光能的混亂---量子力學的第一個先天不足

戴榕菁

1. 普朗克的黑體實驗及愛因斯坦公式

1900年普朗克根據他的黑體實驗提出黑體輻射出的光能與頻率成正比【[1]】：

E=nhν （1）

其中E是光能，n是正整數，h是普朗克常數，ν是光的頻率。

1905年愛因斯坦根據（1）式提出光量子（即光子photon）的概念，並指出每個光子的能量為：

E=hν （2）

從某種意義上說，愛因斯坦的光量子理論正式開啟了有關量子的學說，即量子力學，他本人也因為該理論對光電效應的解釋而獲得1921年的諾貝爾物理學獎。與之相應地，（2）式也被稱為愛因斯坦公式或愛因斯坦-普朗克公式。

2. 愛因斯坦-普朗克公式與隨機紅藍移

假如具有任意引力場影響（即有著任意多個引力源）的真空中有兩個做任意相對運動的物體A與B中的一個物體A向物體B發出一束光並擊中物體B的話，假設該束光離開物體A時的頻率為ν₁，而擊中物體B時的頻率為ν₂。因為A與B在真空中做任意的相對運動且一般而言具有相對加速度a，所以當該束光擊中B時一般來說會發生紅移或藍移，也就是說一般而言ν₁ ≠ν₂。

這裏要注意，一般而言，上麵所謂的紅移或藍移指的是對比參照係A與B而言。假如A與B均作雲速運動，那麽從參照係A來看光線的頻率一直是ν₁而從參照係B來看該光線的頻率一直是ν₂。也就是說在各自的參照係中紅移或藍移並沒有發生。這裏還需要額外指出一點，牛頓力學通常也假設一般引力（如太陽的引力）對光速的影響可以忽略。相對論隻不過把光速不變更加一般化和絕對化，假定光速不但不受任何引力的影響而且對任意觀察者都絕對不變（盡管愛因斯坦本人在他1912年的文章中還給出了計算光速隨引力變化的公式）。

現在如果A與B之間存在著一定的加速度的話。那麽，當A是朝著B做減速運動的話，B會看到光線做紅移，這時按照公式（2）B會看到光線的能量在減少；而當A朝著B做加速運動的話，B會看到光線做藍移，這時按照公式（2）B會看到光線的能量在增加。

乍聽起來，這似乎很合理，但是，1）加速運動並不一定需要引力作用。假設A與B處於零重力的真空中，A是一隻加速飛向B的火箭，B同樣會看到光線離開A之後的能量不斷增加，盡管光速本身並沒有什麽大的變化。不僅如此，此時光線已脫離了A且光速遠大於A的速度，所以它已不受A的影響。這種能量變化的本身在現有的理論體係中是無法匹配的。也就是說在沒有任何外力作用的前提下，該束在真空中運行的光在擊中任何物體B之前其能量是不守恒的。

考慮到在自然界中存在著數不清的彼此之間由於引力或各種非引力因素造成的相互之間做著相對加速運動（不論加速度有多大）的物體，由此造成的能量的隨機的增加和減少是現有的與能量有關的理論體係的一大漏洞。

3. 結論

由以上的分析我們可以非常確定地說，作為量子力學的開門公式的愛因斯坦-普朗克光能公式（2）與能量守恒律之間存在著一種不和諧。。。。

產生上述不和諧的原因是（2）本身不具備運動學因素，因此當把它放到需要用到運動學分析的環境中時，便與人類現有的由運動速度決定動能及作用力決定勢能的能量理論體係發生了矛盾。所以，我們這裏觀察到的不和諧既是量子力學的一個先天不足，更是人類現有的與能量有關的理論體係的一個缺陷！

4. 討論

2021年初我曾指出【[2],[3],[4]】，假如自然界（當然包括人類世界）中兩個在真空中做任意相對運動的物體A與B中的一個物體A向物體B發出一束光並擊中物體B的話，假設該束光離開物體A時的頻率為ν₁，而擊中物體B時的頻率為ν₂。因為A與B在真空中做任意的相對運動，所以當該束光擊中B時一般來說會發生紅移或藍移，也就是說一般而言ν₁ ≠ν₂，也就是說在沒有任何外力作用的前提下，在真空中運行的光在擊中任何物體之前其能量是不守恒的。

最近因又接到Cambridge Scholar Press的邀我提交新書Proposal的Email，我就又著手將我放置了幾個月的把2024年出版“When Philosophy Is Disparaged”一書擴展的工作。其間想到了要把我在2021年討論紅藍移產生的光能異常性和我後來幾年裏討論的量子力學存在的問題聯係在一起，於是便有了本文。遺憾的是，在這過程中我沒有對2021年的上述分析中再進行仔細檢討，從而忽視了其中所存在的問題。

但是，如最近有多名讀者指出，我的2021年的分析對於單純慣性係中的運動不成立。其原因是在兩個做慣性相對運動的參照係中，上述的紅藍移並沒有發生。。。。在意識到這個問題後，我對本文的最初的內容進行了修改。

5.結束語

最先指出本文所依據的2021年的分析存在漏洞的是一位名叫奧維爾的職業網軍。鑒於我過去多年裏對常來搗亂的各類網軍的本能的反感，我沒有把他的評論當回事。但是，後來在academia.edu參加一位名叫Ryan E . S . Charmley的討論（https://www.academia.edu/s/6e6f3bd794?source=link）時，在指出他的理論的明顯錯誤（他試圖統一相對論和其它的錯誤理論）的時候，我說：“如果你把錯誤的理論進行統一怎麽能指望得出正確的結果呢？”我讓他去看我的討論（https://independent.academia.edu/s/67e546bbfa?source=link），結果他去讀了我的文章後指出了我的文章中的上述錯誤。當我看到他所說的與奧維爾所說的一樣時，便意識到這裏可能是有問題，然後在稍微仔細一查，果然有漏洞。於是便對本文進行了修改，加進了相對加速度這一條件。

不過，這一發現也並不能完全否定本作者在2021年的分析的價值。這是一方麵因為如前麵提到的在自然界中存在著數不清的彼此之間由於引力或各種非引力因素造成的相互之間做著相對加速運動（不論加速度有多大），由此造成的能量的隨機的增加和減少是現有的與能量有關的理論體係的一大漏洞；另一方麵，更重要的是，2021年分析所揭示的問題的本質是如本文前麵指出的，愛因斯坦-普朗克公式（2）與人類現有的由運動速度決定的動能及作用力決定的勢能的能量理論體係之間存在的難以調和的數學矛盾。

。。。。。。

本文標題中的“第一個”不是指我發現的量子力學理論基礎的第一個問題，因為這已經不是我第一次指出量子力學理論基礎所存在的漏洞（參見【[5]】），也不是指量子力學理論基礎中最嚴重的問題，而是指人類開始用量子化的思維研究物理後的第一個缺陷。

 

 

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[[1]] Wikipedia. Planck postulate. Retrieved from: https://en.wikipedia.org/wiki/Planck_postulate.  Last edited on 4 August 2024, at 12:15 (UTC).

 

[[2]] Dai, R. (2021) The Random Energy Loss and Creation in a Nonexpanding Universe. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/350086785_The_Random_Energy_Loss_and_Creation_in_a_Nonexpanding_Universe

【[3]】戴榕菁（2021）能量不守恒及經典薛定諤貓？

【[4]】戴榕菁（2021）光的波動性導致能量不守恒及相對論的不足

【[5]】戴榕菁（2025）這幾年我否定和推翻的物理學和數學理論

 

[慕容青草]

本文英文版：https://independent.academia.edu/s/67e546bbfa?source=link