电磁波是不满空间的，它空间结构受到环境的约束，这种约束当然是来自空间的约束，所以从根本上来说一定会有三个“量子数”。三个模数并不

来源: marketreflections 于 2009-12-29 14:06:06 [档案] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 阅读数 : (19877 bytes)

回答: 保守场的相互作用实际上就是两个实物的场接触过程中由于力的抵消，而造成的场能转换成实物运动的过程由 marketreflections 于 2009-12-28 11:40:08

波尔提出的作用量子理论中的量子数实际上是对电磁波的，因为电磁波是不满空间的，它空间结构受到环境的约束，这种约束当然是来自空间的约束，所以从根本上来说一定会有三个“量子数”。但是在电磁场理论中把它称为模式的模数，在那里已经非常清楚，所谓模数是属于人们认识或描述电磁场结构的工具，并不直接表示电磁场的物理实在。由于空间的约束总是与空间的三维性联系在一起，所以这种约束总是可以用三个数字来表征，可以用笛卡尔坐标系下的三个模数或者用球坐标系下的三个模数并不改变所得到的电磁波的最后结果，因为它们只是一个中间过程中的工具，最后都要用格林函数的理论来得到真正的电磁场。这些还不是最大的问题，因为量子数不论与本证函数或通过本证函数来求格林函数和非线性方程的解，多少总有些联系，不能直接的机械的去用，多少总可以得到一些启发。用一个自旋量子数来表示电子和电磁波的差别，而且这个量子数用整数和半整数来表示，能反映两类不用物质存在的性质吗？爱因斯坦和玻色引入两类不同的粒子，原来也只是说明物质的复杂性是量子的概念和量子数所远远不可能表达清楚的。现在把直接用一个类似古代巫师的没有任何具体内容的符号，竟也能保持了整个20世纪

光纤通信1(2008-12-29 13:20:02)标签：教育
读图p21

1. 什么是模式色散？什么是材料色散？标示

a) 答：1.不同的传输模式引起传输路径的不同，从而引起即是在光速恒定条件下的时延差异，时延的差异造成信号脉冲展宽；材料的折射律n是波长l的函数，从而使光的传播速度随波长而变。由此引起的色散叫材料色散。

2. 不同波长的光在介质中以不同的速度传输，即是在相同传输路径下也会引起不同的时延，造成信号脉冲展宽。多模光纤中，即使在同一波长，不同模式的传播速度也不同，它所引起的色散叫模式色散。

3. β的物理意义答：（u和w决定纤芯和包层横向(r)电磁场的分布，称为横向传输常数；）β决定纵向(z)电磁场分布和传输性质，所以称为(纵向)传输常数。

4. 单模条件答：当Vc＜2.405时, 在光纤中只存在HE11模,其它导模均截止, 为单模传输;

5. v的定义？答：v是方位角模数，电磁场在圆周上变化的周期数。

6. 模式由什么决定答：V决定的，给定V值, V=Vc, 则Vc越大导模数越多;反之亦然。当Vc＜2.405时, 在光纤中只存在HE11模,其它导模均截止, 为单模传输;（由光纤和入射波长共同决定）

