhì)量m0=0運動質(zhì)量m=0/0,它們的各相應物理量的數(shù)值都不能由m或m0表達，而須由大量同種光子統(tǒng)計形成的光波或聲波的能量h表達為：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，從高能級躍遷到低能級，在介質(zhì)中的速度分別是，c、a*，它們的能量、動量、運動質(zhì)量，都只能由相應的能量頻率和各自的速度，分別表達。它們還有重要的區(qū)別：大量光子、聲子，統(tǒng)計的最可幾分布函數(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)，由相應的，電磁感應器件接收和視覺感受、振動感應器件接收和聽覺感受。光子可在真空(或近似真空的太空)中運動，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，對于均勻介質(zhì)，為常量，否則，是傳送時間，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)中運動，聲波也不能在真空(或近似真空的太空)中傳播。以標準大氣狀態(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，對于均勻介質(zhì)，為常量，否則，是傳送時間，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)，稱為“馬赫數(shù)”，其時空動量成為超音速動量：p(4超)1線矢=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，當馬赫數(shù)M大時，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，因無聲子，而可以避免。3.  量子力學的迷茫發(fā)展量子力學是在經(jīng)典物理學時代，把所謂“波函數(shù)”作為個別粒子的“本征態(tài)”，而“波函數(shù)”，按經(jīng)典物理學的3維空間矢量可分析為位置矢和動量矢，這2個共軛矢量所組成，并可由相應的“算符”運算，得出所謂“薛定諤方程”。許多學者，也類似地，基于整體成對

9、共軛特征向量組織模式和哈密頓動力學，構(gòu)建各相應的“算符”運算量子力學。實際上，量子力學是用所謂“波函數(shù)”作為最可幾分布函數(shù)對大量粒子進行的統(tǒng)計的有效方法，能由各粒子的各微觀特性求得大量粒子的各相應的宏觀特性，有著重要作用，與相對論，一起，成為第2次科學革命的理論基礎(chǔ)。但因，國際流行、權(quán)威論點，把所謂“波函數(shù)”誤認為是個別粒子“本征態(tài)”，就把量子力學對大量粒子的統(tǒng)計結(jié)果，誤認為是個別粒子“本征態(tài)”的表現(xiàn)，而相應地得出種種國際流行的嚴重錯誤，例如：把量子力學中，由大量粒子位置和動量矢量相應各分量模長的均方差不能同時為零的幾率效應，看作是對個別粒子的所謂“測不準關(guān)系”；把大量粒子能夠穿過某種通常不可

10、逾越勢壘的幾率效應，。誤認為是個別粒子有所謂“量子隧道效應”；在通常應為真空的位置大量粒子會有一定幾率存在，誤認為是個別粒子的所謂“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)有遠程相互關(guān)聯(lián)的特性，誤認為是不同的個別粒子有所謂“量子粒子纏結(jié)”，把大量粒子的幾率特性，都看為個別粒子的“不確定性”，甚至“心靈感應”，而產(chǎn)生諸如：“顛覆認知哲學”，“不確定的世界”，“粒子相互感應”等，否定“因果論”、“決定論”，甚至“唯心論”等錯誤哲學觀點。竟然，因此，造成所謂：用量子力學處理“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，客觀存在的矛盾，甚至引起愛因斯坦與

11、波爾（Niels Bohr）2位巨人間的激烈爭論：實際上他們都認為個別粒子有所謂“波、粒2象性”、量子力學的波函數(shù)是相應個別粒子的“本征態(tài)”，以及對“統(tǒng)計”、“概率”分別不準確的認識，而彼此爭論：愛因斯坦在他們的推論中，實際上，隱含了兩項基本原則：(1)物理實在是獨立于觀測者而客觀地存在的。(2)兩粒子間傳遞，訊息的速度不能超過光速，不存在超距作用(action-at-a-distance)。這項假設(shè)后來被稱為Einstei定域性原理(locality principle)。而認為：量子力學的描述必是不完備的，“量子力學雖然令人贊嘆，但在我的心中有個聲音告訴我，它還不是那真實的東西， ，我無論

