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对奥斯特实验的理解——量子物理错在哪里?

ID号:19  发布日期: 2008-02-18    截止日期: 不限  地区:全国 浏览次数:0

提要: 180年前奥斯特发现了直流导线的周围产生磁场,今天,我们探究其微观机理是:电子的运动伴生着电磁波。物质表面及内部存在的波是核外电子运转所伴生的电磁波,而不是所谓的德布罗意波。所有原子都是处在交流、互动、开放的环境中。把原子与环境割裂开来,孤立地研究某个原子,得到所谓的电子内陷之说,是形而上学的。《量子力学》中所有的“电子的波动性”实验,都是电子运动所伴生着波的实验表现,丝毫不能证明电子就是波。

关键词:电流 伴生 电磁波 开放 互动

一、几十亿人见证的实验

物理学是一门揭示自然规律的科学,是一门仰赖于实验的科学。早在1819年奥斯特发现了电流对小磁针的作用,100多年来,这个实验就一直占据着我们的物理课堂,凡上过中学的人都知道,电流(电子的直流)会产生磁场,这是个几十亿人见证的实验。

该实验显示:只要电流导通,电珠发光,小磁针立即偏转,导线周围立刻产生磁场,杂乱的铁粉在直流导线周围形成了规则的同心圆;用右手定测能测定电流方向与磁场之间的确定的关系。断开,小磁针立即复原,见图一。

图一

奥斯特实验是一个非常明显的宏观现象,其微观机理是什么?180年后的今天我们应该反思。电流是电子的定向流动,在导线内定向移动的电子,为什么能使导线外的磁针偏转?流传的理论是电流能产生磁场,而磁场总是伴随着电流的导通而随即发生——伴生。

场是波的集合,波是场的本源。大量的定向电磁波的集合就是宏观的磁场、微观的电子运动伴生的是电磁波。大自然在奥斯特实验中提示着我们:小磁针偏转的微观机理是——电子的运动伴生着电磁波

二、物质波问题

自从卢瑟福原子模型的建立,人们认知到原子是由原子核和高速绕核运转的电子构成。上述:电子的运动伴生着电磁波。那么,物质内绕核运转电子会不会伴生着电磁波?回答是肯定的。

物质的表面及内部的确存在着波,这就是由绕核运转电子所伴生的电磁波。只有电磁波才能对电磁波有相互作用,各种物质之所以对外界投射来的不同频率的电磁波会有所反应,就是因为物质的表面及内部存在着电磁波。如光照射在不同物体上会有反射、折射、散射,光电效应、光伏效应,这种种效应的发生就是因为外来电磁波与物质表面及内部的电磁波的相互作用。

物质内只有电子运转所伴生的电磁波,并不存在所谓的德布罗意波。

在原子模型建立后,人们对电子的绕核运动费尽猜详:因为实验和计算表明,作旋转运转的电子要不断地消耗能量,那么,高速运转的核外电子的能量将很快耗尽,电子轨道将内陷,在10-10秒内就会被原子核吞灭、原子将会塌陷。这是物理学书本所描绘的图画,然而电子从来也没有发生内陷,原因何在?

80年前,德布罗意先生(L.de Broglie)依照爱因斯坦光波也是“光子”的假说而猜想:光波可以是粒子,那粒子或许也是波,提出了物质波的理论,并提出了物质波的计算公式,用驻波来解释电子不内陷,德布罗意波是量子力学的基本理论之一。

物质波的公式表明:任何物质只要有质量、有速度就有波。小至电子、夸克,大至宇宙天体包罗万象,物质波的波长与物质的质量、速度直接相关。

德的物质波公式与戴维孙和革末的电子衍射的实验符合得较好,这也是该公式得以生存的原因之一。可是面对电子内陷问题,算出的驻波波速超过了光速——奇谈、波速与电子速度完全不同步——魂不附体。由这些离奇的计算结果,看不出该公式有什么价值。

在实际运用中,用物质波公式算出:一粒射出的子弹的波长为6.63X10-36m,频率比γ射线还高;我们喝的水、呼出的二氧化碳的物质波长为7.3x10-9m和3.03x10-9m,(当V=0.3m/s)这可是X射线呵!微尘、红血球的物质波长等于γ射线(放射射线)!如果事实是算出的这样,所有动物早就灭绝了!