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书4 物理学原理（第三卷）相对论、量子力学、数理逻辑

3.3.4 关于量子数的讨论
3.3.4 关于量子数的讨论
在前一节“关于电子的波粒二象性实验依据的讨论”上网以后，就有人问，电子的干涉现象是否可信，那么中子的、原子的干涉现象可信吗？我想这是一个难以回答的问题。因为问题不是什么实验本身的可信不可信，而是对于那些实验的解释合理不合理？而且合理不合理还有一个认识发展的历史过程问题，我们甚至可以这样说，凡是人类历史上在那个时期最合理的解释就是那个时期的可信的理论，也即是那个历史时期的“真理”，因为没有人愿意生活在没有“真理”的时代。问题只在于那些真理都不是绝对真理，而是那个时代的特定条件下的相对真理，这个历史条件，也就是人类认识的有限论域。当人类实践的发展已经超越那个有限论域的时候，也即建立了或者已经能够建立更加合理的思维逻辑的时侯，总是会有一股强大的势力来阻止人们发展更合理的思维方式。这是人们所必须反对的，这就是为什么人类历史上存在着那么多的斗争的原因。信息社会尽管给人们提供了那样的实践基础，可以用更加合理的理论体系来代替现代物理学，但是也给了那些理论物理学家利用信息技术的手段制造各种谎言的机会。现代物理学特别是在40年代以后的现代物理学就属于那种已经与无力实在没有合理关系的理论。造成这个理论僵化得根源是对于量子数的僵化的理解和解释。
正像很多人所指出的，现在实际上并不存在一个科学上的量子力学，每一个学习和研究量子力学的人心里都有一个自己的量子力学，因为量子力学连一个可以人人都可以依据的逻辑前提也说不清楚，连一个可以严格运算的数学公式也没有。但是所有讲量子力学的人有一个共同点，那就是，把“量子数”作为量子力学理论的核心。这一点也就是现代物理学的一个根本问题。现代物理学要想有一个取代牛顿理论的科学框架来解释19世纪后期所出现的大量与电力和电子技术的发展所引起的新的实验事实，但是他们对于人类社会发展起来的那些曾经被承认过的理论体系的基本性质并不清楚，不清楚人类的所有的在历史的发展中发挥过作用的科学理论的一个基本性质就是它的有限论域下的逻辑自恰性。要打破旧的普遍理论的框架，就必须发展新理论体系的有限论域，因为只有界定清楚的有限论域，才能够界定那个有限论域下的逻辑前提和逻辑基元，新的理论体系就的建立在那个新的逻辑基元的基础上。牛顿理论只有三个逻辑基元，那就是物理学上所公认的三个量纲：克、厘米和秒。不改变这三个逻辑基元的体系，新的逻辑自洽的数学物理体系是建立不起来的。而这一工作在一定的历史时期内是不可能完成的，因为它必须以足够的新的感性材料为基础。在卢瑟福、普朗克、爱因斯坦和波尔的时代，没有足够的感性材料区建立那样的逻辑前提和逻辑基元所以卢瑟福说“在现阶段考虑原子的稳定性问题是没有意义的”。但是普朗克、爱因斯坦和波尔从他们所感悟到的感性材料中开始探讨了原子(或物质)结构的问题，更没有错。有错的只是人的一个顽强的本性，总是不愿承认，自己所领悟到的东西会是错的，需要改正的，总是希望自己所提出的理论是一个普遍的理论。当然这也是没有什么需要责怪的，但是以后一段时间把那些特殊条件下的感性材料变成普遍宇宙规律的基础上所发展的数学理论就会离开物理实在越来越远了。
