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量子力學中的基本假設范文1
本書是基于作者們在巴基斯坦和沙特阿拉伯等國家多所大學中講授量子力學課程的講義基礎上寫成的。第1版于1999年出版。為了展現當代量子力學日益擴展的應用的最新發展，第2版增添了全新的3章，它們分別為雙態問題、量子計算和1+2維狄拉克方程對于石墨烯的應用。這些問題是當前許多實驗和理論工作都極為關注的典型問題。此外，還有一些章節做了較大改動，有的擴大了篇幅和添加了新的內容，有的經過了改寫變得更簡單和更清晰。各章的習題也均有不同程度的擴充。
全書內容分為21章：1.經典概念的崩潰； 2.量子力學概念；3.量子力學的基本假設； 4.量子力學中一些問題的求解； 5.簡諧振子；6.角動量；7.中心對稱場中的運動；8.碰撞理論；9.算符； 10.海森伯運動方程、不變性原理和路徑積分； 11.角動量和自旋；12.時間無關微擾理論；13.時間相關微擾理論；14.統計與不相容原理； 15.雙態系統；16.量子計算； 17.電磁場誘導的微擾； 18.形式散射理論； 19.S-矩陣和不變性原理； 20.相對論量子力學：狄拉克方程；21.1+2維狄拉克方程：對石墨烯的應用。
本書作者注重教學需要，敘述簡明，推導詳盡，書中給出了許多詳解例題，易懂、易理解和接受，是一部很好的教材。這本書對于數理學科的大學生、研究生和教師都有很好的應用價值。
量子力學中的基本假設范文2
關鍵詞：物理本體；物理實體；量子現象；主觀；客觀
基金項目：國家社會科學基金項目“量子概率的哲學研究”（16BZX022）
中圖分類號：N03 文獻標識碼：A 文章編號：1003-854X（2017）06-0054-06
一、引言
時間和空間是人類所有經驗的背景。除去存在的事物，時間、空間什么也不是，不存在只有一件事物的時間、空間，時空是事物之間相互關系的一個方面。
人類通過感性經驗認知的時空，稱作經驗時空；以科學原理和科學方法指導認知的時空是科學時空；牛頓時空、狹義相對論時空、廣義相對論時空、量子力學時空，是經驗時空的科學提升和科學發展，稱作物理時空①。物理時空是科學時空。描述現象實體的時空是現象時空，經驗時空、物理時空、科學時空均是現象時空。而未經觀察的“自在實體（物理本體）”所在時空，稱為“本體時空”?！氨倔w時空”是復數的②，因此，人類實質生活在復數時空中 。作為自然人，觀察者存在于“本體時空”，實時空是人類對時空認識的簡化③。
主體、客體、觀察信號是人類認知自然的三大基本要素④。一般“現象對觀察者的主觀依賴性”有其客觀原因，體現觀察信號的自然屬性對觀察者在認知中的影響。當把現象對觀察者的主觀依賴性轉化為時空的屬性后，就可以達到客觀描述物質世界⑤。所謂客觀描述就是理論計算與經驗及科學實驗結果相符。
考慮觀察信號的客觀作用并納入時空理論的科學建構之中，客觀描述物理現象，是物理學家的重要工作。一般，哲學認知中沒有明晰“觀察信號中介作用”的客觀地位，不管“機械反映論”，還是“能動反映論”，都自動將其融入“反映論”理論體系，尤其是前者，往往容易導致主觀唯心主義的滋生。
狹義相對論用光對時，考慮了光對建立時空的貢獻；牛頓時空是對時信號速度c趨于無窮大的極限情態；考慮引力場對建立時空的影響，引力時空是彎曲的，狹義相對論的平直時空是它的局域特例。從牛頓力學到狹義相對論再到廣義相對論，時空發生了變化，但主體與描述對象的關系沒有變，主體對客體的描述是客觀的。那么是否主體對認知對象完全沒有主觀影響？如果有，它如何產生，又如何消解，實現客觀描述物質世界？經典力學中，人類的處理方法是通過揭示“現象對觀察者的主觀依賴性”及其產生機理，在不同認知領域區分描述中可以忽略的和不可忽略的，能忽略的舍棄，不能忽略的轉化成時空的屬性，實現客觀描述；而從牛頓力學（或相對論力學）到量子力學，時空沒有變化，描述對象具有波粒二象性，“量子現象的主觀依賴性”更為突出。如何消解“量子現象對觀察者的主觀依賴性”，實現量子現象的客觀描述，一直是量子力學基礎討論的熱點。量子力學必須有自己的客觀描述量子現象的時空⑥。
量子力學時空是閔氏時空的復數拓展和推廣⑦，由此可以實現客觀描述量子世界。它與相對論時空有交集，也有異域。有因必有果，反之亦然，時間與因果關系等價⑧。量子力學中的非定域性，與能量、動量量子化及量子態的突變性相關聯。突變無須時間，導致因果鏈斷裂，與因果關聯的相互作用也被刪除，由此引進了類空間隔。平行并存量子態的出現，是不遵從因果律的量子力學新表現；當能量、動量和相互作用變得連續，宏觀時序得到恢復時，回到相對論時空，量子測量中“量子態和時空的坍縮”⑨ 是不同物理時空的轉換，希爾伯特空間只是它們的共同數學應用空間⑩。
時空不是絕對的，相對時空有更廣闊的含義，人類需要擴大對時空概念的認知，不同的認知層次有不同的時空對應，復數時空更為本質。人們不應該將所有領域的物理實體歸于某一時空描述，或者用一種時空的性質去否定另一種時空的存在。還是愛因斯坦說得好：是理論告訴我們能夠觀察到什么。當然，新的實驗事實又將告訴人們，理論及其對應的時空應該如何修改和發展。理論不同時空不同，時空具有建構特征。
二、時空的哲學認知與物理學描述
時空是哲學的基本概念，也是物理學的基本概念。哲學認為，時間和空間是物質的存在形式，既不存在沒有時空的物質，也不存在沒有物質的時空。笛卡爾指出，空間是事物的廣延性，時間是事物的持續性；康德認為，時空是感性材料的先天直觀形式；牛頓提出時間和空間是彼此分離，絕對不變的，強調數學的時間自我均勻流逝；萊布尼茨說，空間是現象的共存序列，時間與運動相聯系；黑格爾認為，事物運動的本質是空間和時間的直接統一。休謨認為，時、空上的接近和先后關系與因果性直接相關。中國的“宇”和“宙”就是空間和時間概念，它是把三維空間和一維時間概念同宇宙密切聯系在一起的最早應用{11}。
