r****n
发帖数: 8253 | 1 【 以下文字转载自 Wisdom 讨论区 】
发信人: runsun (runsun), 信区: Wisdom
标 题: 量子力学论坛：与孙昌璞院士等谈“波包塌缩”
发信站: BBS 未名空间站 (Tue Oct 5 09:53:04 2010, 美东)
作者：刘涤修
众所周知，量子力学的测量问题的核心是诠释测量时“波包是怎样塌缩的”？“波包
在哪里塌缩”？
这就首先必须明确什么叫“波包塌缩”？其次要弄清楚量子论在诠释“波包塌缩
”时为什么会遇到困难？这困难可以克服么？第三是克服这个困难的出路在哪里？
我们要分别探讨这些问题：
一、什么叫“波包塌缩”？
明确什么叫“波包塌缩”是首要的，不能有丝毫含糊，不能以模糊的概念代替它。
为大家都承认，一般而言，系统处于状态 ψ(q) 时，力学量 A 没有确定的值。
若 A 的本征方程为
A φn(q) = an φn (q) n =1,2,...
且有
ψ (q) = Σ cn φn(q)
当对 A 进行一次测量时，若测得的值为 an ,则系统的状态 ψ (q) 立即塌缩本征态
φn (q) ,即
ψ(q) 塌缩为 φn(q),
这就是“波包塌缩”，是大家的共识。
显然，“波包塌缩”是对一个系统而言的，其中波函数 ψ (q) 、本征函数 φn
(q)都是描写量子系统的，an
也是系统的力学量 A 的某一本征值，它们与系综是不搭界的。且不能当找不到解决系
统的波函数塌缩的恰当理论时，就搬出系综来，糊弄过去。企图避开上述“波包塌缩”
定义，而试图解决“波包塌缩”问题，都不是解决测量问题的好理论。
二、测量理论的困难，“薛定谔猫的佯谬”
首先深入研究测量理论的人是冯.诺意曼，大致思路如下。
若量子系统处于纯态
ψ(q) = Σ Cnφn(q)
适当地选择测量 A 的仪器，设 ξn(r)是相应于 an 的测量仪器的读数 gn 的本征函数
，又设测量仪器在未与被测量系统作用前处于状态 ξ 0(r) ，系统和测量仪器作用后
形成纠缠态
ψ(q,r) = Σcnφn(q)ξ n(r).
按照态的迭加原理，此纠缠态的意义是系统+仪器既部分地处于 φ 1(q)ξ 1(r)中，又
部分地处于 φ 2(q)ξ 2 (r)中，……。而真实情况是，系统+仪器应随机地处于 φn(
q)ξ n(r) ( n = 1,2,...)之一中，此时 A 的值才能随机的为 an 之一。
经一系列严格地数学推证，冯.诺意曼得到结论：若不提到人类的意识，就不可
能表述一个完备的、前后一贯的量子力学测量理论，在意识作用下使纠缠态 Σcn φn(
q)ξ n(r) 塌缩为某一本征态 φn(q)ξ n(r)。
意识使得纠缠态变成本征态，是物理学家不能接受的。
在冯.诺意曼的著作出版不久，薛定谔提出了著名的“薛定谔猫”的佯谬，更加
加剧了矛盾的戏剧性。
“薛定谔猫”的佯谬大家已熟知，不必多讲。其结论是，依照冯.诺意曼的测量
理论，必须由观察者的意识救活或杀死猫，否则猫就处于不死不活的状态。当然，不为
大家接受。
在此，我们还要说明两点。
其一，冯.诺意曼用量子力学的理论推出的结论是严格的，70多年未发现其推证
的错误。
其二，“薛定谔猫”的佯谬在测量问题中是普遍存在的，不仅限于放射性物质发
射 α 粒子一例。在测量A 的实验中，若在 a1(对应于 g1 ) 出现处安装一个“薛定谔
猫”的装置，如果测得 a1 猫就被杀死。当系统与仪器发生作用后，而未观察前，系统
+ 仪器处于纠缠态，即系统 + 仪器既部分地处于 φ1(q)ξ 1( r ) （对应于猫死）
中，同时又部分地处于 φ 2 (q) ξ 2 (r) (猫活）中，……，即猫既部分地死又部分
地活。
由于测量理论遇到了巨大困难，数十年来物理学家不断探索，试图寻找一个逻辑
一贯、言之成理的测量理论，是当前基础性领域讨论最多的一个问题。
我在《量子力学的测量问题》（收入台湾渤海堂出版的《随机理论与量子力学的
新探讨》1994.）中，对于一些典型的测量理论进行了评述，其中有朗道的、有玻姆的
、有冯.诺意曼的，还有 A.Daneri 等人的，指出了他们理论中的问题。
现在再对孙昌璞院士推崇的 Hepp与 Coleman 的理论作简单评论。
