为什么我们搞不懂量子物理、量子力学、量子通讯.doc

为什么我们搞不懂量子物理、量子力学、量子通讯如果要评选20世纪最为深刻地影响了人类社会的科学发现，毫无疑问，应该被授予量子力学及其相关理论的创立和发展。量子论深入我们生活的每一个角落，它的影响无处不在，触手可得。遗憾的是，关于量子物理现象的试验很多实验室都成功地实现了重复，但关于量子现象的解释却没有达成一致，也没有形成主流解释，有些解释甚至用上与“意识”有关（推翻了自然科学的基本假设）。人们的确有理由感到奇怪，为什么在如此漫长的岁月过去之后，我们不但没有对量子论了解得更清楚，反而越来越感觉到它的奇特和不可思议。最杰出的量子论专家们各执一词，人人都声称只有他的理解才是正确的，而别人都错了。量子论的基本形式只是一个大的框架，它描述了单个粒子如何运动。但要描述在高能情况下，多粒子之间的相互作用时，就必定要涉及到场的作用，建立量子场论，这需要新的数学理论支撑。我们搞不懂量子论的主要原因是数学的发展落后于科学的发展。数学是科学的先锋。马克思曾明确指出“一种科学只有在成功运用数学时，才算达到了真正完善的地步”。数学为科学研究提供了工具，数学推理为科学探索提供了研究方向。只有数学发展到更高水平，科学才能上升迈上新的理论体系。如在物理学领域，当数学发展水平处于欧几里德几何学时期，科学研究只能建立在静止力学的基础上，对应的科学体系是托勒玫的“地心说”；牛顿发明了微积分，科学研究才可能在动态力学的基础上进行，逐步建立了哥白尼牛顿的科学体系；当数学发展到非欧几里德几何学阶段，爱因斯坦以发展演变的动态宇宙观，用黎曼几何推演，才发明了广义相对论，建立了当今的爱因斯坦霍金的科学体系。科学的好奇和探索推动数学不断向前发展，在科学发展过程中，也给数学提出一些新的课题。量子力学是在20世纪初由一大批科学家共同创立的，创立初期所用的数学是线性代数，彻底改变了科学家对物质组成成分的观点。量子力学研究了差不多一百年，特别是对量子纠缠的研究，有些现象既无法用代数来描写，也无法用分析来推演，由于数学发展水平的限制，至今无重大突破，并没有改变大众对物质组成成分的认知。量子力学没有取得突破，是因为没有现成可用的数学方法，急需要发明新的数学工具。关于量子物理现象，到目前为止，至少超过十几种的所谓“解释”，而且它的数目仍然不断地增加。很明显，在这些花样繁多的解释中，正确的只能是一种，绝大多数都是错误的，甚至很可能，到目前为止所有的解释都是错误的。但这却并没有妨碍科学家们把它们创造出来！物理学家的想象力和创造力是非凡的，到底在多大程度上，量子理论如同他们所宣称的那样，是对于自然界的深刻“发现”，而不属于他们纸面上的智力“发明”？