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新量子概念及其经典物理学解释

已有 5563 次阅读 2021-1-4 16:25 |系统分类:论文交流

新量子概念及其经典物理学解释

曾纪晴

中国科学院华南植物园,广东 广州 510650

 

摘要:本文分析了普朗克能量子以及爱因斯坦光量子的概念存在的问题,提出了新量子概念以及电子跃迁功率的新概念。新量子概念消除了旧量子概念的内在矛盾,能够在不需要玻尔“量子化假设”的前提下,完全在经典物理学的基础上就能解释氢原子结构与光谱现象以及光电效应。新量子概念打破了宏观与微观之间的鸿沟,消除了“经典物理学”与“量子力学”之间的矛盾,为重建统一的宏观与微观物理学奠定了重要基础。

 

关键词:量子;电子跃迁功率;氢原子结构;光电效应;波粒二象性

PACS: 03.65.-w

New concept of quantum and its classical physics explanation

Zeng Jiqing

South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China

 

Abstract: In this paper, the problems existing in the concepts of Planck's energy element and Einstein's light quantum are analyzed, and new concepts of quantum and electronic transition power are proposed. The new quantum concept eliminates the inherent contradiction of the old quantum concept, and can explain the structure and spectral phenomena of hydrogen atom and photoelectric effect completely on the basis of classical physics without Bohr's "quantization hypothesis". The new concept of quantum breaks the gap between macro and micro, eliminates the contradiction between "classical physics" and "quantum mechanics", and lays an important foundation for the reconstruction of unified macro and micro physics.

 

Key words: quantum; electronic transition power; hydrogen atomic structure; photoelectric effect; wave particle duality

 

1引言

量子量子力学最基本的概念最早是由德国物理学家普朗克在1900年研究黑体辐射时提出的[1]。他提出能量子假设,认为辐射是振动的带电粒子(谐振子的振动产生的电磁波,在电磁辐射的吸收与发射过程中,能量是不连续的,而是一份一份地的,这个不可再分的一份能量,就是所谓的最小能量单元,称为能量子E=hν。他认为辐射或吸收的能量是能量子的整数倍,即nhν。其中,ν是电磁波频率,h是普朗克常数,其值为6.62607015×10-34 J·s在此基础上,爱因斯坦于1905年进一步提出了光量子的概念[2],认为光的能量在空间中的分布就是不连续的,光就是由一份一份的能量子组成的,其发射与吸收都是一份一份地进行的。爱因斯坦的光量子大小就是普朗克的能量子E=hν1913尼尔斯玻尔Niers Bohr[3]在提出原子轨道模型时采用了普朗克能量量子化概念与爱因斯坦光量子概念,认为电子在低能级与高能级之间进行跃迁时会吸收或辐射一个能量子或光量子ΔE=hν。普朗克和爱因斯坦的量子概念以及玻尔的原子结构模型为量子力学的发展奠定了基础。

然而,量子力学的发展在取得一定成就的同时,也在量子力学诠释方面造成了巨大的争议与分歧。玻尔说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是根本不懂量子力学”。爱因斯坦则一直坚持认为“量子力学是不完备的”。量子力学取得的成就说明量子概念具有正确的内容,而量子力学面临的问题和困境,则说明该概念本身可能存在着某种缺陷或不足。本文分析了普朗克能量子以及爱因斯坦光量子的概念存在的问题,提出了新量子概念以及电子跃迁功率的新概念。

2 能量子或光量子概念存在的问题

 不论普朗克的能量子概念还是爱因斯坦的光量子概念,都强调了辐射能或光能的不连续性,能量是由一份一份的最小单元的能量子或光量子所组成的。可见,所谓量子本质上就是一份最小的能量。然而,不论普朗克的能量子概念还是爱因斯坦的光量子概念,均把1个量子”的能量规定为hν。很明显,随着频率ν的变化,量子的能量大小也随之变化,也就是说,所谓的最小单元实际上根本就不是固定的最小值,而是一个大小随频率而变化的值。既然是大小可变、不固定的数值,怎么能称之为最小的能量单元呢?如果是最小的能量单元,它就应该是一个固定的最小值,而不应该是大小可变的、不固定的数值。显然,普朗克能量子或爱因斯坦光量子的概念本身存在着内在的矛盾。