哲學具有啟示作用，但時空概念如果不與人的社會實踐、科學實驗、科學理論及其數學物理方法相聯系，就只能停留在形而上，無法上升為科學理論概念。
物理學中，空間從測量和描述物體及其運動的位置、形狀、方向中抽象出來；時間則從描述物體運動的持續性、周期性，以及事件發生的順序、因果性中抽象出來；空間和時間的性質，主要從物體運動及其相互作用的各種關系和度量中表現出來。描述物體的運動，先選定參照物，并在參照物上建立一個坐標系，一般參照物被抽象成點，它就是坐標系的原點；假定被描述物體的形體結構對討論的問題（或對參照物的時空）沒有影響，將物體抽象成質點，討論質點在坐標系中的運動及其相關規律，這就是物理學。由此，“時空是物質的存在形式”的哲學認知也就轉化為人類可操作的具體物理理論描述。
可見，時空的認知與人類的社會實踐、科學實驗、科學進步直接相關，離不開物理和數學方法的應用。笛卡爾平直空間、閔可夫斯基空間、黎曼空間都已作為物理學所依托的幾何學，在牛頓力學、狹義相對論、廣義相對論中得到了充分應用。由此，幾何學被賦予了物理意義。從牛頓力學到狹義相對論再到廣義相對論，時空發生了變化，但描述對象與觀察者之間的關系沒有變，描述是客觀的，并且描述對象都可抽象成經典的粒子，采用質點模型。量子力學不同，從牛頓力學（相對論力學）到量子力學，描述量子現象的時空沒有變化{12}，物理模型沒有變，但量子現象對觀察者有明顯的主觀依賴性，難以客觀描述微觀量子現象。深入分析，解決的辦法有兩種，一是更換物理模型的同時也改變物理時空，消除“量子現象對觀察者的主觀依賴性”，實現客觀描述微觀量子客體；二是改變時空的同時，保留“量子現象對觀察者的主觀依賴性”，將本體、認識、時空融為一體，主觀納入客觀，模糊主客關系。雙4維時空量子力學基礎采用了第一種方法。通過場物質球模型，把點模型隱藏的空間自由度釋放出來；在改變物理模型的同時，也改變了描述時空；將不是點的微觀客體自身的空間分布特性，轉化為描述空間的屬性，客觀描述量子客體。我們認為，第二種方法將主觀認識不加區分地“融入時空”，有損客觀性、科W性，量子力學時空必須是描述客觀世界的時空。物理時空需要建構。
三、牛頓絕對時空中“現象對觀察者的主觀依賴性”及其“消解”
眾所周知，物理學對物體運動狀態的描述，理應包含參照物和被描述物體自身的時空特征，而參照物和物體自身的時空特征，必須通過觀察發現。觀察需要觀測信號，物體運動狀態及其時空特征必然帶有觀測信號的烙印{13}。
“物理本體”不可直接觀察，我們觀察到的是“物理實體”{14}。參照物與研究對象都有自己對應的物理時空，牛頓力學時空應該是兩者的綜合，而不應該只是參照物的時空。但是，牛頓力學中光速無窮大，在討論物體運動時，又假設研究對象的時空結構對討論的問題沒有影響，忽略不計，于是，研究對象抽象成了質點，整個理論體系就只有與參照物聯系的時空了。
任何具體物體都不會是質點。當用信號去觀察它時，物體自身的時空特征與物體的運動狀態與觀察信號的性質、強弱和傳播速度相關。質點模型忽略物體自身的幾何形象及其變化，忽略運動及觀察信號對物體自身時空特征的影響，參照物也不例外。在從參照物到坐標系的抽象中，抽掉運動及觀察信號對參照物時空特性的影響，就是抽掉物體運動及觀察信號對坐標系時空特性的影響，就是抽掉人的參與對時空認知的影響{15}。牛頓力學時空與物體運動及觀察者無關，絕對不變，基于絕對不動的以太之上。所以，牛頓可以把時間和空間從物質運動中分離出來，時間和空間也彼此分割，空間絕對不變，數學的、永遠流逝的時間絕對不變{16}。哲學的時空演變成了可操作的物理時空。這是宏觀低速運動對時空的簡化與抽象，理論與宏觀經驗及計算相符。
相互作用實在論認為，現實世界是人參與的世界，對一個研究對象的觀察，離不開主體、客體、觀察信號三個基本要素。參照物和觀察對象的運動和變化及其時空屬性，與觀察信號的性質相關。牛頓力學中，不是沒有現象對觀察主體的依賴性，而是在理論的建立中認為影響很小，可以忽略不計。牛頓力學是“物理本體=物理實體”的力學{17}。這與宏觀經驗和科學實驗相符，在宏觀低速運動層次實現了主客二分，理論被看作是對客觀實在的描述。牛頓力學中，物質告訴時空如何搭建描述背景，時空告訴物質如何在背景中運動。二者構成背景相關。
牛頓時空是均勻平直時空，相對勻速運動坐標系間的變換是伽利略變換。物理定律在伽利略換下具有協變性，相對性原理成立。
四、狹義相對論中“現象對觀察者的主觀依賴性”及其“消解”
狹義相對論建立之前，洛倫茲就認為高速運動中物體長度在運動方向發生收縮{18}。這是他站在牛頓時空立場，承認以太及絕對坐標系的存在對洛倫茲變換所作的解釋。描述時空沒有變，“現象對觀察者出現了主觀依賴性”。自然現象失去了客觀性，這是一次認識危機，屬19世紀末20世紀初兩朵烏云之一。
狹義相對論不同，它考慮宏觀高速運動中觀察信號對物體時空特征的影響。愛因斯坦在“火車對時”實驗中，他用“光”作為觀察、記錄、認知物體時空特征的信號{19}；通過參照物到坐標系的抽象，論證靜、動坐標系K與K′“同時性”不同，靜、動坐標系運動方向時空測量單位發生了變化；將洛倫茲所稱“運動物體自身運動方向上的長度收縮”演變成坐標系時空框架的屬性，還原質點模型，建立相對論力學。實現了觀察者對觀察對象的客觀描述。
