Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: [转载]  我的物理哲学之路－潘根(17)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 15:00:07 2003) , 转信


           十七、普朗克公式的导出

    １９８２年９月至１９９６年６月．
    １９８２年完成的上述三件事，对于我来说，是扭转了决定论在过去的论战
中所处的被动挨打的局面．这些工作只是表明：应当重新考虑量子力学在哲学信
条方面的基本立足点．但这不是我的最终目标，我的目标是要完成爱因斯坦的遗
愿，要把量子力学纳入引－电统一场论的逻辑框架．因此，１９８２年以后，我
就重新回到了“如何导出量子力学”的问题上．
    确切地说，思考普朗克公式问题是从１９６１年开始的．那年用逻辑方法导
出了麦克斯韦凭空假定的位移电流，极大地鼓舞了我．接着就提出“普朗克凭空
提出的能量子是否也能用逻辑方法导出”的问题．但是，２０年的苦思冥想未能
获得任何线索．１９８２年在决定论方面所取得的三项进展，虽然提高了我的士
气，但过去二十年中在普朗克公式问题上消耗了我的全部青春年华而又毫无进展
的情景还记忆犹新，因而普朗克公式问题仍然使我望而生畏．在这种情况下，我
觉得应当改变战略方针，曾考虑：跳过辐射场，直接从建立粒子模型入手．理由
是：量子力学可以直接从粒子的德布罗意公式开始．粒子是有限的客体，并有现

                                 .30.


成的物理参数，因而以为建立粒子模型的工作也许要比解决普朗克公式问题容易
些．如果能借助于粒子模型导出德布罗意公式，那么就说不定能把光子当做实物
粒子的特例而反推出普朗克公式，即使反推失败，也不妨碍量子力学的建立．
    在各种粒子中，电子自然是最值得关注的，因而电子成为我１９８３年的工
作重点．我认为自旋是电子最重要的内秉性质．根据相对论，物体如果不是以光
速运动，那么就总能在适当的参考系中静止下来．但电子自旋是不能通过参考系
的变换来消除的，这就表明：电子内的物质应当是以光速运动，它应当与光子类
似，其真正的静止质量应当为零，表观的静止质量实际上应当是它以光速回旋引
起的动质量．这样，电子质量和自旋就有了定性的解释．
    １９８４年９月，我向华东六省一市物理学会联合年会提交了题为《电子的
固有回旋运动》的论文．回旋模型虽然只是定性的，但其直观的物理图像还是有
启发性意义的．后来导出德布罗意公式，实际上正是以该模型为基础．
    当我把电子的质量、经典半径和光速代入回旋模型计算后，我就失望了，因
为得到的自旋角动量的理论值竟比观测值小两个数量级．如果要让理论值与观测
值相符，那就意味着要让回旋速度比光速还要大两个数量级．这件事本来应当是
提供了个非常有价值的信息，因为“超光速”恰恰是解释德布罗意波的相速度的
超光速现象所需要的．但当时我还未对德布罗意波的特点作深入细致的研究，于
是被“超光速”吓住了．只好立即刹车．认为：平直空间里的辐射场不会碰到超
光速那样的难题．因此，最终还是决定先搞普朗克公式问题．
    但是，平直空间里的道路并不平坦，因为面前总是存在着伸手不见五