整个现代物理学已经走了一个多世纪的那样的道路了，现在是到了需要“逻辑梳理”的时候了。普朗克、爱因斯坦和波尔是分别从对于电磁波和电子之间的相互作用的一些特殊现象的实践中总结出了一些新的牛顿的理论框架所无法解释的实验事实，并用自己的理论来解释了哪些实事。他们所依据的实验事实是完全可靠的，现在只要在同样的条件下还是可以得到那些试验结果，他们的解释在那个实验条件的范围内是正确的，在上一大节我们详细讨论的就是那些初期的与作用量子理论有关的那些工作。
在一个普遍理论建立以前，人们必须先建立一些特殊条件下的应用理论，这些理论与普遍理论之间的差别就在于，那些理论还必须寄存与旧理论体系的母腹之中，用旧理论体系的逻辑基元来描述新的扩大了领域的实验事实。一个本来是封闭的理论体系怎么能够用来解释逻辑前提以外的物质运动现象呢，那就是对于就理论体系中加入人为的假定，那些由个人所提出的“假定”，总是与有限的概念联系在一起，例如在应用物理中大量的线性化的假定就是最好的例子。线性就是有限条件下的近似，从每一个线性化的假定就可以得到一个比例“常数”。在应用物理的理论中，人们很快就认识到那些用常数来表示的逻辑前提不是普遍的，并不指望用它来解释与那个特定实验现象以外的物质运动事实，那个常数都有明显的特殊性。那个假设因为具有明显的特殊性，它反而不会引起与原有逻辑体系的冲突。到爱因斯坦的时代，那些实验事实已经明显地(或直觉地)与牛顿的理论体系相矛盾，所以那些假定的常数也明显地与旧的理论体系相抵触，那些常数已经比再是原有路基前提下的对于描述具体物质运动形式相联系的常数，而是与原有逻辑体系的逻辑基元相联系的常数，它的引入，必然地使原有的逻辑基元不再能够保持作为逻辑基元的独立性(或自变量的性质)。这样就打破了原有的逻辑框架。
原有的逻辑框架被打破之后，数学就不再具有逻辑的自恰性。相对论就是那样的理论，最后爱因斯坦自己看到了这一点，指出相对论不是纯粹的物理理论，是暂时的，必然会被新理论取代的理论，离开了打着他的旗帜用相对论来证明宇宙大爆炸的广义相对论量子力学的现代物理学主流派的队伍。中国有一个叫沈惠川的教授，写了一篇“相对论——我的生命线”的文章，它也提出了相对论现在已经没有什么可以研究的了，如果要搞就必须搞爱因斯坦的场理论，那实在太难了，那些广义相对论反而把问题搞得越来越糊涂。他的这个认识实在是没有错，因为用常数来约束逻辑基元的数学是没有自洽解的。但是它有一个奇怪的选择，不再来研究相对论了，但是决定把相对论作为他的生命线，捍卫相对论作为他的目标。现代物理学家比他强些，那些量子力学家也看到了只凭那些“常数”，不管他们把它称为“宇宙常数”也好，是解决不了他们的理论在数学上的自洽性的，所以他们提出了要改变对于人类认识的哲学观念；把公理的人人可感受性，改变为只有懂得理论的人才能够感受。但是那样还是不行，因为他们之间，对于理论的理解也不一样，所以感受也不一样。都最后连他们自己也搞不清现代科学到底是怎么一回事了？就像杨振宁先生多次提到现在实际上是什么也搞不清楚。
所以量子力学的根本在于“量子常数”，一个数学体系是靠逻辑基元作为细分续约分析的基础的，增加常数并不会增加那个逻辑体系的有限论域的范围，只有增加具有自变能力的形式参量才能够扩大那个体系的逻辑容量。所以，现代物理学家们先把本来相互矛盾的两个常数，相对论的宇宙常数c和量子力学的宇宙常数h合在一起，还是不够，于是又有了什么“精细结构常数”，还是没有用，不管你加多少宇宙常数不会改变逻辑演绎的规则。所以最后，现代物理学家都把期望放在“量子常数”上，因为量子常数不是那么僵化的常数，具有了形式参量的某种自变量的形式。所以量子数和与它相联系的观念成了现代物理学发展的中心，也是造成物理世界逻辑混乱的根源。
在库帕的书中特别强调了量子世界对于人类理智的改变和氢原子在量子世界中的作用:

许多人我们同时代的人苦恼地抱怨说,20世纪的物理学太抽象了,它不是一般人所能够理解得了的.它是反理智的。它那复杂的结构是通常的理性绝对不能接受的。……理智，正如爱因斯坦所说的，“这是我们在16岁以前积累起来的一种成见”。……
近代物理学家的理智依据是量子理论，他最能接受的正是量子理论的结构，近代物理学家正是从这一理论中获得了鉴别正确的与不正确的能力。对于他们来说，量子力学是一门手艺。……
量子世界，这是从二十世纪二十年代起物理学家就生活在其中的世界。这个世界对于他们来说已经非常之习惯……在量子现象的领域里也有不可预料的方面，如果，从经典的观点看，它往往是荒谬的，但尽管它们看起来像是异端邪说，却是与自然界的实际现象相适应的。原子世界毫无疑问是个量子世界，现在我们要研究的正是这个世界。

这段话听起来一有些不大清楚，把量子力学与手艺联系在一起，有点相似，但是一个自然科学的普遍理论与一门手艺终还是有差别的，光是生活在量子世界和习惯了量子世界并不能使量子世界成为一个真实的物理世界。要成为真实的物理世界就必须像库帕所说的那样“(量子世界)却是与自然界的实际相适应的。原子世界毫无疑问是个量世界”。所以我们应该讨论的就是量子世界到底是不是与自然界的实际现象相适应的，是如何相适应的？接着库帕谈到了链子世界与氢原子的关系。

氢原子问题在量子物理学中所起的所用，就好比行星的运动问题在经典物理中的作用一样：这里的一切规律都是明确规定的，没有任何拖泥带水的东西，理论与实际结果是如此出色地相符，所以我们只有老老实实地相信理论的真实性。

关于氢原子的结构的分析我们已经在前面讨论过了。确实，波尔的量子理论与牛顿理论相比，有无可比拟的合理性，整个分析化学都是在这个理论的基础上发展起来的。但是波尔的理论毕竟并不是整个原子结构的理论，实际上除了氢原子，它再也没有精确地描述过其它的原子结构。它的科学意义是伟大的，但是这个意义从对于大自然的认识来说，仍是很狭窄的，而且它的理论是用一个说不清楚物理内涵的“不自然”的假定来维持的。现代物理学家已经有了不同的说法，他们认为波尔的量子理论是不自然的理论，真正的量子世界是从薛定谔的定态理论开始的：

“量子化，即本征值问题”
上面的小标题是薛定谔论述不波动力学的四篇论文的总题目，这文章中它指出了可以如何用波动力学的图像来理解原子中分立能级的存在。
波尔在薛定谔理论之前于1913年已系统地阐述了原子的半经典理论。我们说它是半经典的，是因为他假定了一个用经典力学的规律描述的行星模型，但同时却附加了一个假设，即并不是每一个经典上允许的轨道在实际上都是可以实现的。实际的轨道要受到若干明确的非经典性质的量子条件限制。作为一个例子我们指出例子在原子中由于轨道运动而具有的总角动量应该是h的整数倍这个规则，与量子条件所允许的轨道相联系总能量值在很多情况下(但并不总是)形成一组分立值。这样波尔创立了一个原子内部运动的量子化。这个“量子化”一词的历史来源。
波尔的量子条件有一种专门定出来的性质，很难被认为是另人满意的。在薛定谔发表论文的时候，已经清楚虽然波尔的理论确实解释了一些观察到的事实，但也有着一定的缺点和完全失败之处，因此产生新概念的时机已经成熟。
薛定谔的巨大贡献在于证明了：如果认真地采用物质的波动图象，那就会有一个系统的和自然的方式得到的量子化。

接下来，书中介绍了薛定谔方程核定态问题，定态问题就是本征问题，那些公式可以在任意的一本量子力学的书中找到，这里不再引用了。最后就是甘永超老师所引用的那个在薛定谔理论中，并为直到今天的现代物理学家所用的“物质波”的方程式：