狹義相對論中質點的動量、能量、位置和時間都有確定值，質點的運動具有確定的軌跡，這一點與牛頓力學相同。
狹義相對論時空的另一重要物理意義是揭示了“物理本體”的客觀實在性。
牛頓力學缺少相對論不可直接觀察的靜能（m0c2，m0c）對應物，物理本體=物理實體，哲學上的抽象時空直接過渡到牛頓物理時空。
狹義相對論不一樣，每一個物體都有一個不可直接觀察的靜能（m0c2，m0c）對應物，它在任何靜止參考系中都是不變量，是物理實體背后的物理本體，物理本體不變，變的是mc2、mc對應的物理實體?！拔锢肀倔w”既不是形而上的（物自體），也不是形而下的（物體），是形而中的（靜能對應物）。它可以認知、可以理論建構，但又不可直接觀察。相對于牛頓，愛因斯坦相對論揭示了“物理本體”的真實存在性?！翱陀^物質世界”不是思維的產物。
狹義相對論中，物質告訴時空在運動方向如何修正測量單位，時空告訴物質如何長度收縮、時間減緩。時空具有相對性。
狹義相對論時空雖然也是均勻平直時空，但由于有上述“相對時空”的出現，時空度規與歐氏時空度規有明顯區別，所以稱為贗歐氏時空。
但狹義相對論仍然是只考慮光及光速的有限性對建立時空的影響，沒有考慮引力作用對建立時空的影響。如果考慮引力對時空的影響又如何呢？
五、廣義相對論中“現象對觀察者的主觀依賴性”及其“消解”
廣義相對論中有水星近日點進動問題和光走曲線的討論。站在牛頓平直時空的立場，觀察結果與理論計算不符。這不是儀器的精度不夠，也不是操作失誤，而是理論本身的問題。因為，牛頓力學也好，狹義相對論也好，討論引力問題，引力場對參照物和研究對象時空屬性的影響都沒有計入其中，而留在觀察者對“現象”的觀察、判斷之中，出現宇觀大尺度“現象對觀察者的主觀依賴性”。如果考慮引力場使時空發生彎曲，利用彎曲時空計算水星近日點進動和光走曲線現象，“現象對觀察者的主觀依賴性”就變成時空的屬性。“現象對觀察者的主觀依賴性”就得到了“消解”，觀察現象與理論結果就取得了一致。這里，物質使時空彎曲，時空告訴物質如何在彎曲時空中運動。廣義相對論實現了觀察者對觀察對象的客觀描述。
廣義相對論時空是彎曲的，時空度規是變化的。
六、量子力學中“現象對觀察者的主觀依賴性”及其“消解”
微觀客體具有波粒二象性，同一個電子，通過雙縫表現為波，而打在屏幕上又表現為粒子，電子集波和粒子于一身，“量子現象對觀察者的主觀依賴性”更為突出。經典力學中波動性和粒子性不能集物體于一身，量子力學與經典力學表現出深刻的矛盾。矛盾的產生，可能是描述微觀現象的時空出了問題。量子力學的研究領域是微觀世界，研究對象是微觀客體，不是經典的粒子，用以觀察的信號也不是連續的光，而是量子化了的光，通過光信號建立的時空應該與牛頓、相對論時空有所區別。而量子力學使用的還是牛頓時空、狹義相對論時空，時空沒有變，物理模型沒有變，而研究領域、觀察信號和研究“對象”變了。量子力學必須有自己對應的時空，將“量子現象對觀察者的主觀依賴性”，轉化為描述時空的屬性，實現客觀描述量子現象！ 雙4維時空量子力學就是為實現這一目標應運而生的。
現有量子力學“量子現象對觀察者的主觀依賴性”之所以難以消解，與量子力學中的點模型相關。許多量子現象與點模型隱藏的空間自由度有直接聯系，但點模型忽略了這些自由度對產生微觀量子現象的作用和影響。我們必須將隱藏的空g自由度還原于時空，才可能正確地認識、客觀描述量子現象。
可以公認，微觀客體不是點{20}，是一個有形客體，有一定的空間分布，不存在確定于某點的空間位置，這是客觀事實。理論上，牛頓時空幾何點位置是確定的，量子力學使用的是質點模型，0 維，位置也是確定的，牛頓時空可以精確描述質點的運動。那么微觀客體空間分布的不確定性如何處理？人們只好轉而認為點粒子在其“空間分布”區域位置具有概率屬性。微觀客體自身空間分布的客觀實在性在量子世界轉化成了一種主觀認知，賦予了微觀客體“內稟”的概率屬性，其運動產生概率分布，或稱其為概率波。
這是一個認識上的困惑，似乎量子力學描述失去了客觀實在性。這也是量子力學當今的困境。解決困難的方法是：（一）更換點模型，釋放點模型隱藏的自由度，展示“這些自由度對產生微觀現象的貢獻”；（二）建立適合量子力學自身的時空，將釋放的自由度植入其中，讓“量子現象對觀察者的主觀依賴性”變成量子力學時空自身的屬性。
雙4維時空量子力學的辦法是：（一）用“轉動場物質球”模型取代“質點”模型，釋放點模型隱藏的空間自由度；（二）將4維實時空M4（x）拓展到雙4維復時空W（x，k），且將“釋放的空間自由度――曲率k”作為雙4維復時空的虛部坐標；（三）4維曲率坐標將量子力學賦予微觀客體自身的概率屬性變成量子力學復時空的幾何屬性，場物質球自身的旋轉與運動產生物質波――物理波。
“場物質球”與“物質波”（類似對偶性假設）既是同一物理實在的兩種不同描述方式，更是微觀客體粒子性和波動性的統一，曲率的大小表示粒子性，曲率的變化表示波動性。場物質球的物質密度是曲率k的函數，因此，物質波既是場物質球的結構波又是場物質密度波。物質波不是傳播能量，而是傳播場物質球的結構或物質密度變化，可映射成實時空M4（x）的概率分布{21}，與實驗結果相一致。
這樣，點模型中“量子現象對觀察者的主觀依賴性”通過“釋放的自由度”轉變為時空W（x，k）的屬性，物質波傳播其中，量子現象是物質波所為。
研究表明，是量子測量引入的連續作用，使雙4維時空W（x，k）全域轉換到實時空M4（x），波動形態轉變成粒子形態（“相變”），球模型轉換成點模型，概率屬性內在其中，物質波自動映射成概率波，數學處理類似表象變換{22}。