成的物理参数，因而以为建立粒子模型的工作也许要比解决普朗克公式问题容易
些．如果能借助于粒子模型导出德布罗意公式，那么就说不定能把光子当做实物
粒子的特例而反推出普朗克公式，即使反推失败，也不妨碍量子力学的建立．
    在各种粒子中，电子自然是最值得关注的，因而电子成为我１９８３年的工
作重点．我认为自旋是电子最重要的内秉性质．根据相对论，物体如果不是以光
速运动，那么就总能在适当的参考系中静止下来．但电子自旋是不能通过参考系
的变换来消除的，这就表明：电子内的物质应当是以光速运动，它应当与光子类
似，其真正的静止质量应当为零，表观的静止质量实际上应当是它以光速回旋引
起的动质量．这样，电子质量和自旋就有了定性的解释．
    １９８４年９月，我向华东六省一市物理学会联合年会提交了题为《电子的
固有回旋运动》的论文．回旋模型虽然只是定性的，但其直观的物理图像还是有
启发性意义的．后来导出德布罗意公式，实际上正是以该模型为基础．
    当我把电子的质量、经典半径和光速代入回旋模型计算后，我就失望了，因
为得到的自旋角动量的理论值竟比观测值小两个数量级．如果要让理论值与观测
值相符，那就意味着要让回旋速度比光速还要大两个数量级．这件事本来应当是
提供了个非常有价值的信息，因为“超光速”恰恰是解释德布罗意波的相速度的
超光速现象所需要的．但当时我还未对德布罗意波的特点作深入细致的研究，于
是被“超光速”吓住了．只好立即刹车．认为：平直空间里的辐射场不会碰到超
光速那样的难题．因此，最终还是决定先搞普朗克公式问题．
    但是，平直空间里的道路并不平坦，因为面前总是存在着伸手不见五指的浓
雾．自１９８４年９月开始，此后的１２年中仍然是摸不着头脑．最后，为陷入
山穷水尽境地的我指明了出路的，竟是河边的一只青蛙．
    说来也真是离奇，上课地点的突然改变，使我有缘碰到青蛙．我校有江南校
区和江北校区．江北校园里有河塘，这是江南校园里所没有的．我历来在江南校
区上课，只在１９６５～１９９６年度到江北上了一年课，此后又回江南．
    １９９６年６月的一天，班车到达江北后还要过半个小时才上课，我便到河
边散步，脑子里想着普朗克公式．突然，一只青蛙跳入水中，发出了“普朗”一
声，同时在水面激起了一些波圈，使我立即把“普朗克”同“波”联系起来．顿
时恍然大悟：“对了，辐射场是电磁波．维恩的振子模型不能代表波，瑞利和金
斯把热运动分子的能量均分原理应用于波也是错误的．黑体盒是驻波腔，腔内的
辐射场应当满足驻波条件，驻波场的频谱是不连续的．黑体辐射谱是指系统处于
平衡态下的谱，应当遵守基尔霍夫辐射定律．”利用驻波条件可以证明单色波基
本单元的能量与频率成正比，但比例系数有任意性，需要加一个约束条件才能获
得确定性．基尔霍夫辐射定律是普适原理，意味着提供了一种约束条件．能量公
式只描述能量与频率之间的关系，受约束的自然只能是比例系数．”于是立即掏
出香烟盒，匆匆在烟盒上推导起来，居然在上课前的十分钟里就导出了普朗克的
能量子公式(见《述评》 p.800)．
    更令我吃惊的是，历来认为普朗克公式不属于经典物理学范畴，但我偏偏是
用经典物理学方法导出的．证明了普朗克原先坚持了十多年的观点是正确的．
    能量租速”吓住了．只好立即刹车．认为：平直空间里的辐射场不会碰到超
光速那样的难题．因此，最终还是决定先搞普朗克公式问题．
    但是，平直空间里的道路并不平坦，因为面前总是存在着伸手不见五指的浓
雾．自１９８４年９月开始，此后的１２年中仍然是摸不着头脑．最后，为陷入
山穷水尽境地的我指明了出路的，竟是河边的一只青蛙．
    说来也真是离奇，上课地点的突然改变，使我有缘碰到青蛙．我校有江南校
区和江北校区．江北校园里有河塘，这是江南校园里所没有的．我历来在江南校
区上课，只在１９６５～１９９６年度到江北上了一年课，此后又回江南．
    １９９６年６月的一天，班车到达江北后还要过半个小时才上课，我便到河
边散步，脑子里想着普朗克公式．突然，一只青蛙跳入水中，发出了“普朗”一
声，同时在水面激起了一些波圈，使我立即把“普朗克”同“波”联系起来．顿
时恍然大悟：“对了，辐射场是电磁波．维恩的振子模型不能代表波，瑞利和金
斯把热运动分子的能量均分原理应用于波也是错误的．黑体盒是驻波腔，腔内的
辐射场应当满足驻波条件，驻波场的频谱是不连续的．黑体辐射谱是指系统处于
平衡态下的谱，应当遵守基尔霍夫辐射定律．”利用驻波条件可以证明单色波基
本单元的能量与频率成正比，但比例系数有任意性，需要加一个约束条件才能获
得确定性．基尔霍夫辐射定律是普适原理，意味着提供了一种约束条件．能量公
式只描述能量与频率之间的关系，受约束的自然只能是比例系数．”于是立即掏
出香烟盒，匆匆在烟盒上推导起来，居然在上课前的十分钟里就导出了普朗克的
能量子公式(见《述评》 p.800)．
    更令我吃惊的是，历来认为普朗克公式不属于经典物理学范畴，但我偏偏是
用经典物理学方法导出的．证明了普朗克原先坚持了十多年的观点是正确的．
    能量子公式虽是普朗克提出的，但他本人曾长期为此非常不安．在经过１４
年的思考之后，．因此，最终还是决定先搞普朗克公式问题．
    但是，平直空间里的道路并不平坦，因为面前总是存在着伸手不见五指的浓
雾．自１９８４年９月开始，此后的１２年中仍然是摸不着头脑．最后，为陷入
本单元的能量与频率成正比，但比例系数有任意性，需要加一个约束条件才能获
得确定性．基尔霍夫辐射定律是普适原理，意味着提供了一种约束条件．能量公
式只描述能量与频率之间的关系，受约束的自然只能是比例系数．”于是立即掏
出香烟盒，匆匆在烟盒上推导起来，居然在上课前的十分钟里就导出了普朗克的
能量子公式(见《述评》 p.800)．
    更令我吃惊的是，历来认为普朗克公式不属于经典物理学范畴，但我偏偏是
用经典物理学方法导出的．证明了普朗克原先坚持了十多年的观点是正确的．
    能量子公式虽是普朗克提出的，但他本人曾长期为此非常不安．在经过１４
年的思考之后，他的公式早已得到世人公认，并且已开始考虑提名他为诺贝尔物
理学奖候选人，他本人却考虑公开宣布放弃这个公式．最终算是被人说服了，还
不知道是不是真的想通了，反正后来是再也不提这件事了．



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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]