1、            开场白―神秘的量子力学

量子力学无疑是有史以来最成功但又最令人迷惑的理论，著名学者费曼先生因为量子力学的杰出成就获得1965年度诺贝尔物理学奖，他在获奖的当年对此有过一段极为精彩的描述：“在某个时候报纸上曾报道过只有12个人理解相对论。我不相信有这样的时候，可能有一个人发现了相对论，写论文时只有他一个人理解相对论。以后当人们读了他的文章，许多人就以不同方式理解了相对论，当然多于12个人。另一方面，我认为我能保证地说，没有人理解量子力学[1]”。这段话的上述中文译文，引自2001年时任中国科协主席、前任中国科学院院长的物理学家周光召先生为纪念量子论诞生100周年的专稿[2]。对国内外这两位泰斗级学者的判断，除了被不断引用之外，从未听说学界有所异议。此后又过去了15个春秋，个人认为情况并没有多大变化，对目前被大肆渲染的所谓创新成果持高度怀疑的态度，很可能是水中月、镜中花，甚至不过是皇帝的新衣而已。

除了量子力学原有的迷幻之外，对国人还多一层与生俱来的伪装，那就是“量子力学”这个专用术语的中文译名是名不副实的。它的英文对照是quantum mechanics，其中mechanics一词本意是否指的就是力学值得商榷。英汉字典中“mechanics”除了力学和机械学之外还解释为“技巧、结构”，这可能是其本义，而力学和机械学则是引进者当初的意译。探本穷源，该中文译名延申的是先前classical mechanics的中文译名经典力学，该译名或许涉及到自有语言翻译以来就有的译法之争，直译还是意译？应该说各有所长，从另一个角度来说也就是各有所短，将mechanics译成力学想来是意译，先前将classical mechanics译成经典力学是用其所长，有出神入化之美；继而将quantum mechanics译成量子力学则是词不达意，有画虎不成反类犬之嫌。

经典力学以牛顿三大运动定律为基石，归纳总结出来的核心就是“力”，它的内容无一不是力，不妨略做回忆：

第一定律— 如果没有受到力的作用，物体保持静止或匀速直线运动；

第二定律— 物体在力的作用下产生加速运动，加速度的方向沿着作用力的方向，

加速度的大小与作用力的大小成正比，与物体的质量成反比；

第三定律— 两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，

方向相反，作用在不同的物体上。

在经典力学中，如果没有力，存在的只是死寂，没有任何变化。力是一切机制的根源，任何作用都通过力得到体现。因此Classical mechanics当初翻译成经典力学，没有丝毫问题，反而因为准确反映了物质运动的本质，挺好。回忆一下学习经典物理学的历程，从质点动力学开始，继而分子动力学，热力学，理论力学，电动力学，统计力学，还有什么材料力学，固体力学，流体力学，空气动力学，等等，一切的一切，都是由于一个被称做“力”的概念在起作用。万有引力不用说是由于“力”。整个的电磁理论，从静止电荷库仑定律的库仑力开始，到运动电荷安培定律的安培力，统一归结为洛仑兹力，仍然是由于“力”。但是，当量子力学诞生并发展起来之后，人们发现即使没有力的作用，存在的并非只是死寂，仍然可能产生静止或匀速直线运动无法解释的物理现象，那就是已经载入教科书的AB效应。

      电磁理论判断，当有电流通过理想的无限长螺旋线圈时，产生的磁场被约束在线圈的内部，放置在螺旋线圈边上的磁针不会因为线圈通电而受到力的作用，从而发生偏转；如果在螺旋线圈旁边有电子通过，那么该电子的运动轨迹也不会因为线圈是否通电而发生改变；都为实验所证实。问题起源于两位学者Aharonov和Bohm在1959年提出新颖的电子双缝干涉实验设想[3]，那时已经普遍认同电子也具有波动属性，因此当电子束通过双缝时，必然可以在正前方的屏幕上观察到干涉条纹。他们与众不同的想法是：如果平行于双缝、在双缝的中间安置细长的金属丝螺旋管，电子双缝干涉图像是否会因为线圈通电而发生改变？从第二年开始，就有多个国家不同的实验室相继表明干涉条纹的形状虽然没有变化，但是整个图像会因为通电而平行移动，该现象被命名为AB效应。AB效应提出的本意并不在于例证没有力的宏观物理效应，此处也不展开讨论，这里举例只是佐证大师的教诲，如同成绩多多一样，量子力学引发出来的疑问同样多多，甚至连名称都有问题，更不用说完整准确地理解它的奇特内涵了。

本博主过了“从心所欲、不逾矩”的年龄已经四年多了，虽然世事看淡了许多，但仍困惑于对“矩”并不了然。如今来科学网探索量子力学的奥秘，纯属机缘巧合。大学读书期间，量子力学和量子场论两门课程均由朱洪元先生讲授，接受了传统量子意识的启蒙教育，影响终生；1965年毕业后历经15年的应用物理实践，受益匪浅；1980年到高校后改行激光科研和教学，恪尽职守。由于困扰于在讲授激光原理、量子电子学、非线性光学和量子光学等课程中发现的问题，先是遍查文献、研读专著、求教切磋，试图答疑解惑，然而尽管殚精竭虑，却不料日益糊涂；不得已重新拾起原始的量子力学基本观念，针对疑惑有的放矢，反倒犹如管中窥豹，略见一斑，有那么一点豁然开朗的感觉。由于忙于应付日常工作，一直拖延到2006年退休后才陆续在国内外刊物上发表了几篇文章，诸如光子的量子状态描述、具有不寻常角动量的非常光子、量子相位的公式表述和图像、多孔光学干涉及其量子描述、纠缠态的历史渊源和认识等，但受限于刊物影响因子的限制，收效甚微。现在有意将思路重新整理归纳后陆续发表博文，以飨读者，亦作为抛砖引玉，引发关注和批评指正，期盼集思广益，在理解量子力学的征途中修桥铺路，起到一丁点儿添砖加瓦的作用，告慰人生。

最后多说一句，本人没有否定量子力学译名的意思，并将遵从相约成俗的原则，在随后的讨论中继续使用量子力学的称呼，该译名是否不妥无关紧要，不必追究。

参考文献

[1]  R. Feynman, The Character of Physical Law，M.I.T.Press, Cambridge,1965，p.129

[2]  周光召，回顾与展望—纪念量子论诞生100周年，《物理》30卷（2001年）5期，p.259 - 264

[3]  Y. Aharonov and D. Bohm, Phys.Rev., 115(1959)485