玻尔提出电子在不同能级之间跃迁时电子吸收或辐射1个”光量子hν的假设,认为电子在不同能级之间的跃迁是“瞬间”(或一次性)吸收或辐射1个光量子hν。爱因斯坦在解释光电效应时也假设电子一次性吸收1个光量子,不需要花费时间。但实际上,如果1个能量子或光量子的能量为E=hν,由于普朗克常熟的单位是“焦耳·秒”,而频率的单位为“1/秒”,那么hν表示的就是单位时间(1秒)所吸收或辐射的能量。这就与所谓的电子跃迁“瞬间”(几乎不用时间)吸收或辐射能量的假设相矛盾。既然吸收或辐射“一份”能量子或光量子需要1秒钟的时间,所谓的能量“不连续”的说法也是自相矛盾的。

3 新量子概念的提出

为了解决普朗克能量子和爱因斯坦光量子概念(我们称之为旧量子概念)存在的问题,我们需要对其进行修正或提出新量子概念。如上所述,旧量子概念也有正确的内容,那就是量子是最小能量单元”的思想。新量子概念继承这一正确的思想,在此基础上试图消除旧量子概念中的矛盾。

由经典物理学可知,电荷在磁场中加速运动会辐射能量,电荷受到电磁力的作用也会加速运动。光是一种电磁波,随变化的电场与磁场交替震荡而传播,电子与光的相互作用是电子吸收或辐射能量的物理学基础。我们假设,一个电子(单位电荷)穿过一个完整的电磁场交替变化周期所吸收的能量,或者一个电子(单位电荷)在静电场中做简谐振动一次(或加速圆周运动一周)所产生的的一个完整的电磁场交替震荡所辐射的能量就是一个“最小能量单元”。这个最小的能量单元就是一个能量子或光量子,我们把它标记为ε。

假设一个电子在Δt时间内吸收或辐射的总能量是ΔE,总共吸收或辐射的“最小能量单元”ε的数量是k个,则:

image.png         1)

那么,电子吸收或辐射的功率为:

image.png     2)

ν=k/Δt,则ν代表单位时间内电子吸收或辐射的量子数,这体现了量子的“粒子性”。根据我们的新量子定义,一个能量子或光量子就是一个完整电磁交替振荡周期的电磁波。单位时间内吸收或辐射ν个光量子,相当于单位时间内吸收或辐射了频率为ν的电磁波,这又体现了量子的“波动性”。因此

image.png     3

该式也就体现了量子的“波粒二象性”。根据新量子概念,1个光量子就是1个波长或1个频率的电磁波。一束光是由若干个相同波长的电磁波一个接一个地组成的,也可以看作是由一个一个光量子依次排列而成的(图1)。如果把一个光量子当做是一个“粒子”,那么光就可以认为既有波的属性又有“粒子”的属性。虽然一个光量子是独立的一份能量,但由于一个光量子本身就是一个完整电磁震荡的电磁波,其能量的变化本身是连续的。因此所谓量子的不连续性与能量的连续性并没有冲突,实际上是统一的。可见,所谓光的波粒二象性,实际上表征的是光以电磁场交替震荡传播能量的两种理解方式,本质上并不存在不连续的能量。因此,光的粒子性不过是把光量子类比为具有独立能量的粒子,但光量子本身不具有质量,没有物质结构,不是真正的物质粒子,不能把光量子的粒子性的类比当做实际的物理真实。

image.png 

1.一个光量子就是一个波长的电磁波或一个频率的电磁震荡

Fig.1 A quantum of light is an electromagnetic wave of one wavelength or an electromagnetic oscillation of a frequency

