随机性是微观自由粒子运动的固有本性么?
2009-06-05 07:07:37
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随机性是微观自由粒子运动的固有本性么?

作者 苟文俭

最近,作者与一位网友就微观自由粒子运动的随机性问题进行了交流讨论。本文是作者与该网友讨论的部分内容,特别刊于网上,目的是期待感兴趣网友们参与讨论,以便使我们对微观自由粒子运动有更多的认识。

(一)

该网友通过对电子衍射实验事实,令人信服地证明了自由粒子都是随机性运动,认为不能用常识来理解微观粒子的运动,提出了微观自由粒子随机性运动原因是什么的问题。

该网友认为:微观粒子(包括自由粒子)的随机性应理解为是本质上的、是固有本性(本来面目),本来就是那样运动的,它不需要什么原因,没有什么随机力来促使。理由如下:

该网友先陈述了一个前提,认为量子理论在其能适用的领域(比如电子的衍射现象、氢原子电子运动等)内所导出的结论,都应该是可靠的,贴近事实的,比如粒子的坐标不确定度和动量不确定度不能同时为零,一个越大,则另一个必越小。这是个能由量子方程计算得出的结论,它对于衍射的电子和氢原子的电子都应该是个事实!明确了这一点,我们下面就证明微观粒子(包括自由粒子)的随机性不是某种随机力(比如暗能量施加的力)来促使的。

该网友的这个前提,实际是说:自由粒子随机性运动不需要什么原因,可以用量子力学的测不准原理来理解。

该网友的反证法是:假设微观粒子(包括自由粒子)的随机性是某种随机力(比如暗能量施加的力)来促使的,则随机力消失,微观粒子的随机性也就不存在;随机力存在,微观粒子的随机性也就存在,并且,随机力越强,不确定性也就越强,不确定度也就越大,就是说坐标不确定度和动量不确定度都会越大(这是认为微观粒子的随机性是伪随机的确定性理论所持有的观点),这和上文提及的事实矛盾!所以假设错误!微观粒子(包括自由粒子)的随机性不是某种随机力(比如暗能量施加的力)来促使的。

该网友的反证法实际是说:由于随机力的大小、不是构成粒子坐标不确定度和动量不确定度大小的原因,因此自由粒子随机性运动也就没有形成原因。

(二)

对自由粒子随机性运动是否需要原因,作者的认识是:

1、粒子运动的随机性决定于粒子能量:能量越大,随机性就越小,对粒子输入能量,粒子必然参与了作用,这就说明,粒子参与的作用会改变粒子运动的随机性;粒子运动的随机性可以由力作用来改变,这就不能认为它是微观粒子运动的本性,因为所谓粒子运动本性的东西,应是粒子运动固有的,它就不应该由外界作用来改变的。

2、量子力学的测不准原理陈述的是力学共扼量不能同时被精确测量,是指同一运动粒子可能出现在有任何取值时空域上,而粒子运动的随几性,是指粒子运动位置可以出现在任意方位上,而不是有任何取值的时空域上。因此,量子力学的测不准原理、与粒子运动位置方位的随几性,是两个完全不同的事件,不具有逻辑上的相互关联。

3、该网友使用的上述反证法,只是证明了随机力的大小、不是构成粒子坐标不确定度和动量不确定度大小的原因,由2就容易理解,这并没有证明微观粒子运动的随机性是粒子运动的固有本性。

(三)

作者在《粒子及其质量计算》的第四章第七节,对粒子运动存在的认识结论是:

1、当众多运动物质act进入粒子V集团时,它们对粒子V集团的冲击,就形成了粒子运动的结构自由度,这决定于act进入粒子V集团的初始条件,方向是不变的,粒子运动就发生在这个结构自由度上,具有运动方向的不变性。粒子运动的产生,也就是众多act对粒子V集团冲击时发生的动量转移。

2、粒子V集团有各向同性特性,它来自真空固有的各向同性,并会对粒子运动物质act形成制约,使它们要不断离开粒子运动的结构自由度;当但act离开运动结构自由度时,又会受到该结构自由度的阻碍,就又构成了运动物质act要保持在运动结构自由度存在的回复作用。

3、粒子运动存在中,由于对运动物质act始终存在有上述两个方面的作用,这就形成了与类似机械波中质点振动的存在,在观测中这就是粒子运动的波动性,即产生出了物质波;由于粒子V集团的各向同性特性,使运动物质act离开运动结构自由度时,可以随机出现在任何方位上,这就构成了物质波的随机性。

由上述认识可以确定:粒子自由运动的波动性,是粒子运动存在的固有本性,但运动的随机性,根源于真空的各向同性特性,而不是微观粒子运动的本性。

完成于2009-6-5

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