Y(x,t)=SCnYn(x,t)
n

我们只能说，薛定谔的方程、和对于物质场的理论和表达式，是当时的一种探索。他在数学上，特别是在把波方程和实际的波的数学表达形式相联系的那种探索，对于人类思维的发展是有帮助的，对于电磁波的数学的发展是起过启发作用的。但是它对于波动方程和电磁波实际存在形式的描述是错误的。这些我们在上一节已经讨论过了，也许那里也还没有完全讲清楚。电磁场理论的发展过程中对于麦克斯韦方程组的内在的逻辑结构的认识有一个很长的发展过程，这个过程实际上就是爱因斯坦所强调的感性材料与数学理论的合理关系的建立过程。在这个人类认识的整个发展过程中，相薛定谔方程那样的量子力学的数学也是不可没有的一个阶段，但是它只是其中一个暂时的、必须被代替的阶段。整个物理学的理论体系应该在实践的发展中来不断的完善自己和物理实在的关系，而不能凝固为僵化的理论。作为量子力学，到现在这一步已经走到底了。
现代物理学家认为波尔的量子理论有不自然的地方是对的，需要建立能够分析的数学方法来代替波尔的不自然的假定也是对的。但是在理论的物理解释的选择，或者说在哲学方向的选择上却完全的错了。他门否定的却却是不该否定的，那就是在波尔理论中与牛顿理论框架的合理的联系。在波尔理论中被现代物理学家所否定的含有经典内容的部分，正是波尔理论中最重要的部分，波尔理论中的不够自然的部分正是关于电磁波的部分。这是很自然的事，电磁波部分是新观察到的物理现象，人们还不知道怎样来正确的描述它，需要一些与常数联系在一起的假设来暂时地代替它。这部分直到现在我们也没有把它讲清楚，因为一种全新的物理现象是人类已有的思维方式所无法包容的，要一步一步地去发展相关的数学。这些我们在本书的下一章还要讨论。但是从这里我们要讨论的就是量子力学的错误的哲学选择，也就是爱因斯坦在当时批评的不是“真货色”的实际内涵是什么？为什么量子力学的哲学选择是不可能成为一个能够建立与物理实在有合理关系的物理学的真实的理论体系。
波尔提出的作用量子理论中的量子数实际上是对电磁波的，因为电磁波是不满空间的，它空间结构受到环境的约束，这种约束当然是来自空间的约束，所以从根本上来说一定会有三个“量子数”。但是在电磁场理论中把它称为模式的模数，在那里已经非常清楚，所谓模数是属于人们认识或描述电磁场结构的工具，并不直接表示电磁场的物理实在。由于空间的约束总是与空间的三维性联系在一起，所以这种约束总是可以用三个数字来表征，可以用笛卡尔坐标系下的三个模数或者用球坐标系下的三个模数并不改变所得到的电磁波的最后结果，因为它们只是一个中间过程中的工具，最后都要用格林函数的理论来得到真正的电磁场。这些还不是最大的问题，因为量子数不论与本证函数或通过本证函数来求格林函数和非线性方程的解，多少总有些联系，不能直接的机械的去用，多少总可以得到一些启发。用一个自旋量子数来表示电子和电磁波的差别，而且这个量子数用整数和半整数来表示，能反映两类不用物质存在的性质吗？爱因斯坦和玻色引入两类不同的粒子，原来也只是说明物质的复杂性是量子的概念和量子数所远远不可能表达清楚的。现在把直接用一个类似古代巫师的没有任何具体内容的符号，竟也能保持了整个20世纪。