首先，H.C要求测量仪器模型是由 N 个 ( N 趋于无穷大）无相互作用的粒子构
成。试问：无相互作用的粒子能构成器物吗？这种仪器模型太勉强了。
其次，许多学者在测量仪器上打主意，设计出非常勉强的仪器模型，使仪器任意
两个本征态正交，并宣称测量使得干涉项消失，（退相干），这就完成了“波包塌缩”
的论证。我认为这种论证是没有用处的，沿着这个方向做工作是没有前途的，因为“波
包塌缩”是一个由纠缠态 Σ Cnφn(q)ξn(r)随机地塌缩到本征态φn(q)ξn(r)的过程
，不允许偷换成其他概念。
我在《泛函随机理论与量子力学》一文中，就没有另搞一套仪器模型，自然地解
决了“波包塌缩”问题。
孙昌璞院士在《量子理论若干基本问题研究的新进展》第5节中写道：“如果把
退相干或波包塌缩直接理解为相干条纹的消失，则应用系综的观念就足以解释现在实验
中的一切问题。事实上，过分强调单粒子测量的随机塌缩，也许并不是物理实验的真正
要求。”
我们认为：第一，干涉条纹的消失与波包塌缩是两码事，不能混为一谈。如在双
缝干涉中，需要很多电子穿过双缝表现出来，而波包塌缩是单粒子的行为。在双缝干涉
中对一个缝进行干扰（如堵塞一个缝），干涉条纹不再出现，但对打在底片上的每个电
子而言，都是对其位置的一次测量，如果一个电子打在q'处，则它的波函数由 ψ(q)塌
缩为 δ(q-q')，可见，用干涉条纹消失代替不了“波包塌缩”，用系综的观点是不能
解决“波包塌缩”问题的。第二，物理学应特别注重对基元过程的研究。如在经典力学
中，特别强调对质点运动的描写。在量子力学中，“波包塌缩”是单粒子测量时普遍遇
到的问题，是量子力学的基本问题，也是实验中易于做到的，例如对电子位置的测量，
对电子自旋的测量等。测量理论的核心是正确诠释单粒子波函数的随机塌缩，怎能避而
不谈呢？如果承认现代量子理论对“波包塌缩”无能为力是可以的，而硬说“过分强调
单粒子的随机塌缩也许并不是物理实验的真正要求”，是转移矛盾的焦点，是不严肃的。
三、怎样解决测量难题
量子论建立八十余年，为解决它的测量困难争论了七、八十年，许多第一流的物
理学家想尽了各种办法试图解决它，都不尽如人意。
要解决测量难题，首先要号准脉找出困难的关键在哪里，矛盾的交点在何处。
我认为，当系统与仪器作用时，从薛定谔方程导出系统 + 仪器处于纠缠态 ΣCn
φn(q)ξn(r)中，而据态的迭加原理，系统既部分地处于 φ1(q)ξ1(r)中，同时又部
分地处于 φ2(q)ξ2(r) 中，……，即系统与仪器的值既部分为 a1、g1 ，同时又部分
地具有 a2、g2 ，……，这显然是与实验不符的。实验事实是：系统 + 仪器或处于φ1
(q)ξ1(r)中，或处于φ2(q)ξ2(r)中，……。显然是我们的量子力学理论体系出了毛
病，只改革测量仪器的做法，是不能从根本上解决问题的。
但如果放弃迭加原理，在许多问题上必然会出现矛盾。比如在双缝干涉中，若把
ψ =ψ1 + ψ2 理解成电子或处于ψ1中，或处于ψ2中，就无法解释干涉现象。又如
，对任意选定的 Z 轴，电子的状态是自旋沿 Z 轴的本征态 ψ+ 与自旋沿 Z 轴反向的
本征态 ψ_ 的迭加，ψ = c1 ψ+ + c2ψ_ ,如果把此式理解成电子自旋或顺着 Z 轴
或与Z 轴反向，是不合理的。
因此，我们要寻找一个非常巧妙的逻辑一贯的方案，解决这个非常突出的矛盾。
要知道量子理论是一个逻辑性十分严密的理论，若只改变一点点也会牵一发而动
全局！也许寻找到这个方案太困难，也许人们不愿意为解决这个困难而改变量子力学体
系。所以数十年来发表了数以万计的论文而不能真正解决测量问题！看来如果要真正解
决测量问题，必须彻底革新现在的量子力学体系。
下面简单谈谈我们的方案：
起初（在七十年代），我觉得量子力学过于抽象，能否找出某些与随机过程共同
的东西呢？我把算符、本征函数、状态函数、波恩解释等引进概率论，建立了泛函随机
理论，从而建立了量子力学新体系，解决了波包为何塌缩、是怎样塌缩的问题。我的论
文陆续发表在《物理》（1976，5，）杂志上、我的论文集《随机理论与量子力学新探
讨》（台湾渤海堂出版社，1994，）以及《徐州师范大学学报》（1996,4， 1997,1,2
，）上。
最近，我又把繁琐的数学内容删掉，修改了一些内容，写进了我的博客《量子力
