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近距作用与超距作用及量子纠缠

? ????????北京快三? 吴东敏

? 物质粒子或物质结构之间的相互作用,是相互之间自然力的作用。在长期的科学总结中,自然力只有四种:引力,电磁力,弱力,强核力。近代物理学400多年以来,几乎所有的物理学家都认为,物质之间力的作用方式只能是近距作用,不可能是超距作用。超距作用是物理学历史上曾经出现过的一种观点,超距作用指的是相隔一定距离的两个物体之间存在着直接的,瞬时的相互作用,不需要任何传递媒质,也不需要任何传递时间。

? 近代科学始祖勒奈?笛卡尔(1564-1642年),法国人。霍金在他的名著《大设计》中曾经十余次提到笛卡尔的名字。笛卡尔提出太阳系起源的“漩涡说”,曾经是17世纪最有权威的宇宙论。笛卡尔认为宇宙空间中的物体不存在“超距作用”,并最早将“以太”(ether)引入到科学里来,作为中间媒质传递力的作用,解释磁力和月球对潮汐的作用力。

? 1686年,艾萨克·牛顿(1643-1727年)提出万有引力定律,表达了天体之间或粒子之间的引力关系。但他未解释引力的传递过程和作用时间。虽然牛顿也相信以太是存在的,但由于人们没有找到以太存在的证据,所有的以太模型也都存在缺陷。所以,牛顿的弟子认为以太并不存在,天体之间的引力是超距作用,不需要任何传递媒质,也不需要传递时间,可以认为是比光速快得多的瞬时作用。

? 超距作用是超自然的作用,本来属于四大宗教和神学的观念,在哲学上属于唯心主义的观念范畴,对于信奉唯物主义哲学的物理学家来说,绝对不会相信两个物体在它们之间没有任何关连的情况下会发生任何作用。

? 1837年,迈克尔·法拉第(1791-1867年)提出电场,磁场的概念,用电力线,磁力线来表达电磁相互作用。用“场”的概念取代以太和电磁以太来表达物质的近距作用。其实,“场”仅仅是一种设想,虽然法拉第以来的科学家对场的本质并不了解,可是就这样不明不白,糊里糊涂地把“场”视为“特殊物质”作为传递媒质传承至今已有170余年。法拉第以后经麦克斯韦(1831-1879年)用几条偏微分方程组成的方程组来描述电场磁场及其性质,居然物理学家们都能接受相信,并把它视为经典电磁场理论。后来爱因斯坦(1879-1955年)也模仿麦克斯韦,修改了牛顿万有引力概念,也用“场”的概念和引力场偏微分方程表述引力,用引力场取代笛卡尔的以太,物理学家们也能接受相信。可以看出,这些物理学家的共同观点是,用物质(以太或场)的近距作用形式来传递相互作用,而不相信物质之间存在超距作用。

? 爱因斯坦引力场方程是条难解的二阶非线性偏微分方程,它的两个近似解史瓦西解和克尔解都把爱因斯坦时空导入奇点。霍金在其名著《时间简史》中说道::“经典广义相对论由于预言无限大密度的点而预示了自身的垮台。”虽然霍金对大爆炸理论的修正,黑洞引力效应,面积定理,无毛定理,量子效应等理论的建立起决定性的贡献,但是霍金根本不相信广义相对论和大爆炸理论,也不会相信自己的黑洞理论,所以把虫洞和时间旅行等科学幻想也写进他的书中。20世纪20年代以后,爱因斯坦逐渐成为至高无上的世界级物理学权威,像霍金这样的身份地位怎敢碰触广义相对论这条红线。霍金表达自己的观点比较隐晦,许多教授学者甚至霍金身边的弟子没有仔细阅读霍金的《时间简史》,不理解霍金的真正灵魂。

? 其实,从20世纪70年代起,霍金投入到“量子引力”理论研究之中。去除爱因斯坦引力“场”的概念,在量子引力理论中,霍金认为,天体之间的引力作用是通过被称为“引力子”的虚粒子的不断交换来实现,这种引力子非常奇妙,它没有质量,天体会连续不断地发射引力子传递引力作用,使天体互相吸引。

在现代高能粒子物理学中,认为宇宙中的一切结构由62种“费米子”和“玻色子”(36种夸克,12种轻子,14种玻色子)构成,其中由13种被称为自旋分别为0,1,2的“玻色子”传递力的作用,引力子是玻色子的一种。还有传递电磁力的玻色子“光子”,传递弱力的三个重矢量玻色子,传递强核力的8个“胶子”,这表明天体之间的引力作用,原子核与电子之间的电磁作用,核子之间的强作用,核子内部的弱作用,都是近距作用,它们两者之间并不是一无所有或空无一切的超距作用。近距作用是近代和现代物理学界中物体与物质粒子相互作用的主流观点。近距作用与超距作用两种不同观念是区别唯物主义与唯心主义的分水岭与试金石。支持近距作用观点是近代400年从哥白尼,伽利略,笛卡尔,牛顿,胡克,库伦,惠更斯,法拉第,麦克斯韦,赫兹,开普勒,普朗克,爱因斯坦,霍金等几乎所有物理学家的共识,是数千年人类文明从神学走向科学的重要标志。