量子力学家，否定的是所有曾经被证实过的与物理实在有合理逻辑关系的所有的感性材料，坚持的是所有的人为的假定，哪怕是什么也说不清楚的假定。它们否定波尔理论中价电子轨道与牛顿理论的联系，坚持的是所有的实物都具有波的性质和结构的假定。这样一来，量子力学理论中，就把粒子与波相互作用的路给堵塞了。他们以为只要一个既具有粒子性又具有波动性的电子的量子性质加上量子数的理念，就可以就可以描绘出所有电子运动的规律。但是这不是一条大自然的逻辑的路。从20世纪电磁场理论的发展，人们已经看到：量子数是电磁波的一种性质，量子数(本征值) 只有通过与此相联系的本征函数与真实的电磁场的结构联系在一起，但是本征函数本身还不是物理实在，只是一种数学工具，还要通过格林函数在能够与电磁波的物理实在建立合理的关系。这样一条道路的发现，是有薛定鄂的定态问题和波函数这样的理论的作用。但是有作用与直接把它作为真理是完全不同的两回事。因为电子本身与波函数和量子数是没有直接的联系的。电子必须通过它运动过程中的电流与电磁波的相互作用才能够与波函数与量子数建立合理的关系。把电子直接和量子数与波函数联系起来，就永远也没有了那个理论与物理实在的合理关系，这是20世纪电磁场理论和工程实际所提供最重要的感性材料。是每一个从事电磁场理论和工程的人，经过认真思考以后，都可以感受到的。
在堵塞了通向物理实在的道路以后，他们也不再像库帕那样的强调氢原子的电子运动图景是像太阳系行星运动规律那样，在人类对于大自然的认识上具有根本意义的物理实在。他们根本不可能搞清楚原子结构的规则，所以最后、最彻底的就是连氢原子的价电子运动规律与太阳系的行星运动规律的可比拟性也给否定了，他们把人类认识世界过程的继承性给否定了。那些生活在量子世界的现代物理学家已经回不到现实世界中来了，在那里已经没有了任何可以与人人能够直观地感觉到的“公理”了，为了保持量子力学体系本身的“逻辑自恰性”，或者说仅仅是为了总得给人们一个看起来不是自相矛盾的说法，量子力学也得有一个明确的，而不是随意的理论结果，他们只能不断的扩大理论的范围，从而不断的引入新的“宇宙常数”，把问题搞得越复杂越混乱，他们的理论才能显得越高明。在他们的眼中，已经完全没有了人类能够在一定的范围内，合理地(即在同样是合理的精度上)认识物质世界的能力。这就是量子力学从那时开始的一直走到现在的状态。许多人还会像看武侠小说那样问：那么以后呢？我可以直率地说，量子力学没有以后了，或者说在这以后就没有物理学了。当然我指的只是理论物理学，要建立完全的具有普遍意义的理论物理学是该结束了。现代物理学不是一门正确认识大自然的科学，只是用来忽悠广大公众的玩笑。大家不必为此而感到困惑或惊慌，我们中国就是几千年没有什么自然哲学和逻辑的，不是也曾经发展过辉煌的工艺技术吗？西方后来通过自然哲学和逻辑把我们远远地抛到了后面。但是他们也常常失却理性和逻辑，布鲁诺被烧死了，伽利略被判罪了，但是瓦特还是在牛顿之前发明了蒸汽机。爱迪生不相信交流电系统，有人说为此阻碍交流电应用二、三十年，但是对于交流电的逻辑体系实际上现在还并不清楚，至少现代物理学家是永远无法用“波粒二像性”来说清楚交流电系统的数理逻辑结构的。但是现在没有人怀疑交流电系统的实际应用了。人类实践永远走在理论的前面，最后冲破不合理理论体系的束缚。但是这也是要付出代价的，中国已经为此付出了几百年甚至上千年的代价，现在还在继续付出代价。但是，现在世界已经发展到了全球一体化的时代，不会再是一部分国家付出巨大的代价而使少数国家获益，而是全世界、全人类来共同付出代价。不能再让现代物理学家继续忽悠公众了，其实他们本身并不是对社会有什么大损害的人，一个怀有大贪念的人在科学领域是待不下去的。但是他们的糊涂和固执有时候会成为给其他领域的精英：经济的、竞技的、传媒的精英们提供最好的保护，他们的每年评选的影响人类最伟大的新星中总是把自然科学界的放在首位。那些领域的“精英们”联合起来忽悠公众，造成的危害就大了。
自然科学的基础研究，现在是应该进行认真“梳理”的时候了！
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