量子物理若干基本問題（簡體書）

在量子力學建立初期，物理學家對量子理論持有不同的看法，有過激烈的爭論．Einstein認為量子理論的出發點違背科學的決定論．物理系統在一定狀態下的物理量的值竟然呈現概率分佈，這是不可接受的．Dirac在他的《量子力學原理》一書中回答了這一疑問，認為在經典物理中狀態是由一組物理量的數值來表徵的，而在量子理論中狀態由態矢來表徵．科學的決定論在量子理論中指的是態矢遵守確定的演化規律，從這個意義上來講，物理系統狀態的演化規律是確定的，量子理論符合科學的決定論，
在Einstein關於量子理論存在不自洽的看法中有一個備受矚目的EPR問題：“一個物理系統分離成兩個子系統時，由於此系統內存在量子理論認為的糾纏，因此對一個子系統的定域測量會駕馭另一個子系統的狀態，這種超距的影響是違背因果律的，所以量子理論是不自洽的．”對於這一問題至今沒有人給出過正面的回答，還沒有誰真的做過實驗對這一命題的真偽作出判斷．從量子理論本身來看，它的測量原理只對物理系統的整體測量做了論斷，對於系統之子系統的定域測量，量子理論的測量原理沒有做過論述，遑論判定一個子系統的定域測量是否會駕馭另一子系統了．
除了像EPR悖論這樣的尖銳問題外，量子理論中還有一些值得我們深思的問題．例如，任一個保守的物理系統都具有一組完備的能量本征態集，即定態集，並且有些系統（例如氫原子、諧振子）的定態集之具體數學運算式亦已經得到．有些系統的定態集之具體數學運算式尚未求得，但理論上可以肯定其存在，原則上總可以用數值求得．然而一個物理系統處於自由狀態時雖能求得平面波形式的定態解，這個定態解形式上似乎亦是能量的本征態，但它並不是真實物理狀態，這是一個長期以來被忽視的量子理論中不自洽的例子．我們要問：這一事實是意味著每一個保守的物理系統都具有物理的定態集這一規律不成立，還是自由狀態就不是一個為量子理論所容許的物理狀態？
在目前的物理理論中，另一個值得深思的問題是，不同頻率的光子在現有理論中是被等權地對待的。初看起來這似乎是合理的，但當考慮到ω→0和ω→∞。這兩個極端的、在物理上無意義的光子亦將被包含進來並被等權地對待時，顯然這樣的處理是不合理的。這一不合理處其實人們過去已經注意到了，所以發展出了重整化理論加以彌補，我們可否設想，從一開始就不採取那種不合理的處理方法，而改從另一個更為合理的依據出發來處理這類問題，從而無需後來再行彌補呢？
上面列舉了物理理論中存在的一些還不完全明瞭的問題，它們是否有答案以及如何才能找到令人信服的答案是作者試圖去努力探索的，希望能引起同行的注意和討論，此外我們要說的是，這些問題和我們對物理世界的一些基本認識有密切關聯，本書中提到的不論是Dirac粒子的顫動問題還是EPR佯謬都會牽涉到另外一些基本物理問題，甚至會引起對時空概念的進一步思考。
最後要強調的是，我們在這裡沒有對物理理論中的任何一個基本規律提出質疑，我們想討論和探索的是在現有理論框架下一些尚存的模糊不清的基本問題，並試圖尋找相應的解決途徑。
本書由作者之一汪克林基於過去多年在量子力學的教學與研究實踐中積累的對相關問題的思考撰寫而成，另一位作者曹則賢參與了部分討論並校閱了書稿。

序

第1章 Dirac粒子的顫動

1.1 Dirac方程與顫動問題

1.2 顫動的實驗證實與量子模擬

1.3 顫動問題分析

1.4 一維Dirac粒子的速度

1.5 一個類似的問題——Weyl粒子的存在

1.6 顫動問題疑難的出路何在

1.7 具體計算Dirac粒子的顫動

1.8 本章內容回顧

第2章 約束勢下Dirac粒子的顫動

2.1 粒子自由狀態的討論

2.2 顫動的具體計算

第3章 第五種力

3.1 第五種力的設想

3.2 約束勢論

第4章 EPR與量子測量原理

4.1 引言

4.2 EPR問題

4.3 實現EPR的“理想實驗”

4.4 EPR定域測量與測量原理

4.5 定態求解

4.6 約束勢分離時的演化過程

第5章 EPR與Rabi模型

5.1 引言

5.2 約束勢下的Rabi模型系統

5.3 系統的初始狀態

5.4 系統分裂成兩個定域子系統的演化

5.5 勢阱分離後系統的分佈

5.6 定域測量

5.7 位置波函數

5.8 定域測量的實施

第6章 連續譜問題與發散消除的新設想

6.1 問題的提出

6.2 譜密度和Casimir效應

6.3 譜密度和Lamb能移

6.4 光場與物質粒子

第7章 關於時空的思考

7.1 EPR討論引發的對時空的思考

7.2 時間標度

第8章 一些量子理論基本原理的討論

8.1 量子理論的表述問題

8.2 測量原理及測量的不確定性

附錄 角動量不同分量間的關係