光能的混乱---量子力学的第一个先天不足

戴榕菁

1. 普朗克的黑体实验及爱因斯坦公式

1900年普朗克根据他的黑体实验提出黑体辐射出的光能与频率成正比【[1]】：

E=nhν （1）

其中E是光能，n是正整数，h是普朗克常数，ν是光的频率。

1905年爱因斯坦根据（1）式提出光量子（即光子photon）的概念，并指出每个光子的能量为：

E=hν （2）

从某种意义上说，爱因斯坦的光量子理论正式开启了有关量子的学说，即量子力学，他本人也因为该理论对光电效应的解释而获得1921年的诺贝尔物理学奖。与之相应地，（2）式也被称为爱因斯坦公式或爱因斯坦-普朗克公式。

2. 爱因斯坦-普朗克公式与随机红蓝移

假如具有任意引力场影响（即有着任意多个引力源）的真空中有两个做任意相对运动的物体A与B中的一个物体A向物体B发出一束光并击中物体B的话，假设该束光离开物体A时的频率为ν₁，而击中物体B时的频率为ν₂。因为A与B在真空中做任意的相对运动且一般而言具有相对加速度a，所以当该束光击中B时一般来说会发生红移或蓝移，也就是说一般而言ν₁ ≠ν₂。

这里要注意，一般而言，上面所谓的红移或蓝移指的是对比参照系A与B而言。假如A与B均作云速运动，那么从参照系A来看光线的频率一直是ν₁而从参照系B来看该光线的频率一直是ν₂。也就是说在各自的参照系中红移或蓝移并没有发生。这里还需要额外指出一点，牛顿力学通常也假设一般引力（如太阳的引力）对光速的影响可以忽略。相对论只不过把光速不变更加一般化和绝对化，假定光速不但不受任何引力的影响而且对任意观察者都绝对不变（尽管爱因斯坦本人在他1912年的文章中还给出了计算光速随引力变化的公式）。

现在如果A与B之间存在着一定的加速度的话。那么，当A是朝着B做减速运动的话，B会看到光线做红移，这时按照公式（2）B会看到光线的能量在减少；而当A朝着B做加速运动的话，B会看到光线做蓝移，这时按照公式（2）B会看到光线的能量在增加。

乍听起来，这似乎很合理，但是，1）加速运动并不一定需要引力作用。假设A与B处于零重力的真空中，A是一只加速飞向B的火箭，B同样会看到光线离开A之后的能量不断增加，尽管光速本身并没有什么大的变化。不仅如此，此时光线已脱离了A且光速远大于A的速度，所以它已不受A的影响。这种能量变化的本身在现有的理论体系中是无法匹配的。也就是说在没有任何外力作用的前提下，该束在真空中运行的光在击中任何物体B之前其能量是不守恒的。

考虑到在自然界中存在着数不清的彼此之间由于引力或各种非引力因素造成的相互之间做着相对加速运动（不论加速度有多大）的物体，由此造成的能量的随机的增加和减少是现有的与能量有关的理论体系的一大漏洞。

3. 结论

由以上的分析我们可以非常确定地说，作为量子力学的开门公式的爱因斯坦-普朗克光能公式（2）与能量守恒律之间存在着一种不和谐。。。。

产生上述不和谐的原因是（2）本身不具备运动学因素，因此当把它放到需要用到运动学分析的环境中时，便与人类现有的由运动速度决定动能及作用力决定势能的能量理论体系发生了矛盾。所以，我们这里观察到的不和谐既是量子力学的一个先天不足，更是人类现有的与能量有关的理论体系的一个缺陷！

4. 讨论

2021年初我曾指出【[2],[3],[4]】，假如自然界（当然包括人类世界）中两个在真空中做任意相对运动的物体A与B中的一个物体A向物体B发出一束光并击中物体B的话，假设该束光离开物体A时的频率为ν₁，而击中物体B时的频率为ν₂。因为A与B在真空中做任意的相对运动，所以当该束光击中B时一般来说会发生红移或蓝移，也就是说一般而言ν₁ ≠ν₂，也就是说在没有任何外力作用的前提下，在真空中运行的光在击中任何物体之前其能量是不守恒的。

最近因又接到Cambridge Scholar Press的邀我提交新书Proposal的Email，我就又着手将我放置了几个月的把2024年出版“When Philosophy Is Disparaged”一书扩展的工作。其间想到了要把我在2021年讨论红蓝移产生的光能异常性和我后来几年里讨论的量子力学存在的问题联系在一起，于是便有了本文。遗憾的是，在这过程中我没有对2021年的上述分析中再进行仔细检讨，从而忽视了其中所存在的问题。

但是，如最近有多名读者指出，我的2021年的分析对于单纯惯性系中的运动不成立。其原因是在两个做惯性相对运动的参照系中，上述的红蓝移并没有发生。。。。在意识到这个问题后，我对本文的最初的内容进行了修改。

5.结束语

最先指出本文所依据的2021年的分析存在漏洞的是一位名叫奥维尔的职业网军。鉴于我过去多年里对常来捣乱的各类网军的本能的反感，我没有把他的评论当回事。但是，后来在academia.edu参加一位名叫Ryan E . S . Charmley的讨论（https://www.academia.edu/s/6e6f3bd794?source=link）时，在指出他的理论的明显错误（他试图统一相对论和其它的错误理论）的时候，我说：“如果你把错误的理论进行统一怎么能指望得出正确的结果呢？”我让他去看我的讨论（https://independent.academia.edu/s/67e546bbfa?source=link），结果他去读了我的文章后指出了我的文章中的上述错误。当我看到他所说的与奥维尔所说的一样时，便意识到这里可能是有问题，然后在稍微仔细一查，果然有漏洞。于是便对本文进行了修改，加进了相对加速度这一条件。

不过，这一发现也并不能完全否定本作者在2021年的分析的价值。这是一方面因为如前面提到的在自然界中存在着数不清的彼此之间由于引力或各种非引力因素造成的相互之间做着相对加速运动（不论加速度有多大）的物体，由此造成的能量的随机的增加和减少是现有的与能量有关的理论体系的一大漏洞；另一方面，更重要的是，2021年分析所揭示的问题的本质是如本文前面指出的，爱因斯坦-普朗克公式（2）与人类现有的由运动速度决定动能及作用力决定势能的能量理论体系之间存在的难以调和的数学矛盾。

。。。。。。

本文标题中的“第一个”不是指我发现的量子力学理论基础的第一个问题，因为这已经不是我第一次指出量子力学理论基础所存在的漏洞（参见【[5]】），也不是指量子力学理论基础中最严重的问题，而是指人类开始用量子化的思维研究物理后的第一个缺陷。

[[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）能量不守恒及经典薛定谔猫？

【[4]】戴榕菁（2021）光的波动性导致能量不守恒及相对论的不足

【[5]】戴榕菁（2025）这几年我否定和推翻的物理学和数学理论