簡言之，傳統量子力學，微觀客體簡化成質點，描述時空不變，人的主觀意識介入其中，將其空間分布特性――位置不確定性，變成點粒子的概率屬性，實現描述對象從客觀到主觀認知的轉變，具有位置不確定性的點粒子，其運動產生概率波；雙4維時空量子力學，微觀客體簡化成場物質球，“空間分布具體化為幾何曲率”，空間分布特性變成曲率坐標，仍然是從客觀到客觀，描述時空變成了復時空，曲率坐標在其虛部，場物質球的運動產生物質波――物理波。通過量子測量，物質波映射成概率波，球模型演變成點模型，顯示概率屬性，時空內在自動轉換，量子現象對觀察者的主觀依賴性消解在建構的時空理論中。具體論證方法是：
將靜態場物質球寫成自旋波動形式：Ψ0=е■，描述在復空間。ω0是常數，它的變化只與自身坐標系時間t0相關，全空間分布（物理本體所在空間）。設建在“靜態”場物質球上的坐標系為K0，觀察微觀客體從靜止開始作蛩僭碩，由洛倫茲變換：
微觀客體的運動速度不同，平面波相位不同。復相空間kμxμ即為物質波所在時空。物質波是物理波。
自由微觀客體的速度就是建在其上慣性坐標系的速度，慣性系間的坐標變換，隱藏速度突變――“超光速”概念，因為，連續變化會引進引力場破壞線性空間。不同慣性系中平面波之間，相位不同，類似量子力學中的不同本征態。這是相對論中的情形{24}。
但是，量子力學建立其理論體系時，把上述不同慣性系中的平面波（不同本征態，每一本征態則對應一慣性系），通過本征態突變躍遷假設（量子分割），切斷因果聯系，形成同一時空中“同時”并存的本征態的疊加。態的躍遷不需要時間，“超光速”（非定域），將類空間隔引入量子力學時空，破壞了原有的因果關系。疊加量子態的存在，是“違背”因果律在量子力學中的新表現。
量子力學時空顯然不是牛頓、狹義相對論時空，但量子力學卻誤認為量子躍遷引起的時空性質的變化是牛頓、狹義相對論時空中的特征，這當然會帶來不可調和的認知矛盾。
同一微觀客體，不同本征態“同時”并存的物理狀態，從整體看，是洛倫茲協變性在量子力學中的新表現。突變區“超光速”，是類空空間，“不遵從”因果律；釋放光子的運動在類光空間；而本征態自身在類時空間，微觀客體運動速度不能超過光速，需保持因果律，物質波討論的就是這一部分，就像相對論討論類時空間物理一樣。量子糾纏態將涉及到上述三種不同性質物理空間量子態的轉換，有完全合理的物理機制，不需要思維的特殊作用。不過，相對論長度收縮效應，將以物質波波長在運動方向上的收縮來體現。有了雙4維時空量子力學，量子力學與相對論就是相容的，光錐圖分析一樣適用。
相對論與量子力學的不同，關鍵在于認知層次發生了變化，光由連續場演變成了量子場。而我們用來觀察世界的光信號直接與時空相關，光的物理性質的變化，必然帶來物理空間性質的變化，帶來物理模型的變化，帶來量子力學時空W（x，k）與相對論時空M4（x）之間的區別，帶來對物質波――物理波的全新認知。我們預言，物質波有通訊應用價值{25}，但與量子力學非定域性無關。
《雙4維復時空量子力學基礎――量子概率的時空起源》的理論實踐表明，我們的工作是可取的{26}。結論是，量子力學中，物質告訴時空如何具有概率屬性，時空告訴物質如何作概率運動。量子現象對觀察者的主觀依賴性消解在對應的時空理論之中，實現了觀察者對量子現象的客觀描述。
雙4維時空是描述量子現象的物理時空，時空度規，無論實數部分，還是虛數部分，都是平直的{27}。
近年來，由于量子通訊技術的飛速發展，量子糾纏的物理基礎引起了人們的特別關注，波函數的物理本質，量子力學的非定域性討論十分熱烈?！傲孔蝇F象對觀察者的主觀依賴性”更是討論的核心。人們甚至被量子現象的奇異性迷惑了，特別是，有科學家甚至認為：“客觀世界很有可能并不存在”。世界是人臆造出來的？科學實在論者當然不能贊成！更加深入的探討，我們將另文討論。
按照曹天予的評論，《雙4維復時空量子力學基礎――量子概率的時空起源》值得關注{28}。雙4維復時空與弦論、圈論比較，最大優點是將時空拓展、推廣到了復數空間，數學沒有那么復雜，而物理學基礎卻更加堅實、清晰。
七、結論與討論
1.“現象對觀察者的主觀依賴性”普遍存在于人與自然的關系之中，融入時空的只能是物理實體對時空有影響的部分，時空具有建構特征。
2. 物質運動與時空的關系：牛頓力學中，物質告訴時空如何搭建運動背景，時空告訴物質如何在背景上運動；狹義相對論中，物質告訴時空如何修正測量單位，時空告訴物質如何在運動方向長度收縮、時間減緩；廣義相對論中，物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何在彎曲時空中運動；量子力學中，物質告訴時空如何具有概率屬性，時空告訴物質如何作概率運動。
3. 量子力學時空是平直的，其方程是線性的，而廣義相對論時空是彎曲的，其方程是非線性的{29}。量子力學與廣義相對論的統一，不能機械地湊合，它們的統一，必須從改變時空的性質做起，建立相應的運動方程，并搭起非線性空間與線性空間的相互聯絡通道。
注釋：
① 趙國求：《雙4維時空量子力學基礎》，湖北科學技術出版社2016年版，第5頁；Cao Tian Yu， From Current Algebra to Quantum Chromodynamics： A Case for Structural Realism， Cambridge： Cambridge University Press， 2010， pp.202-241.
② Rocher Edouard， Noumenon： Elementaryentity of a Newmechanics， J. Math. Phys.， 1972， 13（12）， pp.1919-1925.