 

与旧量子E=hν对照可以发现,(3)式反映的是功率概念,而旧量子E=hν反映的是能量概念。由于在单位时间内电子吸收或辐射的能量与电子吸收或辐射能量的功率在数值上相等,因此ε与普朗克常数h在数值上相等,只是量纲不同,ε的量纲是焦耳(J),h的量纲则是焦耳·秒(J·S)。普朗克常数h被称为作用量子,而ε才是真正的“最小能量单元”,它是一个常量,不随频率的变化而变化。不难看出,旧量子概念的能量E=hν实际上表示的是电子在单位时间内吸收或辐射的能量,包含了ν个新量子ε的能量。旧量子概念无法解释为何光的能量与频率有关。而新量子概念则很容易解释清楚:光的频率越大意味着单位时间内传递的光量子ε数量越多,因此光的频率越大,它的能量就越高。

4 使用新量子概念解释物理现象

正确的科学概念反映了人们对客观世界的正确认知。新的科学概念是否正确,必须看它是否与以前人已经验证的科学事实与科学理论相一致。建立在旧量子概念基础之上的现代量子力学与前人业已验证的经典物理学常常在科学逻辑上相矛盾,却宣称可以不接受“经典物理学”的检验,让物理学分裂为宏观“经典物理学”与微观“量子力学”两个科学逻辑相互矛盾的理论体系,人们因此陷入了严重的认知混乱。新量子概念消除了旧量子概念的内在逻辑矛盾,有望解决“量子力学”与“经典物理学”不一致的问题。为了验证新量子概念的正确性,我们试图在“经典物理学”规律的基础上去解释以前只能用“量子力学”才能解释的物理现象。

4.1 对氢原子结构与光谱的解释

4.1.1 原子结构的稳定性解释

1913,玻尔提出了原子轨道模型,对原子中电子绕核运行的轨道作出了“假设”:(1)假设电子绕核运动的轨道存在不吸收和不辐射能量的定态;(2)假设这些电子在定态轨道上运行的角动量是量子化的;(3)假设电子在定态轨道之间跃迁时吸收或辐射的能量是一个光量子E=hν。玻尔的这些假设最后得出的理论推导结果很好地解释了氢原子光谱的形成。然而,玻尔的这些假设本身却没有得到“经典物理学”的解释,这些“无法”用“经典物理学”解释的假设就被认为是不同于“经典物理学”规律的“量子力学”规律。

通常的观点认为,根据经典电磁学,加速运动的电子会辐射能量,而电子做绕核圆周运动,具有向心加速度,因而就会不断辐射能量,最后坠落到原子核而造成原子“崩塌”。这种观点与实际不符,说明这种说法是错误的。我们认为,这种观点的错误在于误解了经典电磁学的电子加速运动而辐射能量的理论。麦克斯韦方程组所揭示的电荷加速运动导致能量辐射,指的是电子运动的线性加速度,而不是向心加速度。匀速圆周运动的向心力不做功,因为向心力指向圆心,力矩为0。电子绕核做匀速圆周运动时,电子与原子核之间的库仑力刚好等于向心力,力矩为0,电子不做功,自然就不会吸收、也不会辐射能量了。只有做非匀速圆周运动时,电子与原子核之间的库仑力不等于向心力,力矩不为0,电子才会吸收或辐射能量。此外,原子处于环境中,其吸收和辐射的能量时刻处于动态平衡状态,而电子是原子系统的一部分,不会出现电子能量降为零而突然坠入原子核中的情况。即便在绝对零度下,电子无法从环境中吸收辐射,但它可以绕核做匀速圆周运动,不辐射能量,因此也不会坠入原子核。