学论坛》（可从“百度”输入“刘涤修”进入）。总结起来有以下三个要点：
1.用算符、本征值、本征函数、留函数、波恩解释等数学手段可描写任何随机试
验、随机过程。测量时与现在随机理论中的母函数、特征函数一样，留函数必然塌缩。
2.存在两类随机过程，第一类随机过程中的随机变量总有确定的值，第二类随机
过程中的随机变量没有确定的值，测量时它随机地出现其本征值，而测量被看成是一个
随机试验。
微观过程是第二类随机过程，波函数是留函数在描写微观过程中的特例。
3.描写任何随机过程都离不开人的思维，所以人类的思维从始至终都要介入随机
过程的描写，波包塌缩也必须有人的意识介入。我们的理论与冯.诺意曼的理论的区别
是：猫或活或死是客观存在的，无须观察者用意识去救活或杀死它，波包塌缩是观察者
看到测量结果后的被动反应。 |
l****u
发帖数: 3449 | 2 74岁的老爷爷了，祝您健康长寿
【在 r****n 的大作中提到】
: 【 以下文字转载自 Wisdom 讨论区 】
: 发信人: runsun (runsun), 信区: Wisdom
: 标 题: 量子力学论坛：与孙昌璞院士等谈“波包塌缩”
: 发信站: BBS 未名空间站 (Tue Oct 5 09:53:04 2010, 美东)
: 作者：刘涤修
: 众所周知，量子力学的测量问题的核心是诠释测量时“波包是怎样塌缩的”？“波包
: 在哪里塌缩”？
: 这就首先必须明确什么叫“波包塌缩”？其次要弄清楚量子论在诠释“波包塌缩
: ”时为什么会遇到困难？这困难可以克服么？第三是克服这个困难的出路在哪里？
: 我们要分别探讨这些问题：
|
r****n
发帖数: 8253 | 3 刘涤修 74岁了啊，年龄这么大？
你认识他？
【在 l****u 的大作中提到】
: 74岁的老爷爷了，祝您健康长寿
|
r****n
发帖数: 8253 | 4 “薛定谔猫”的佯谬大家已熟知，不必多讲。其结论是，依照冯.诺意曼的测量理论，
必须由观察者的意识救活或杀死猫，否则猫就处于不死不活的状态。当然，不为
大家接受。
在此，我们还要说明两点。
其一，冯.诺意曼用量子力学的理论推出的结论是严格的，70多年未发现其推证
的错误。 |
r****n
发帖数: 8253 | 5 http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ff6bfab0100lu11.html
尊敬的路院长及各位领导：您们好！
对于量子论基本问题的研究，尤其是它的测量问题是世界科学的重大课题之一。物
理学界许多一流的科学家（如波尔、爱因斯坦等）进行了多次激烈的争论，经历了七、
八十年，至今仍未解决，是世界公认的难题。
我与上世纪七十年代研究量子论，经历了多年探索，发现只在现代量子力学的框架
内是解决不了测量困难的，现代量子力学存在理论缺陷，必然导致“薛定谔猫”的佯谬
。若要解决测量困难，必须革新现代的量子力学体系。
经过长期探索，我找到了一个革新现代量子力学体系并能解决测量难题的十分精巧
的方案，在我给中科院第二封公开信中对此方案作了简要说明。
我把研究成果写成《泛函随机理论与量子力学》一文，寄给《物理学报》，未见回
音。又寄给王梓坤先生，王先生审阅了其中的数学部分（占全文的80%）建议发表。后
来发表在《徐州师范大学学报》上，台湾渤海堂也出版了我的论文集《随机理论与量子
力学新探讨》。
上世纪我国几乎无人研究量子论的基本问题，进入二十一世纪我才看到孙昌璞院士
等做的系统工作，虽然他们对我的工作只字未提，我仍然很高兴有人研究此课题。我怀
着兴奋的心情多次写信、打电话、发电邮给孙先生，恳请他细读我的文章，提出具体意
见，并要求与之合作，但均未有回音（有一次长途电话接通了孙先生，但他不愿多谈，
让我发电邮给他，我照办后，亦未有回音）。
细读孙昌璞等人的论文后，我发现孙昌璞院士等对现代量子力学的理解有原则性错
误，这必然影响对量子论的研究，也是不重视我的文章的主要原因。其中三个关键错误
在我的博客《量子力学论坛》中指出：
1.孙昌璞院士等对量子相干性理解错误：他们认为量子相干是量子之间的相干，是
两束电子之间的相干，而不是量子自身的相干。此问题在量子力学建立之初已经解决，