③④⑥⑦⑩{13}{15}{17}{21}{22}{24}{25}{27} w國求：《雙4維時空量子力學基礎》，湖北科學技術出版社2016年版，第5、105、9、147、179、94、133―136、106、151、151、159、152、149頁。
⑤ 主觀與客觀：“客觀”，觀察者外在于被觀察事物；“主觀”，觀察者參與到被觀察事物當中。 辯證唯物主義認為主觀和客觀是對立的統一，客觀不依賴于主觀而獨立存在，主觀能動地反映客觀。
⑧ L?斯莫林：《通向量子引力的三條途徑》，李新洲等譯，上?？茖W技術出版社2003年版，第29―33頁。
⑨ 張永德：《量子菜根譚》，清華大學出版社2012年版，第29頁；趙國求：《雙4維時空量子力學基礎》，湖北科學技術出版社2016年版，第178頁。
{11} 馮契：《哲學大辭典》，上海辭書出版社2001年版，第1579―1582頁。
{12} 參見L?斯莫林：《物理學的困惑》，李泳譯，湖南科學技術出版社2008年版。
{14} 相互作用實在論中的基本概念：（1）物質：外在世界的本原。（2）基本相互作用：遍指自然力，有引力，電磁、強、弱等力。（3）自在實體：指未經觀察的“自然客體”（相互作用實在論中，自在實體作為物理研究對象時稱物理本體）。（4）現象實體：經過觀察，系統的、穩定的、深刻反映事物本質的理性認知物?，F象則表現自在實體非本質的一面。（相互作用實在論中，現象實體作為物理研究對象時稱物理實體）。（5）觀測信號：人類認知世界使用的探測信號。
{16} 參見伊?牛頓：《自然哲學之數學原理宇宙體系》，武漢出版社1996年版。
{18} 參見倪光炯等：《近代物理學》，上?？茖W技術出版社1980年版。
{19} 參見A?愛因斯坦：《相對論的意義》，科學出版社1979年版；愛因斯坦等：《物理學的進化》，周肇威譯，上?？茖W技術出版社1964年版。
{20} 坂田昌一：《坂田昌一科學哲學論文集》，安度譯，知識出版社2001年版，第140頁。
{23} 參見Guo Qiu Zhao， Describe Quantum Mechanics in Dual 4d Complex Space-Time and the Ontological Basis of Wave Function， Journal of Modern Physics， 2014， 5（16）， p.1684；趙國求：《雙4維時空量子力學基礎》，湖北科學技術出版社2016年版，第149頁。
{26} 參見Guo Qiu Zhao， Describe Quantum Mechanics in Dual 4d Complex Space-Time and the Ontological Basis of Wave Function， Journal of Modern Physics， 2014， 5（16）， p.1684；趙國求：《雙4維時空量子力學描述》，
《現代物理》2013年第5期；趙國求、李康、吳國林：《量子力學曲率詮釋論綱》，《武漢理工大學學報》（社會科學版）2013年第1期。
{28} 曹天予：《當代科學哲學中的庫恩挑戰》，《中國社會科學報》2016年5月31日。
量子力學中的基本假設范文3
10月9日，諾貝爾物理學獎答案揭曉，來自巴黎高等師范學院塞爾日?阿羅什（Serge Haroche）教授以及美國國家標準與技術研究院的大衛?維因蘭德（David Wineland）教授共同分享了這一殊榮，他們兩人的獲獎理由是分別發明了測量和控制孤立量子系統的實驗方法。
在諾貝爾獎委員會的新聞稿中，兩位獲獎者的成就被稱為“為實現量子計算機奠定了基礎?！币粫r間，量子計算機也成為了業界關注的焦點。
薛定諤的貓和諾貝爾獎
對于普通人來說，量子力學是個深不可測的概念。不過，隨著最近幾年科幻題材電影電視劇的風靡，“平行宇宙”、“平行世界”之類的詞匯開始被頻頻提及，而它正是出自量子力學的相關概念。
想要了解什么是量子計算機，那么首先需要了解“薛定諤的貓”這個量子力學中的經典假設。
1935年，奧地利著名物理學家，同時也是量子力學創始人之一的薛定諤設想出這樣一個實驗：一只貓被關進一個不透明的箱子里，箱子內事先放置好一個毒氣罐，毒氣罐的開關由一個放射性原子核來控制。當原子核發生衰變時，它會釋放出一個粒子觸發毒氣罐的開關，這樣毒氣釋放，貓就會被毒死。
根據量子力學的理論，在實驗者沒有開箱進行觀測時，原子核處于衰變和未衰變的疊加狀態，換言之，箱子里的貓既是活的也是死的，對于普通人來說，很難理解“既生又死”這樣的狀態，但這正是量子力學研究的領域。量子力學針對的是在微觀環境下的物理現象，在這一環境中，大家中學時候學習的經典物理學中的規律會突然失效，微觀世界是由另一套自然法則在操控，這也是為什么薛定諤的理想實驗中貓既能是活的也能是死的。
不過，一旦打開箱子，微觀實現就會出現“崩塌”，原子核的狀態就會確定下來，此時貓是生是死也隨之揭曉答案。
長期以來，由于不能實際觀測，量子力學僅僅停留在理論之上，而缺乏實踐的驗證。然而，今年兩位諾貝爾獎得主的成就正是在這方面取得了突破。他們各自通過精妙的實驗，使“測量和操控量子系統成為可能”，讓不打開箱子就能觀察貓的生死變成了可能。當然，更重要的是，它也使量子計算機的實現變得不再遙不可及。
不再是空想的量子計算機
所謂量子計算機是基于量子力學基本原理實現信息處理的一項革命性計算技術。1982年，美國物理學家費曼在一次演講中提出利用量子體系實現通用計算的想法，當時他發現，分析模擬量子物理世界所需要的計算能力遠遠超過了經典計算機所能達到的能力，而用實驗室中一個可控的量子系統來模擬和計算另外一個人們感興趣的量子系統會非常高效，量子計算機的概念也應運而生。
量子計算機與經典計算機不同之處在于，對于經典計算機來說，其基本的數據單位就是一個比特，相對應的一個比特不是0就是1，而對于量子計算機來說，一個比特可以同時表示0和1，這就意味著兩個比特就能表示00、01、10、11四種狀態。這樣，只要有300個量子比特，其承載的數據就能是2的300次方，這將超過整個宇宙的原子數量總和。簡而言之，量子計算機的運算能力將是目前經典計算機所無法比擬的。
前面的表述未免抽象，舉一個形象的例子：目前最好的多核處理器能夠解密150位的密碼，如果想要解密一個1000位的密碼，那么需要調用目前全球的計算資源才有可能實現。但是從理論上講，一臺量子計算機在幾個小時內就能解決這一問題。在量子計算機面前，目前世界上最復雜的密碼也會變得不堪一擊，這意味著互聯網上將不再有秘密可言，人類需要重新設立一套與現在完全不同的信息加密系統。
量子計算機的用處當然不只是破譯密碼，在大數據分析的時代，對計算機運算能力的要求正變得愈來愈高，從語義識別到人工智能，都需要倚仗計算機強大的運算能力才能完成，這也讓業界對于量子計算機的誕生充滿了期待。
不過，雖然理論上300個量子比特就能賦予計算機難以想象的運算能力，但現實與想象畢竟還存在不小的差距。根據清華大學交叉信息研究院助理研究員尹章琦的介紹，估算大概需要至少一萬個量子比特才能超越經典計算機的計算能力，“因為我們需要對計算過程進行糾錯，所以需要很多個物理比特才能獲得一個可容錯的邏輯比特。估計需要大概一千個邏輯比特運行Shor算法來超越經典計算機的計算能力，那么物理比特至少要高一個量級，甚至可能要高兩個量級”。尹章琦所從事的正是關于量子信息與量子光學的理論與實驗研究。
