[论文解读] Phenomenological and ontological models in natural science

M. V. Lokajíček|ArXiv.org|Oct 17, 2007

Quantum Mechanics and Applications参考文献 8被引用 5

一句话总结

本文主张，现代物理学中的现象学模型——尽管在插值中有效——在外推时失效且缺乏本体论基础，因此应倡导与感官经验及逻辑一致性相符的本体论（机制性）模型。文章批判了哥本哈根诠释和夸克模型的非直观性与形而上学上的可疑性，提出一种基于隐变量的、类夸克的模型，通过集体的、与距离相关的相互作用来解释强子碰撞与共振态的形成。

ABSTRACT

The observation of the nature and world represents the main source of human knowledge on the basis of our reason. At the present it is also the use of precise measurement approaches, which may contribute significantly to the knowledge of the world but cannot substitute fully the knowledge of the whole reality obtained also with the help of our senses. It is not possible to omit the ontological nature of matter world. However, any metaphysical consideration was abandoned when mainly under the influence of positivistic philosophy phenomenological models started to be strongly preferred and any intuitive approach based on human senses has been refused. Their success in application region has seemed to provide decisive support for such preference. However, it is limited practically to the cases when only interpolation between measured data is involved. When the extrapolation is required the ontological models are much more reliable and practically indispensable in realistic approach.

研究动机与目标

• 挑战现代物理学中现象学模型的主导地位，尤其是在量子力学与粒子物理学中的应用。
• 论证现象学模型虽在插值中有效，但在外推时失效且缺乏本体论一致性。
• 主张本体论模型——基于现实、感官经验的理解——对于真正的科学进步至关重要。
• 质疑夸克的物理实在性，并提出一种基于预先存在的共振态与类夸克的替代模型。
• 倡导以逻辑与本体论一致的替代方案，取代非直观、纯数学驱动的模型。

提出的方法

• 分析可证伪性原则在容许多种未经证实但合理的理论并存时的局限性。
• 将现象学模型（如量子色动力学、哥本哈根诠释）与基于因果性、感官经验基础的本体论（机制性）模型进行对比。
• 将强子碰撞数据重新解释为预先存在的共振态（部分子）的证据，而非自由夸克的存在。
• 提出一种隐变量模型，其中强子包含高度激发、强束缚的类夸克，形成瞬态部分子结构。
• 将喷注形成建模为高度激发共振态的逐级衰变，而非夸克相互作用。
• 要求对强相互作用提出新描述，其作用依赖于距离并具有集体性，而非依赖于具有神秘结合特性的点状夸克。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何现象学模型尽管在插值中成功，却在外推时失效？
• RQ2 本体论模型是否能为理解量子现象提供比纯粹现象学模型更可靠、更直观的基础？
• RQ3 夸克的存在是否具有物理依据，还是仅仅是缺乏本体论实质的数学构造？
• RQ4 强子共振态与碰撞中产生的次级粒子是否可能是预先存在的结构，而非由夸克相互作用产生？
• RQ5 是否存在一种替代模型，可在不依赖自由夸克或非直观的束缚机制的前提下，解释喷注形成与强子产生？

主要发现

• 现象学模型虽在插值中有效，但在外推时不足且可能具有误导性。
• 哥本哈根诠释缺乏现实的、本体论的基础，应由隐变量模型取代。
• 尽管经过数十年的高能碰撞实验，仍无直接实验证据表明自由夸克存在。
• 夸克的行为——如束缚与强子化——难以直观理解，可能源于数学构造而非物理现实。
• 基于预先存在的高度激发共振态（部分子）与强束缚类夸克的替代模型，可通过逐级衰变解释喷注形成。
• 需要对强相互作用提出新描述，其作用具有集体性且依赖于距离，而非依赖于具有神秘结合特性的点状夸克。