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[科教] Kelvin的量子理论是闭合曲线的纽结

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发表于 1-9-2017 08:56 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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在量子力学的创建期,有3个比较有名的体系:1)Kelvin建议的量子理论是闭合曲线的纽结;2)海森堡的矩阵理论;3)最普及的波动方程理论;4)其它理论。

而半经典理论则是当时被实际使用的太阳系模型(不同层位上的原子绕原子核转动)。

在20世纪60-80年代,我国教科书上最为普及的是波动方程理论,声称:海森堡的矩阵理论是被淘汰的。而实质上,那个年代的量子研究热点已经是抽象的群表示和迪拉克的算符表示。主线是:最普及的波动方程理论的后期发展。

也是在20世纪60-80年代,美国教科书流行的是费因曼的图式量子理论,属于半经典的。从而,开辟了美国特色的量子力学理论(工程化应用)。

而欧洲的20世纪60-80年代量子力学教科书,主流是代数几何理论(群论)。主线是:矩阵理论的后期发展(群论,及抽象代数理论)。

到了20世纪末期,所有各国的教科书,一致的把量子力学定义为概率意义下的波函数。从而完成了矩阵理论(群论)与波动方程理论(半经典)的合并。

其基本特点是:复数矢量的幅度部分是经典形式的(做概率解释),其相位部分是量子形式的(做确定性解释)。

实话说,各国教科书上流行的这个量子理论,几乎是个大杂烩式的量子理论。是各学派妥协出来的产物。其后果就是:培养了一大批反对量子力学理论的学者,也培养了一大批热衷于建立量子力学新体系的学者,也培养了一批具有超级幻想的实验室研究者。

之所以在20世纪的量子力学研究很热,就是因为其“开放性”。

只有一个理论被教科书抛弃:闭合曲线的纽结。


然而,这个理论的基本思想在20世纪40-现在,却始终在左右着量子力学的抽象研究。陈省身-Simons作用量原理实质上是禀存了量子运动是闭合曲线的纽结的基本思想。到了21世纪,无论是超弦理论,还是圈量子理论,以及几何代数理论,实质上依然是基于量子运动=闭合曲线的纽结。

但是,由于早早的就给Kelvin建议的量子理论是闭合曲线的纽结扣上了“笑料”的帽子(抽象上是因为Kelvin自己发表论文论述这个理论不能解释原子的稳定性问题,从而认为走不下去)。因此,后来的研究总是小心的不与这个理论发生任何的联系。

可以这样看,自20世纪30年代起,那个量子理论是最好的呢?没有定论!教科书上的共识性理论是唯一的吗?也不是!

研究这个百年来不断发展、争议不断的学科,我们看到如下特点: 1)共识性理论(教科书理论)是摇摆不定的。2)共识性理论(教科书理论)是远远滞后于实际的理论状态的。3)实际进行中的理论研究是与教科书理论不同的(或是有冲突的)。4)理论的不成熟是“开放性”的根本原因。

实质上,在量子理论建立的道路上,麦克斯韦方程组是个非常特别的角色。不同的量子力学体系对麦克斯韦方程作出不同的解释(理论解释),从而麦克斯韦方程也不是唯一的!但是,在教科书里,基本上是唯一的。

随着个类理论对论据需求的扩大化,对经典力学理论的解释(理论解释)也出现了多个体系。从而,对经典理论的论述也是多个理论并存的!但是,在教科书里,基本上是唯一的。

就量子理论而言,21世纪初期的态势为何呢?撇开大科学家,就科学队伍整体而言:1)几何代数理论和代数几何理论是欧洲风格;2)概率论(费因曼图)及波动理论是美国风格。

在量子基础科学理论的欧美较量中,美国是落后的。虽然在量子科学领域,美国的科研被宣传为是一流的,但是,其根底远远浅于欧洲。

就历史来看,各国教科书对发展中的科学理论内容(观点)的选择,在滞后2代人(50年)后,就体现为各国在相应学科(学科性)的实质性落后。

实质上,20世纪后期,很多高校就意识到:教科书如何写?显然的,无法在“开放性”的背景下达成共识。从而,21世纪的超一流大学应该会各自选择自身的道路。改写经典理论的论述方式将成为发达国家高校的时髦。

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发表于 1-9-2017 12:28 PM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
感谢Cecil_Cai分享~~~
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