商業化的未來
在學界還在探討量子計算機可行性的時候，產業界已經迫不及待開始了實踐。早在2001年，IBM就曾經成功實現利用7個量子比特完成量子計算中的素因子分解法。
2007年，加拿大的D-Wave公司就了號稱全球第一臺商用量子計算機――采用16位量子比特處理器的Orion（獵戶座）。不過，Orion后迅速被業界潑了一盆冷水，業內人士稱，Orion并不是真正意義上的量子計算機，只是具備了一些量子計算的特性。
去年，D-Wave卷土出來，了全新的產品――D-Wave One，這一次它的處理器達到了128量子比特，比前代產品大大提升，一臺售價高達1000萬美元。但是，由于D-Wave對核心技術三緘其口，學術界無法得知關于其產品的更多信息，質疑之聲再起，因為目前能夠實現10量子比特已經是相當了不起的成就。
不過，即便質疑不斷，D-Wave還是成功拿到了第一張訂單，外國媒體報道，美國知名的軍備制造商洛克希德?馬丁已經購買了D-Wave的產品并且將其用在一些復雜的項目上，比如F-35戰斗機軟件錯誤的自動檢測。
不僅如此，D-Wave還在今年10月得到了來自貝索斯以及美國中情局下屬投資機構In-Q-Tel總計3000萬美元的投資。貝索斯的投資邏輯顯而易見，隨著現實世界的不斷互聯網化，他的野心自然是通過深度挖掘和分析亞馬遜積累的海量數據創造出更大的商業價值，而量子計算機正是實現這一切的基礎。
在D-Wave大出風頭的同時，老牌巨頭IBM也不甘落后，今年2月，IBM宣布在量子計算領域再次取得重大進展。新的技術使得科學家可以在初步計算中減少數據錯誤率，同時在量子比特中保持量子機械屬性的完整性。
量子力學中的基本假設范文4
關鍵詞: 農林院校 大學物理 高中物理 內容 比較與分析
1999年開始的新一輪基礎教育課程改革的力度是空前的,在課程理念、課程目標、課程內容、課程實施方式上進行全方位整體改革。為適應21世紀技術化社會的需要,我國基礎教育階段的物理課程在課程設置和教學內容等方面進行了調整和更新,在內容上體現了時代性、基礎性和選擇性。在農林院校,物理課程所涉及的物理學知識內容而言,主要包括力、電、原子、熱四部分。在知識的講述上,農林院校的講述方式是簡單介紹物理學基本原理,然后就介紹物理理論知識在農林科技及日?？萍贾械膽?、物理學在現代農業方面的應用,較少涉及公式的推導、數學計算等。
一、力學內容的比較和分析
農林院校大學物理課程力學部分講述了流體力學、振動和波(機械振動、機械波、聲波)。流體力學部分的主要內容有:液體的表面張力、液體的流動性質(液體的定常流動、連續性原理、伯努利方程)、液體的貓滯性質(牛頓勃滯定律、泊肅葉公式)、物體在貓滯液體中的流動(斯托克斯公式、雷諾數和流體相似率、離心分離技術)。振動和波的主要內容有:簡諧振動的特征及描述、阻尼振動和受迫振動、簡諧振動的合成、頻譜、機械波的產生和傳播、平面簡諧波、惠更斯原理、聲波、波的干涉、多普勒效應。此外,有些版本的教材如金仲輝(2000)、王海嬰(2000)均講述了牛頓力學和力學的基本定律,兩個版本都講述了質點運動狀態的描述、牛頓三定律、力學相對性原理、力學的三個守恒定律、剛體的轉動(簡述)。除此之外,王海嬰(2000)還講述了非線性力學(線性和非線性力學系統的特點、兩種確定性和兩種隨機性)、相對論力學(相對論運動學、狹義相對論動力學、廣義相對論)。刁崗(2001)對于力學基礎知識沒有專門介紹,在固體一章中涉及應變與應力、桿的彎曲等力學知識。高中物理共同必修中,沒有講述流體力學方面的知識,但是學生在初中物理中學習過浮力、壓強、壓力方面的知識,高中物理課程涉及的力學基礎知識,以及力的應用方面的知識,學生對于流體力學部分的學習應該不會有什么困難。振動和波這部分涉及的知識內容同工科大學物理大致相同,農林學院校對于聲波的講述有所加強。這部分內容的學習同樣是以牛頓力學為基礎的。
二、電磁學內容的比較和分析
農林院校大學物理電磁學部分涉及的物理學基礎知識同工科院?；疽恢?但是,在敘述上更精煉和簡單,內容更側重于物理知識在生物學、醫學中的應用,如靜電場的應用(靜電場處理種子、電暈放電處理種子、人工誘發閃電的應用、靜電噴農藥和靜電人工授粉)、磁的應用(磁場處理、磁性肥料、磁化水、磁法檢驗)、電磁波在農業上的應用、電容器與細胞電容、生物組織的電阻等,以及基爾霍夫定律及應用、直流電的醫學應用?；鶢柣舴虻谝欢傻奈锢肀尘笆请姾墒睾愣?基爾霍夫第二定律可以在高中全電路歐姆定律的基礎上引申得出。農林院校大學物理電磁學部分同高中物理課程的編排思想是一致的,涉及的電磁學知識提供了學生進一步學習所需要的物理學基礎知識。
三、光學內容的比較和分析
農林院校大學物理光學部分涉及光的干涉、衍射、偏振,光的吸收與散射等知識內容,在講述物理基礎知識時,更加側重于在生物學中的應用,如薄膜干涉的應用、夫瑯禾費圓孔衍射與生物顯微鏡、激光在現代農業和生物學中的作用、生物體發光的性質和實際應用、生物學研究中常用的光學儀器(光學顯微鏡、分光光度計、特種生物顯微鏡、電子顯微鏡)等。由此看到,農林院校大學物理光學部分同高中物理的編排思想基本是一致的,高中物理課程涉及的光學、原子物理的知識提供了學生進一步學習所需要的物理學基礎知識。
四、量子物理基礎知識內容的比較和分析
農林院校量子物理基礎知識部分涉及的內容主要有:第一,光的量子性(黑體輻射定律、光電效應實驗規律、愛因斯坦光子理論、愛因斯坦光電效應方程、光電效應的應用、光的波粒二象性);第二,量子力學初步(德布羅意波、不確定關系、薛定愕方程、勢阱和勢壘、氫原子光譜的規律性、泡利不相容原理、能量最小原理);第三,光譜分析(原子光譜、分子光譜、X射線譜及其應用);第四,激光的原理和應用醫學院校大學物理該部分講述了原子物理和量子力學基礎知識,原子物理中介紹了X射線(X射線的產生、X射線的強度和硬度、X射線譜、X射線的性質、X射線衍射、X射線的衰減規律、X射線的醫學應用)、原子核和放射性(原子核的角動量和磁矩、原子核的穩定性、放射性核素的衰變種類和衰變規律、射線與物質的相互作用、電離輻射防護、放射性核素在醫學上的應用)。量子力學基礎講述了玻爾的氫原子理論、德布羅意假設、物質波的統計解釋、不確定關系、波函數、薛定愕方程、勢阱與勢壘、原子結構理論(四個量子數、原子的殼層結構、分子結構)。此外,還介紹了相對論基礎(狹義相對論、廣義相對論)和混沌動力學基礎知識。高中物理對于相對論與量子物理的知識作了初步的介紹,使學生對此有一個感性的認識,而農林院校大學物理對于這部分內容的講述,是在高中物理已有知識基礎上的提高和擴展。高中物理涉及的激光、放射性同位素、核反應方程、衰變、半衰期、結合能、核裂變、鏈式反應、核聚變等知識,側重于從應用的角度展開物理知識,這同農林院校大學物理基本是一致的。
五、熱學內容的比較和分析
量子力學中的基本假設范文5
Abstract： In this paper， the Uncertainty Relation is used to calculate the lifetime of quark-gluon plasma， this method avoids the complicated theoretical derivation， and the physical meaning and physical process is very clear.