4.1.2 原子光谱的不连续性解释

正确理解了经典物理学原理后就明白,电子绕核做匀速圆周运动就不辐射能量,做加速圆周运动时才辐射能量,或吸收能量时做减速圆周运动。人们普遍有一个错误的认知,认为电子绕核做圆周运动就会辐射能量,且辐射的频率ν等于电子绕核运转的频率f。事实上,电子绕核加速运转才会辐射能量,匀速圆周运动不会辐射能量。因此,根据我们的新量子概念,电子绕核加速运转一周就产生电磁场交替变化震荡一个周期的电磁波,也就是产生一个光量子ε。

假设电子在定态能级轨道n以频率fn绕核做匀速圆周运动,跃迁到定态能级轨道m以频率fm绕核做匀速圆周运动,用时Δt秒,则频率改变的平均加速度为:

image.png

   Δt时间内增加的绕核运转圈数k

image.png      4

根据我们的新量子概念,Δt时间内电子辐射的光量子数为k,电子吸收或辐射光量子的功率为:

image.png          5

电子吸收或辐射光量子的功率,反映了电子在不同能级之间跃迁能力的大小,因此我们也可称之为电子跃迁功率。从(5)式可得电子跃迁的能级差:

image.png     6)

电子产生的辐射频率为:

image.png                       7

可见,电子跃迁产生的辐射频率是电子在两个定态能级轨道运转的频率之差的一半,不是从fnfm的连续频率谱。因而,用我们的新量子概念就解释了电子跃迁产生光量子的频率是线状光谱而不是连续光谱。

4.1.3 对电子能级轨道量子化的解释

4.1.3.1 电子定态轨道的能级

我们以氢原子为例,探讨电子绕核运动与电子跃迁的规律。根据新量子概念,电子在定态能级轨道上运行时绕核匀速圆周运动则其向心力来自电子的库伦引力:

image.png      8

电子运动速度

image.png              9

电子绕核运动的频率υ=2πrf 得出:

image.png

把(9)式代入可得:

image.png            10

动能为:

image.png

势能为

image.png

由于电子的库伦引力作用,电子离核越远则势能越大,上述势能表达式只能取负数,若取电子与核相距无穷远处势能为零,

image.png

电子具有的总能量为其动能与势能之和:

image.png

image.png               11

4.1.3.2 玻尔半径

我们假设电子在某定态轨道绕核作匀速圆周运动,其能量为E0,其运转轨道半径为r0,其绕核运转频率为f0电子吸收能量ΔE,其运行轨道半径不断增大,运行速度不断降低。能量达到最大值En=0时,其运动速度为零,其运转频率fn=0,即电子达到最大运行轨道时,电子实际上恰好脱离了原子核的束缚而成为自由电子。据(6)(11)式,得:

image.png

image.png

由(10)式,得

image.png

代入上式,得

image.png                 12

Δt=1s时,εΔt=h,则

image.png             13

这就是玻尔半径。将其代入(12)式,得玻尔轨道能级:

image.png14

,所谓玻尔半径是一个电子在吸收2.1787×10-18焦耳(J)或13.6电子伏特(eV)能量后,在单位时间内(1s跃升到最高能级并成为自由电子的轨道半径。

4.1.3.3 电子能级轨道最大跃迁功率

根据氢原子光谱广义Balmer公式(里德伯公式):

image.png             15

RRydberg常数)

乘以光速c,得

image.png              16

由(5)式,可得电子跃迁功率:

image.png      17

m=1n=∞时, 得到电子的最大跃迁功率:

image.png

Δt=1s时,得

image.png   18)