显然,物质波、驻波是个臆造之说,这公式是错的、理论也是错的。

错在哪里?——形而上学的思想方法。用孤立的、静止的、封闭的(没有环境的、与外界没有交流)思想来研究某个原子,可能会有电子能量耗尽、轨道内陷、落入核内之灾。

然而自然事实是:原子不会是孤立的,周围有物质、有环境、有温度、有热辐射、,所有原子都是处在交流、互动、开放的环境中。物质高温时电子跃迁向外辐射电磁波,如高温物质的发热(辐射红外线)、发光;低温物质能吸收红外线辐射,提高自身的温度。原子就是这样用电磁波与外界互动和交流,由此才有“热总是由高温度物质向低温度物质传播”的热力学第二定律,该定律来源于原子与环境交流互动的自然事实。

原子体系就是由发出或吸收电磁波达到守衡。每个原子都处在一定的环境中、永远不会是孤立的,周围有温度、有辐射,还有宇宙的2.7K背景辐射。把原子看成是孤立的、封闭的,是形而上学的。

有了一定的温度和环境温度,核外电子伴生的波与外界环境中的电磁波进行着频繁的交流及互动,核外电子就能稳定存在、稳定运转。同时电子的运转伴生着电磁波,磁场又推动着电子的运动,电子永远也不会陷落到原子核内。

用孤立的观点(没有环境,没有互动)来看待单个的原子,臆想核外电子会内陷,由此搞出个不合事实的物质波理论和公式,造成了量子力学的又一错误。

三、波粒二象性问题

在奥斯特实验的100年后,科学的分支进展到了量子时代,一个个新的实验呈现在研究者的面前:

光电效应:一定频率的光照射在某些金属材料上能产生电流。

由于忽视核外电子规律运动所伴生着的电磁波,所以在光电实验中也就想不到入射光与被射物质的核外电子所伴生着的电磁波的相互共振作用,于是就单方向把光波臆想成光子。于是就有了波也是粒子、粒子也是波的波粒二象性理论。

汤姆孙实验:用高能的电子束垂直射向金箔和铝箔,射出的电子在靶上形成了明显的衍射环,见图二。

由于忽视核外电子规律运动所伴生着的电磁波,所以在此实验中没能想到电子束是在其伴生的波中“随波逐流”到达靶上,形成衍射环是合情合理。见到了衍射环就把电子认定成波,忘记了奥斯特的实验,这种认定是错误的。

今天,我们可重做上述电子衍射实验、双缝实验、汤姆孙实验,所有的装置完全相同,只是在电子运行的路径上设置小磁针,我们应该在飞去的电子周围检测到电磁波!(图二—B)小磁针将发生偏转,为何偏转?这正是电子的运动伴生着电磁波。所有的运动的电子都伴生着电磁波,电磁波又扰动了伴波运行中的电子。在这些个实验中,电子就是夹杂在其伴生的电磁波之间,随波逐流到达靶面,形成干涉、衍射亦在情理之中。

就像船在水中航行,会激起(伴生)波浪,船队前进,后续船都会伴波而行、在波浪中起伏,在通过某一截面(靶面)时,大小一样的船在截面上不会形成一条平直的排列,而会形成起伏的波状。此时,你就能断定船就是波吗?

此外还有康普顿实验、戴维孙和革末实验及《量子力学》中所有的“电子的波动性”实验,都是电子运动所伴生着波的实验表现,只能证明电子的运动伴生着波,丝毫不能证明电子具有波动性,丝毫不能证明电子是波。

波是起伏的、不定的,于是就有了量子(电子)是不定的基本设想,于是就提出“用状态函数来描述量子系统的状态,是量子力学的第条一基本公设”,认为讨论单个的电子运动没有意义,讨论的只是其多次行为的统计结果。从而设置了“测不准”禁区,使众多的学者失去了探讨核外电子规律运动的时机。

同样,波也不是粒子。在有些物理教科书中,把在微弱光线作用下,照片曝光所形成的局部斑点作为光的粒子性的证据,这是一种误导。

我们看不到光是波或是光子,实验中我们是用胶片来“看”光,是通过胶片上的卤化银微粒与光的化学反应所形成的小点来校验光。值得关注的是,再小的银盐微粒也是点,这个实验的设计已经决定了结果,不管光是粒子还是波,其结果都是点,出现点与光是光子或光波子没有必然的因果关系,凭什么看见了点就认定光是粒子?这样的实验显然不能证明光就是光子。

感光材料是微粒(点)在基片上的分布,就是千万像素的数码成像也是千万个点的组合。把胶片上物质的点(微粒)来证明光就是微粒,就是“光子”实在是牵强附会。

由于量子力学忽视了中学的小磁针实验,在解释新的实验时背离了电子的运动伴生着电磁波的自然事实,提出了波粒二象性理论,成了错误的本源。

2006、12、

晏成和 武汉电力职业技术学院 430079 武汉洪山区珞喻路189号

曹铭壬 北京 100080

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