已成大家的共识，就连量子论的通俗读物，例如《量子江湖风雨录》（凯文西著），都
写得非常清楚，如有兴趣，可上网查阅。
量子相干性是量子的特别重要的基本属性，是波粒二象性的重要依据，也是量子力
学的基本切入点，若对其理解错误，必导致对量子力学的理解错误。
2.孙昌璞院士等对态的迭加原理理解错误：态的迭加原理是量子力学最基本、最突
出的规律之一（见狄拉克《量子力学原理》第二节），孙先生把它看成薛定谔方程的推
论，必导致对量子力学的错误理解。
3.孙昌璞院士企图以“退相干”代替“波包塌缩”是转移矛盾的焦点。孙先生说：
“事实上，过分强调单粒子测量的随机塌缩，也许并不是物理实验的真正要求”。然而
，波函数如何塌缩到被测得量的本征态上，正是我们要研究的测量理论的难题，它困扰
着学术界数十年！
上述三点是非常重要的，如对以上三点理解错误，必导致对量子力学理解错误，一
切对量子论的研究就像建筑在沙滩上的楼宇，必会轰然倒塌，对上述三点理解错误，就
不会认识到我的文章的正确性，它是启开波包塌缩疑难的钥匙。
由于此问题重大和复杂，我要求去科学院与孙先生当面商讨，并希望能说服孙先生
的团队，携手合作，攻克这一世界难题。回顾量子论的发展史，它经历多次著名的论战
，每次论战都对它有新的深入一步的理解，量子论也逐步发展起来。科学是不怕争论的
，新的理论总是在争论中建立、发展起来的。希望科学院能提供机会、提供平台，让各
种意见自由争论，以发展我们的科学事业。
在量子通讯和量子计算机将要诞生之际，对量子论的基本问题研究尤为重要，希望
各位领导重视。
等待回复。
E-mail：l*******[email protected]
致
礼！
刘涤修。2010.9.23 |
y****e
发帖数: 2023 | 6 为什么向中科院领导投稿? 投到杂志上去啊
【在 r****n 的大作中提到】
: http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ff6bfab0100lu11.html
: 尊敬的路院长及各位领导：您们好！
: 对于量子论基本问题的研究，尤其是它的测量问题是世界科学的重大课题之一。物
: 理学界许多一流的科学家（如波尔、爱因斯坦等）进行了多次激烈的争论，经历了七、
: 八十年，至今仍未解决，是世界公认的难题。
: 我与上世纪七十年代研究量子论，经历了多年探索，发现只在现代量子力学的框架
: 内是解决不了测量困难的，现代量子力学存在理论缺陷，必然导致“薛定谔猫”的佯谬
: 。若要解决测量困难，必须革新现代的量子力学体系。
: 经过长期探索，我找到了一个革新现代量子力学体系并能解决测量难题的十分精巧
: 的方案，在我给中科院第二封公开信中对此方案作了简要说明。
|
r****n
发帖数: 8253 | 7
他好像要和中科院的人辩论
他说投到物理学报没有反应。
【在 y****e 的大作中提到】
: 为什么向中科院领导投稿? 投到杂志上去啊
|
m***f
发帖数: 1622 | 8 辨论没用的
不要总期望有伯乐式的人物使你能很快登峰造极
因很多教授对稍微跨课题的方向也不是很透彻，除非特别对口。
应该认真扎实的把东西写出英文稿件，投稿给physics review
自然有专家审稿
【在 r****n 的大作中提到】
:
: 他好像要和中科院的人辩论
: 他说投到物理学报没有反应。
|
y****e
发帖数: 2023 | 9 这么牛的理论投什么物理学报啊,当然是science nature prl啊
【在 r****n 的大作中提到】
:
: 他好像要和中科院的人辩论
: 他说投到物理学报没有反应。
|
r****n
发帖数: 8253 | 10
是不是他英文不太好，好像前面有人说它七十多岁了。
【在 y****e 的大作中提到】
: 这么牛的理论投什么物理学报啊,当然是science nature prl啊
|
l****u
发帖数: 3449 | 11 放狗搜了一下，邮箱是什么什么1936
【在 r****n 的大作中提到】
: 刘涤修 74岁了啊，年龄这么大？
: 你认识他？
|
r****n
发帖数: 8253 | 12
呵呵，应该是对的。
你狗放得挺勤啊。
【在 l****u 的大作中提到】
: 放狗搜了一下，邮箱是什么什么1936
|