關鍵詞： 夸克-膠子等離子體；壽命；不確定性關系
Key words： quark-gluon plasma；lifetime；Uncertainty Relation
中圖分類號：O572.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）24-0324-01
0 引言
目前所探測到的物質的最小單元是夸克和輕子。強子由夸克組成，比如質子、中子和介子。為了滿足三夸克和雙夸克束縛態的泡利原理，必須給夸克引入色自由度?？淇酥g的相互作用就是通過膠子傳遞色荷來實現的，每一個味道的夸克都可以有三種顏色，由于色禁閉的要求，強子必須是色單態的，比如重子的夸克組成是全反對稱組合。
夸克-膠子等離子體是一種新的物質形態，夸克不再是以強子型的雙夸克或三夸克束縛態形式存在，夸克之間是完全漸近自由的?？梢源嬖诳淇伺c夸克之間，夸克與多夸克之間的色相互作用，這是一種多體夸克凝聚而成的新物質形態。這種物質形態被認為曾存在于宇宙大爆炸初期，從夸克物質演化的意義來講，研究夸克-膠子等離子體不僅對基本粒子物理研究意義重大，而且對于宇宙演化來講也具有重要意義。物理學家們正在嘗試著通過實驗裝置（高能重離子碰撞），把物質的溫度和密度在一個很小的時空區域內提升到宇宙大爆炸的初始階段。
1 利用不確定性關系計算夸克-膠子等離子體的壽命
高能重離子碰撞能夠將重離子撞擊的巨大能量瞬間聚集在一個很小的時空區域內，形成一個高能量密度體，其密度可達幾個GeV/fm3的量級。美國布魯海文國家實驗室（BNL）的相對論重離子對撞機（RHIC）能夠將金原子核加速到每核子100GeV，質心系能量可達2×19.7TeV。為了能在實驗室獲得更高的能量，歐洲核子研究中心（CERN）目前已經建成了大型強子對撞機（LHC），其可以產生3TeV每核子的質心系能量，對于鉛原子核Pb208，可達到3×208TeV的質心系能量。核粒子束迎頭相撞時，每秒鐘將會出現上千次的碰撞，每一次碰撞都能在相撞點上產生很高的溫度，大約能產生超過1012K的溫度，這相當于太陽溫度的1萬倍。夸克-膠子等離子體一旦產生就會迅速冷卻膨脹，所以其壽命極其短暫。通過量子力學的不確定性關系，可以推算出夸克-膠子等離子體的壽命。由自然單位制下的不確定性關系可知，系統的能量不確定度和時間不確定度之間有如下關系ΔEΔt？叟■ （1）
從相對論條件下夸克的動力學方程■？追=0，可以得到到核子內部三個夸克的總能量為E=■ （2）
下面我們將從產生夸克-膠子等離子體的臨界能量出發，來計算其壽命。利用不確定性關系計算物質的壽命在邏輯上是可行的，假設系統處于自由夸克態時，零質量夸克攜帶的總能量為E，當自由夸克物質開始冷卻并最終碎裂為強子物質后，自由夸克便不存在了，那么在這段時間間隔Δt內的能量不確定性就是ΔE=E-0。
取核子半徑R=0.8fm，由（1）式可知，出現夸克-膠子等離子體時每個初始核子的總能量為E=3π/R；2.3GeV。按照不確定性關系的最小值ΔEΔt=1/2，就可以計算出夸克-膠子等離子體的壽命為t0：10-10fm。由于取自然單位制，時間、能量、長度之間的量綱關系為[時間]=[長度]、[長度][能量]=1，再將費米長度換算為國際制單位就有夸克-膠子等離子體的壽命為t0：10-25s，這個計算值符合目前的理論值。
2 小結
利用測不準關系計算微觀物質系統的壽命在邏輯上是行之有效的，利用量子力學中的不確定性關系可以直觀、快速地計算出夸克-膠子等離子體的壽命。在物理教學的現代物理部分講解粒子物理的前沿進展，并利用簡單的量子力學原理獲得諸如系統壽命的一些物理量，不僅可以提升學生的學習興趣，還能拓寬學生的學習視野。
參考文獻：
[1]曾謹言.量子力學（卷I）[M].北京：科學出版社，2007.