自然科学发展总是在艰难曲折中不断前进。20世纪初,德国物理学家普朗克在黑体辐射实验中发现能量与频率成正比关系E=hf,显示了h成为最小能量单位,被称为最小“能量子”或“量子”,频率f的数值是自然数列,所以,能量是一份一份像粒子,能量是不连续的。普朗克自己都无法相信这个“量子”观念,然而这个设想与实验结果却十分相符。后来爱因斯坦提出“光子”概念,其实,光量子才是量子力学的基石,逐渐发展成为一门真正的的科学——量子力学。对于量子力学基本原理的诠释理解在科学界始终存在不同的观点。1935年,“量子纠缠”观念被爱因斯坦波多斯基罗森桥(爱·波·罗或EBR)等三人作为一个悖论的质问提出,被作者称为“鬼魅般的超距作用”。爱因斯坦咒骂超距作用为鬼魅作用,是因为人们认识宇宙问题的思想方法牵涉到是否符合哲学和逻辑学定律定理等重大问题。爱因斯坦“上帝不掷骰子”的决定论量子力学与波尔的概率论量子力学之间产生严重分歧。海森堡的“不确定性原理”是世界上不可回避的基本原理,对于粒子的位置与速度不能同时被精确观测到,遵守统计规律的概率论量子力学才与实验现实相符。尽管如此,持续20多年的爱因斯坦波尔之争,直到1955年,爱因斯坦至死坚持不相信量子力学是完备的科学。由此可见,对于不能直接观测到的微观世界物质现象的规律是不能用一两个,三五个实验能够证明而使人信服,宇宙复杂性的程度是人们难以想象的。爱因斯坦如此执着和自信是基于他对唯物主义哲学的信任。在小的局域范围内,量子之间的纠缠或相互作用,可能有人们未知的物质在传递力的作用。非局域大距离的量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在瞬时的强关联,它们之间无须任何媒质,那也是绝对不可能的。

20世纪下半叶起,西方物理学在发展中渗透进更多的唯心主义设想,可能把物理学研究引向歧路。重新提出“量子纠缠”与“超距作用”就是其中一例。1996年,中国科技大学物理学硕士潘建伟先生到奥地利维也纳大学攻读博士学位,从事量子纠缠和其它量子物理信息方面的研究工作。回国后,现任中国科技大学常务副校长,中国科学院院士。由潘院士主持的“量子隐形传态项目组”于2013年测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级(10000倍以上)。宣称量子纠缠的实在性,非局域性,隐变量以及测量等量子力学问题在量子计算和量子通信研究中起重要作用。对此,我感到十分震惊。我有以下疑问想法和建议:

  1. 为了消除学者的误会,潘院士首先应该说明,本项目中的量子概念指的是“粒子”还是“波”。
  2. 电子,离子,核子是能量子,算不算本项目中的量子。潘院士心目中的电子计算机与量子计算机有什么不同。
  3. 本项目中的相互纠缠的量子是光子,电子,原子或者是其它粒子,应当很明确地说明清楚。
  4. 对纠缠量子的制备和纠缠效应的测量是本项目的重要部分。应该向纳税人公布量子纠缠原理的实验设备,实验仪器,实验器材,实验程序和实验报告。基本的量子纠缠原理实验应该不属于保密范畴,若愿意公开整个实验装置和实验过程更好。这样做是为了便于广大科学研究者科学爱好者对本项目的实验结果,包括“量子纠缠”及“超距作用”等问题提出质疑。
  5. 本项目组测出量子纠缠的传输速度比光速快10000倍,是用什么仪器设备测量的,还是算出来的,可靠吗?
  6. 我认为:所谓的两个或多个量子系统之间的量子纠缠极有可能是一种无线遥控装置,它可能工作在微波,远红外或近红外,可见光波段范围内某个未开发的区域之中。虽然它隐秘性很好,但也不可能是超距作用。所谓测出来传输速度比光速快10000倍,很可能是误会,由于传输如此短距离,所需时间非常短,可能在皮秒(ps),飞秒(fs)数量级。如仪器工作在某非线性区域,会产生差之毫厘谬以千里的后果,如再加上计算方法可能有误,测算结果会产生严重失真。超光速问题是敏感问题,是不能随便下结论的,须十分谨慎。
  7. 对于近距作用还是超距作用问题,究竟是400年以来大批著名科学家诸如笛卡尔,牛顿,法拉第,麦克斯韦,爱因斯坦,霍金错了,还是潘建伟院士错了?是现代高能粒子物理理论错了,还是潘建伟院士错了?对于量子纠缠的EBR悖论,是爱因斯坦等三人错了,还是潘建伟院士错了?这些都是科学界十分重大的事件。建议中国科学院拿出必要的实验研究经费或以某科委科协主持下召集科学工作者组成项目组,制作必要的设施,直观清晰地验证“量子隐形传态研究项目组”的量子纠缠效应和超距作用实验能否成立,同时说明是否有学术造假之弊。世界上大部分魔术是可以被揭穿的,是否真金须要用火来炼。
  8. 从正反两个方面进行科研项目的研究有如下益处:
  1. 可以提高研究效率,促进和加快研究步伐。
  2. 可以比较有效地防止研究工作误入歧途。
  3. 本项目是极为重大的项目,不管结果如何,只要做好能说明问题的实验,都是对人类科学的重大贡献。
  4. 可以相对节省科研费用,对纳税人有所交代。科学发展的脚步不能停顿,纳税人的钱不能浪费!

? 请原谅我对“量子隐形传态研究项目”提出挑战,追求真理是科学工作者人生的最大愿望。谢谢所有科学家和科学爱好者的关注。

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????????????????????? 2015/10/14?? 于上海

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