12、如何不相信上帝會在擲骰子!”，而同時期待將會出現(xiàn)新而完備的理論。波爾辯稱：量子力學是一個和諧的數(shù)學體系。它的預測與微觀領(lǐng)域的實驗結(jié)果都符合得很好。既然它的預測都能夠被實驗所證實，實驗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?量子力學確實描述了宏觀儀器對微觀客體的度量，這種宏觀度量只能得出微觀客體運動的統(tǒng)計結(jié)果。量子力學也只能透過這些宏觀表現(xiàn)去觀測微觀客體的某些屬性，它確實以“作用量”反映了客體的運動狀況。因此，認為，從它自身邏輯的相容性、和經(jīng)驗符合的程度來看，量子力學是完備的。不過Bohr以為一個物理量只有當它被測量了以后才是實在的。這種觀點，怎能回答，Einstein

13、 對Aphis的提問：“是否真的相信，月亮只有在我去看它的時候才存在？”？4. 統(tǒng)計物理學(對于平衡狀態(tài))統(tǒng)計物理學是給出總數(shù)為N，同種粒子，的各類、各維物理矢量，由各相應的位置矢和動量矢2種物理量矢量（我們已知，對于各類、各維物理矢量，只要確定了各相應的位置矢和動量矢，其它各物理矢就都可由相應的失算推導求得）組成的“相宇”各“微元”中分布狀態(tài)幾率的表達式，(對于確定的N，容易求得相應的幾率值)當N足夠大時(就須由Stirling公式，m趨于極大，的近似值，表達)，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，計算得到各相應的宏觀幾率特性，而得出

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

15、”(現(xiàn)有所謂“量子統(tǒng)計”也都只是用量子力學的所謂本征態(tài)，進行的“3維空間相宇”的統(tǒng)計)只是3維空間“相宇”的統(tǒng)計，其最可幾分布函數(shù)都是不顯含時間的，都不能反映各維時空“波函數(shù)”的基本特性。Dirac考慮到，通常的量子力學，不滿足4維時空Lorentz變換下的不變性，而人為地引進4個反對易的4行4列矩陣，使其在形式上，滿足相對論的要求，而建立的相對論性量子力學，也僅適用于4維時空1-線矢，并不能反映其實質(zhì)原因。通常的量子場論，因沒有各維時空矢算和相應的各多線矢，而不斷引入各種毫無實際意義的參變量，而不能反映相應匹配成對的不同時空多線矢，以4維的正則運動方程實際表達的結(jié)果。而且，還須注意，對于各不

16、同類的多線矢(例如n=4的1線矢、n=6的2線矢、和n=12的22,1線矢)，其正則運動方程，波函數(shù)，因而相應的量子力學和場論都各有差異，不能混同。否則，就會出現(xiàn)如 通常量子場論中所謂“自發(fā)破缺對稱性” 等的問題。實際上，只有采用大量同種粒子各維時空“相宇”的統(tǒng)計，其最可幾分布函數(shù)，才都是，顯含時間的，才具有相應“波函數(shù)”的特性。統(tǒng)計的結(jié)論，都只是大量粒子的幾率特性，不能誤認為個別或少數(shù)粒子或次數(shù)的結(jié)果，否則，就會造成嚴重的錯誤。這正是量子力學，得出種種國際流行的各相應的嚴重錯誤的實際原因。由4維時空位置1-線矢和動量1-線矢組成的“相宇”，以及類似地，由相應匹配成對的高次

17、線多線矢組成的“相宇”，已經(jīng)建立起真正相對論性的統(tǒng)計力學，并給出其與通常的統(tǒng)計力學的相互關(guān)系。統(tǒng)一地分別對具有實物粒子和光子特性的大量微觀粒子，或相應的物理量多線矢進行統(tǒng)計，都得到相應的4維時空“最可幾分布函數(shù)”，它“顯含時間”(通常3維空間的“最可幾分布函數(shù)”是“不顯含時間”的)，它也就是相應推廣的波函數(shù)。其中，對于4維時空位置1-線矢和動量1-線矢組成的“相宇”進行統(tǒng)計，當粒子間的相互作用可當作彈性碰撞(即忽略相應的位能)時，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)計結(jié)果，并非單個粒子的特性。一切單個粒子(包括單個的光子和電子)的運動特性都是宏觀可觀測的，無須區(qū)分為宏觀粒子與微觀粒子。對于大量粒子，所可觀測的只是大量粒子的統(tǒng)計結(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)計結(jié)果或集體表現(xiàn)的“個體代表”。在大量粒子的實驗中，對各實驗粒子的某些具體條件和狀態(tài)尚未能全面測定和控制，尚不能完全確定其每個粒子在時空各點的運