由(14)和(18)式可知,电子的最大跃迁功率就是电子在玻尔半径轨道与最高能级轨道之间的跃迁功率,则ΔE=En-E0=-E0.。由(14)(18)得德伯常量:

                image.png

image.png     19

由(17)式可得电子吸收或辐射最大光量子频率image.png,以及电子吸收或辐射的光量子最小波长image.png

4.1.3.4 电子能级轨道量子化

由(17)式,得

image.png    20

若电子能级取

image.png                 21

的形式Balmer光谱就可以理解为原子在不能级之间跃迁的结果

image.png       22

image.png        23

代入(21)式,得

image.png           24

m=1时,

             image.png

image.png                        25

由(11)式,得


                                         image.png

image.png                       26

由(23)(26)式,得

              image.png

image.png                              27

由于当m=1时,代表电子处于离原子核最近的定态轨道,其轨道半径r1就是玻尔半径r0E1就是最低能级轨道的能级E0,将数据代入27)式得到Δt=1s。可见,电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道的时间Δt时间都是相同的,都等于单位时间1秒。

由(26)得

image.png                  28

将(28)式代入(11)式,得

image.png              29

由(10)(28)式,得

image.png

image.png

image.png                30

    电子在定态轨道运行的角动量为image.png将(9)和(28)式代入,得

image.png ℏ为约化普朗克常数) (31

至此,我们得到了(28)-(31)式所表示的电子轨道量子化、能级量子化、运行频率量子化以及轨道角动量量子化形式。

以经典物理学和原子光谱实验结果为基础,我们采用新量子概念,合乎逻辑地推导出了“玻尔半径”、“里德伯常数”以及“电子轨道能级、轨道半径、绕核频率、能级轨道角动量”等量子化表达形式。此外,我们还首次计算了电子最大跃迁功率、电子能级跃迁的单位时间以及电子跃迁时吸收或辐射的光量子数。因此,在不需要玻尔的“量子化条件”假设的情况下,采用我们的新量子概念在经典物理学的基础上就得到了原子的电子轨道量子化形式,充分证明我们的新量子概念是正确的。

此外,根据我们的光量子概念,我们还可以计算电子跃迁时吸收或辐射的光量子数,这是旧量子概念无法得到的。设电子吸收或辐射k个光量子ε后从能级轨道m跃迁到能级轨道n。由(3)(16),得

image.png

电子轨道的能级差ΔE=kε=En-Em。由(11)(26)式,得

image.png

image.png

image.png

由于r1=r0,将(13) 代入,得

image.png          32)

这就是电子跃迁时吸收或辐射的光量子数。由于 ν = k / Δ t,那么

image.png

Δt=1sεΔt=h,则

image.png

对比16 式,可得

image.png

image.png

我们通过计算电子跃迁时吸收或辐射的光量子数得到里德伯常量R,再次证明了我们的新量子概念的正确性。

4.1.3.5 电子跃迁时间

由(27)可知,电子在任何两个能级轨道之间的跃迁时间均为1秒。玻尔原子结构理论认为电子跃迁时吸收或辐射“1个光量子”的能量E=hν,而这所谓的“1个光量子”是基于旧量子概念的“一份光量子”,实际上是单位时间内(1秒)吸收或辐射的“ν个”光量子ε。因此,玻尔的电子跃迁时间实际上也是1秒。

