[论文解读] Double Solution with Chaos: Dynamic Redundance and Causal Wave-Particle Duality

Andrei P. Kirilyuk|ArXiv.org|Feb 4, 1999

Quantum Mechanics and Applications参考文献 13被引用 16

一句话总结

本文提出了一种基于两个相互作用、物理真实的原场（一个电磁场，一个引力场）的因果完备、非线性量子力学，其非线性振荡（量子拍）产生时空离散性、波粒二象性及不可约时间，通过动态冗余实现。关键成果是从非微扰、动力学约化过程中推导出玻恩概率法则与量子不确定性的根源，完整实现了德布罗意双解理论的混沌机制。

ABSTRACT

A system of two interacting, physically real, initially homogeneous fields is considered as the simplest basis for the world construction in which one of them, a 'protofield' of electromagnetic nature, is attracted to another protofield, or medium, responsible for the eventually emerging gravitational effects. The interaction process is analysed within the generalised 'effective (optical) potential method' in which we avoid any usual perturbative reduction. It then appears that for generic system parameters the protofields, instead of simply 'falling' one onto another and forming a fixed 'bound state', are engaged in a self-sustained process of nonlinear pulsation, or 'quantum beat', consisting in unceasing cycles of self-amplified auto-squeeze, or 'collapse' ('reduction'), of a portion of the extended protofields to a small volume followed by the inverse phase of extension. Centres of consecutive reductions form the physical 'points' of thus emerging, intrinsically discrete space, and each of them is 'selected' by the system in a causally random fashion among many equally possible versions (or 'realisations'). This is a manifestation of the dynamic redundance forming the unified basis of dynamically complex (chaotic) behaviour of any real system with interaction (physics/9806002). The sequence of reduction events constitutes the elementary physical 'clock' of the world providing it with the unceasing, intrinsically irreversible time flow. The complex-dynamical quantum beat process in the system of two interacting protofields is observed as the massive elementary particle (like the electron) which naturally possesses the property of physically real wave-particle duality completing the double solution concept of Louis de Broglie (see also quant-ph/9902016, gr-qc/9906077).

研究动机与目标

• 发展一种因果完备、非微扰的量子力学框架，以解决哥本哈根诠释的不完备性。
• 解释波粒二象性的起源并非作为公设，而是作为非线性、自持原场动力学的涌现性质。
• 通过相互作用原场的瞬态、中间实现态中的强度分布，动态推导出玻恩概率法则。
• 通过混沌约化序列，将量子行为与动态涌现的、不可逆的时间流统一起来。
• 提供一种物理真实、动力学根基坚实的解释，说明量子化、局域化与量子不确定性的成因，无需人为假设原则。

提出的方法

• 采用广义的‘有效（光学）势方法’，在不进行微扰约化的前提下，分析两个物理真实、初始均匀的原场之间的相互作用。
• 将系统建模为一种自持的非线性振荡——‘量子拍’——涉及原场部分的自压缩（约化）至小体积，随后再膨胀。
• 将连续约化事件的中心识别为物理上真实、内在离散的空间点，其选择在等价实现中具有因果性与随机性。
• 引入‘动态冗余’作为相互作用系统中复杂混沌行为的普遍机制，源于未约化的相互作用动力学。
• 从中间均匀实现态的态函数推导出概率振幅 Cj，通过 Ψ0(qj) ≡ Cj 将其与系数 cji 关联。
• 通过证明实现态涌现的概率分布与瞬态、准自由态中的强度分布一致，建立广义的玻恩规则。

实验结果

研究问题

• RQ1 波粒二象性如何从一个根本上动力学的、非微扰的过程中涌现，而非作为公设？
• RQ2 在因果完备、物理真实的量子理论中，量子不确定性和玻恩概率法则的根源是什么？
• RQ3 不可约的、内在的时间如何从相互作用原场的动力学中涌现？
• RQ4 粒子的离散性与物理量的量子化能否从连续的、非线性场相互作用中推导而出？
• RQ5 动态冗余如何在基本物理系统中引发混沌行为与自组织复杂性？

主要发现

• 两个物理真实的原场之间的相互作用导致一种自持的非线性振荡——‘量子拍’——涉及场部分的重复自压缩与再膨胀。
• 连续约化事件的中心形成物理真实、内在离散的空间点，每个约化事件在等价实现中以因果性与随机性方式选定。
• 单个实现的概率振幅 Cj 由中间均匀实现态的态函数推导得出，得到广义的玻恩规则：αj = |Cj|² = 1/Nℜ。
• 系统内在的连续性与动态边界条件阻止了任意的几何初始条件，代之以在过渡实现态中动态涌现的‘初始时刻’。
• 约化事件的混沌序列构成一个物理上真实、基本的时钟，产生持续不断、内在不可逆的时间流。
• 整个框架为波粒二象性、量子化、局域化与量子不确定性的成因提供了因果完备、非线性且动力学根基坚实的解释，通过动态混沌完整实现了德布罗意双解理论。