量子力學中的基本假設范文6
關鍵詞:物理常數;光速;普朗克常數
基本物理常數是物理學中的一些普適常數，是人類在探索客觀世界基本運動規律的過程中提出和確定的基本物理常量。這些常數與自然科學的各個分支有著密切的關系，在科學理論的提出和科學試驗的發展中起著很重要的作用?；疚锢沓蛋ㄅｎD引力常數G、真空中的光速C、普朗克常數h、基本電荷e、電子靜止質量Me、阿伏伽德羅常數Na等。
物理學中許多新領域的開辟以及重大物理理論的創立，往往與相關基本物理常數的發現或準確測定密切相關。基本物理常數描繪和反映了物理世界的基本性質和特征，它們為不同領域的區分提供了定量的標準?；疚锢沓档臏y定及其精度的不斷提高，經歷了漫長的歷史時期，生動地反映了實驗技術和測量方法的發展與更新，現在，許多基本物理常數的精度已達10-6量級，有的甚至達到10-8～10-10量級。本文限于篇幅，僅以光速C和普朗克常數h為例來說明。
光速是光波的傳播速度，原與聲波、水波等的傳播速度類似，并不具有任何“特殊的”的地位。但細分析起來，光速也似乎確有一些特殊之處。其一是光速的數值非常大，遠非其他各種波動速度所能比擬；其二是光波可以在真空中傳播，而其他波動則離開了相應的彈性介質便不復存在，由此引來了關于以太（假想的彈性介質）的種種爭論。
1865年麥克斯韋建立了電磁場方程組，證明了電磁波的存在，并推導出了電磁波的速度C等于電流的電磁單位與靜電單位之比。1849年斐索用實驗測出光在空氣中的傳播速度為C=3.14858×108米/秒。分屬光學和電磁學的不相及的兩個傳播速度C電磁波與C光波之間出乎意料的驚人相符，使麥克斯韋立即意識到光波就是電磁波。于是，以C為橋梁把以前認為彼此無關的光學與電磁學統一了起來。同時，由于電磁波傳播依賴的是電磁場的內在聯系，無需任何彈性介質，使得“以太”的存在和不存在沒有什么差別，不需要強加在它身上種種性質。至此，光速C的地位陡然升高。
麥克斯韋電磁場理論揭示了電磁場運動變化的規律，統一了光學與電磁學，開創了物理學的新時代。但同時它也提出了新的更深刻的問題：麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系還是適用于一切慣性系。如果麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系，則不僅違背相對性原理，且該慣性系就是牛頓的絕對空間，地球相對它運動將受到以太風的吹拂，然而試圖探測其影響的Michelson-Mor1ey實驗卻得出了否定的結果。如果麥克斯韋方程組適用于一切慣性系，則根據伽利略變換得出的經典速度合成規律，在不同慣性系中的光速應不同，甚至會出現違背因果關系的超光速現象，也難以解釋。總之，對于麥克斯韋電磁場理論，伽利略變換和相對性原理之間存在著不可調和的深刻矛盾。直至1905年Einstein以相對性原理和光速不變原理為前提，并借助洛倫茲變換方程建立起狹義相對論之后，這一切矛盾和困惑才最終得以解決。
由此可見，真空中的光速C從光波的速度上升為一切電磁波的傳播速度之后，又進一步成為一切實際物體和信號速度的上限，并且在任何慣性系中C的取值都相同。C作為基本物理常數，提供了不可逾越的速度界限，從根本上否定了一切超距作用，成為相對論和新時空觀的鮮明標志，同時又成為是否需要考慮相對論效應的定量判斷標準。
1900年普朗克為解釋黑體輻射，提出諧振子能量不連續的大膽假設。1905年Einstein為解釋光電效應，把能量子假設推廣到電磁波，提出“光量子”。1924年德布羅意通過粒子與波的對比，假設微觀粒子也具有波動性，也就是波粒二象性，設其動量為p，則其德布洛依波長由下式絕定：pλ=h，這里h是一常量，叫普朗克常數，h幾乎處處出現，它宣告物理學新的研究領域——量子物理學誕生了。
量子物理學的進展表明，普朗克常數h是量子物理學的重要常數，凡是涉及量子效應的一切物理量都與它有關，h不僅必然成為微觀粒子運動特征的定量標準，而且成為劃分量子物理與經典物理的定量界限（正如C是劃分相對論與非相對論的定量界限一樣）。如果物理體系具有作用量綱的物理量與h可相比擬，則該體系的行為必須在量子力學的框架內描述；反之，如果物理體系具有作用量綱的物理量遠大于h，則經典物理學的規律就在足夠的精確度對該體系有效。普朗克常數h的深刻含義和重要地位，使之得以躋身基本物理常數之列。
普朗克常數h的一個意外而有趣的含義在于，它是一個直接關系到宇宙存在形式的基本常數。宇宙中廣泛存在著有形的物質與輻射，其間的能量交換（如物體發光或吸收光）遵從一條物理原理，即能量按自由度均分。如果不存在普朗克常數，即若h=0，則表明輻射與有形物質之間的能量交換可任意進行。由于輻射的自由度與頻率的平方成正比，隨著頻率增高，輻射自由度在數量上是沒有上限的。因此，輻射通過與有形物質的能量交換，將不斷地從有形物質中吸取能量，最終導致有形物質的毀滅。于是，整個宇宙只剩下輻射，沒有原子、分子，沒有氣體、液體、固體等，生命與人類當然無從談及。幸而普朗克常數h不為零，輻射的能量是不連續的，存在著ε=hv的能量臺階，波長越短頻率越高的輻射其能量臺階越高，在與有形物質的能量交換中越不起作用，相應的輻射自由度凍結，從而使有形物質與幅射的能量交換受到限制，兩者才能達到平衡，我們這個宇宙才能以當今豐富多采的形式存在下去。
下面介紹一下近代精確測量C和h的方法。
測量真空中光速的精確方法是，直接測量激光的頻率ν和真空波長λ，由兩者乘積得出真空光C。1972年，通過測量甲烷譜線的頻率與真空波長，得出真空中光速為c＝299792458±1.2米/秒。1983年第17屆國際計量大會規定新的米定義為：“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度?！庇捎诠馑偈嵌x，不確定度為零，從此不再需要任何測量，結束了300多年精密測量C的歷史。
h首先由普朗克給出，普朗克利用黑體輻射位移定律中的Wien常數b與k（Boltzmann常數）、C、h的關系，由b、k、C算出h，用實驗方法測定h則始于Millikan，他利用光電效應的實驗得出h，近代精確測定h的方法是利用Josephson效應，這是超導體的一種量子效應。
1900年，Thomson在總結以往幾百年的物理學時指出：“在已經基本建成的科學大廈中，后輩物理學家似乎只要做一些零碎的修補工作就行了；但是，在物理學晴朗天空的遠處，還有兩朵令人不安的烏云。”這兩朵烏云就是當時無法解釋的黑體輻射和Michel-son—MOrley實驗，正是它們引起了物理學的深刻變革，導致量子力學和相對論的誕生，與此同時出現了兩個基本物理常數h和C。
參考文獻
[1][美]威切曼著，復旦大學物理系譯，《量子物理學》，科學出版社，1978年