人们普遍认为,由于电子的能级轨道的量子化,电子只能在特定的定态轨道上运动而不能在定态轨道之间运动,电子只能在定态轨道之间“跳跃”,所以就认为这个“跳跃”是瞬间发生的、不需要时间的、非连续的、无法用经典物理学解释的,因而被称之为“量子跃迁”。但实际上,电子轨道的量子化是电子定态能级轨道的特征,并不是说电子只能在定态轨道上运行,不能在定态轨道之间运动。电子从一个定态轨道变换到另一个定态轨道,其运行速度或绕核运转频率将发生变化,电子显然将发生加速或减速运动。如前所述,电子在定态轨道上做匀速圆周运动不辐射能量,只有在做加速圆周运动时才辐射能量,或者吸收能量之后电子才逐渐提升其势能从而做减速圆周运动,因此,电子吸收或辐射能量恰恰就发生电子在两个定态轨道之间转换时运转速度变化的过程中。如果电子跃迁没有速度变化过程,那么就不会出现光量子的吸收或辐射。如果电子运动速度的变化是瞬间的(所需时间为0),那么加速度就是无穷大。如果电子跃迁的时间为0,那么电子跃迁功率就是无穷大。这显然是荒谬的,因而是错误的。此外,光的传播速度c是有限的,显然吸收或辐射光量子的速度不可能无限大。按照我们的新量子概念,电子吸收或辐射频率为ν的光量子,意味着电子在单位时间内吸收或辐射ν个光量子ε的能量。因此电子吸收或辐射“1个”光量子ε所需时间为1/ν秒。由于光的频率ν很大,因此电子吸收或辐射一个光量子的时间极短,似乎是“瞬间”发生的。虽然电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道所需时间为1秒,但吸收或辐射一个光量子ε的时间只需要1/ν秒,表现为“瞬时性”的特性。可见,所谓的不需要时间的、非连续的“量子跃迁”是不存在的。

4.2对光电效应的解释

在光学上,光强指的是单位面积上的辐射功率。用I表示光强,A表示面积,N为照射到面积A之上的总光量子数,Δt为照射时间,根据我们的新量子概念,可得:

image.png                33)

如果光的频率是相同的,辐射面积A上单位时间接收了n个电子发射的总共N个光量子,即每个电子发射了(k=N/n)个光量子,则:

image.png     34)

image.png            35)

可见,如果光的频率ν和受光面积A一定,那么随着光强的增加,接收光量子的电子数也会增加。

当不同频率的光与电子作用,电子在单位时间内接收的光量子数就不同。光的频率越高,电子在单位时间内接收的光量子数就越多,电子吸收的能量就越大。如果核外电子接收的光量子足以使该电子跃迁到最大能级轨道,那么该电子就挣脱原子核束缚而成为自由电子。假设某种金属原子最外电子层的电子需要吸收n0个光量子ε才能够跃迁到最大能级轨道,设电子吸收n0个光量子所需时间为Δt,则该电子吸收光量子的功率为P=n0ε/Δt。单位时间内吸收光量子的频率为ν0=n0/Δt。也就是说,如果频率恰好为ν0的入射光照在电子上,那么电子就将在Δt时间内吸收n0个光量子,摆脱原子核的束缚成为“自由电子”。那么,入射光频率ν0就是该金属材料发生光电效应的最小频率阈值(极限频率)。由于每种金属材料由不同的原子组成,每种原子的核外电子数及排布方式和运行轨道不同,其最外层电子与原子核的束缚力就不同,因此其跃迁到超过最大能级轨道所需吸收的能量也就不同,因而就具有不同的极限频率ν0

显然,如果某种金属材料在某个频率ν>ν0的光照射下发生了光电效应,由(35)式可知,增加光强就增加了接收光量子的电子数量,更多的电子接收光量子从而变成光电子,那么光电效应就会增强。这就解释了为什么光电流强度与入射光的强度成正比。但如果在某个频率ν<ν0的光照射下不发生光电效应,由于增加光强仅增加接收光量子的电子数,只要接收光量子的电子不发生光电效应,增加再多这样的电子也同样不会发生光电效应。这就解释了入射光频率ν<ν0时,即便增加光强也不能发生光电效应。

假设入射光的频率ν(>ν0,电子在Δt时间内吸收n>n0)个光量子ε,电子吸收的能量E>E0,那么电子多余的能量就成为其增加的动能ΔEk,飞离金属表面而发生光电效应,则电子的跃迁功率为:

image.png

image.png

由于单位时间内电子吸收大于n0个光量子就可以发生光电效应,因此入射光频率ν照射之下发生光电效应的响应时间为:

image.png            36

可见,入射光频率ν越大,发生光电效应所需的时间就越短。发生光电效应的光往往是紫外光,频率ν极高,因而发生光电效应所需的时间Δt极短,表现出瞬时性的特点。

设光电效应的电子发射功率为Pe=ΔEk/Δt,由(3)式可得:

image.png

image.png       37)

所以,单位时间(Δt=1s射出的光电子的能量ΔEk为:

image.png       38)

式与爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν-W,其中W为电子逃离金属板的“逸出功”)一致,可以解释光电效应射出的光电子的能量与入射光的频率成正比而与光的强度无关。但是爱因斯坦采用了把hν当做了“1个”光量子的能量,认为电子吸收了这样“1个”光量子(hν)的就变成了光电子,且电子吸收这样“1个”光量子(hν)是“瞬间”“一次性”吸收的。电子“一次性”吸收一个光量子相当于“一个”光量子与一个电子发生了“瞬间”碰撞,光量子的能量传递给了电子,因此爱因斯坦认为光量子具有粒子性。而爱因斯坦并没有完全否定光的波动性,因此他认为光具有波粒二象性。但实际上,电子吸收或辐射“一个”爱因斯坦的光量子hν是在单位时间内完成的。那么他的光子与电子的相互作用被认为是瞬间碰撞是不合适的。而他的“一个”光量子是巨大的(大小为一光秒),将其称为“粒子”显然也是不妥的。

根据我们的新量子概念,一个光量子就是一个波长或一次完整电磁震荡的电磁波(图1)。因此,电子吸收或辐射一个光量子的时间为1/ν秒。可见,我们的新光量子才更加符合粒子的特征:微小且与电子作用时间极短。由此可见,采用我们的新量子概念,可以更加全面地解释和深刻地理解光电效应,再一次证明了新量子概念的正确性。

5 总结与展望

我们提出的新量子概念消除了普朗克能量子以及爱因斯坦光量子的概念存在的内在矛盾。在不需要玻尔的“量子化条件”假设的情况下,用经典物理学就能完全解释氢原子结构与光谱现象以及光电效应,证明了我们的新量子概念的正确性。新量子概念打破了宏观与微观之间的鸿沟,消除了“经典物理学”与“量子力学”之间的矛盾,对重建统一的宏观与微观物理学具有重要的意义。

新量子概念明确了光量子的“粒子性”仅仅体现了最小能量单元与电子相互作用的瞬时性与独立性的特点,光量子并非真实的物质粒子,因此光的“波粒二象性”不能类推到电子等物质粒子上。德布罗意的物质波假说正是对光的“波粒二象性”的简单类比,而作为量子力学基础的薛定谔方程又是以德布罗意物质波假说为基础的假设性方程。这种以类比的思维建立起来的量子力学,虽然在数学计算上能够提供一些神奇的助力,但却始终无法摆脱物理实在的解释困境。因为类比始终不是真实的物理实际,过度沉溺于类似以至于把类比当成了物理真实,就必然产生诸多荒诞玄幻的奇谈怪论。本文提出的新量子概念,将使人们正确认识量子,为量子力学的重建或重新诠释提供了概念基础。

参考文献

[1] Plank M. On the Theory of the Energy Distribution Law of the Normal Spectrum[J]. Verh Dtsch Phys Ges,1900(2):237-245.

[2] Einstein A. Concerning an heuristic point of view toward the emission and transformation of light. Annalen Phys.1905(17):132-148

[3] Niels Bohr Collected Works, vol. 2 , Work on Atomic Physics (1912-1917), North-Holland Publishing Co. (1981). General editor L.Rosenfeld. Edited by U. Hoyer


【预印本:10.5281/zenodo.4275473

Cite as

曾纪晴. (2020, November 16). 新量子概念及其经典物理学解释. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.4275473


英文版:

【预印本:10.5281/zenodo.4287754

Cite as

Jiqing Zeng. (2020, November 24). New concept of quantum and its classical physics explanation. Zenodo. http://doi.org/10.5281/zenodo.4287754




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