北京理工大学物理学院研究生导师：曾天海

导师信息来源：北京理工大学物理学院 2019-05-10　相关院校：北京理工大学

北京理工大学物理学院研究生导师曾天海介绍如下：

姓名：曾天海
所在学科：物理学院
职称：副高
E-mail：zengtianhai@bit.edu.cn

个人简历

1980-1984年，兰州大学，理论物理学士学位；

1988-1991年，吉林大学，原子分子物理硕士学位；

2001-2009年，本校，在职博士学位

工作经历

1984-1988年，南昌职业技术师范学院物理与电子系教师；

1991年至今（2018年3月）本校应用物理系（1991-2011）、物理学院（2011至今）教师。

1997年至今，副教授。从事大学物理实验课教学（1991-2003，2007至今）；先后讲授本系的本科电子线路（1994-1997，2004-2010），普物力学（2000-2003），理论力学（2001-2006）；工科电磁学（1999）；本系、学院研究生量子信息引论（2004-2016，2017与新教师合作），高等量子力学（2015-2016，2017与新教师合作）。

研究方向

近十年，探究量子力学的一些基本问题，例如，状态叠加原理是否与无处不在的相互作用有关？微观单个事件的系统的能量和动量的守恒律（这里简称为非统计的守恒律）能否引入量子力学？对实物粒子的双缝干涉，量子隧穿等量子现象，能否用接近直觉或经典物理观念的方式来解释？朗道的量子测量观念与狄拉克等人的主流观念有冲突，如何来解决？……

学术成就

我注意到一些可能是被人们忽视的小问题，如自由粒子不能从动能或动量本征态，按薛定谔方程演化为不同动能或动量的相干叠加态；对于电子的内禀自旋态，按不同正交基展开，似乎可以得到不同的叠加态，但并不能显出相干性，需要如Stern-Gerlach实验的较强的非均匀磁场，才能得到电子的两个自旋反平行的态与其两条路径态的纠缠态，也是相干叠加态；因此粒子必须与别的物体或场进行相互作用才能得到相干叠加态；测量也是有相互作用的。

将较大物体（或强场、环境）视为复合量子系统的一部分，从概念上说，大的物体与微观子系统（如氢原子中的质子和电子）的相互作用使这复合系统处于纠缠态（即不可以写成分别描述几个子系统的态矢的乘积或称直积的态；可以的就称为直积态），尽管许多情形的大物体的动能算符和相互作用能的形式复杂或未知，使中间演化过程难以或无法计算，但结果只有两类：纠缠态或直积态。朗道对此判断是一般不能得到直积态。我们可以认为一般得到纠缠态。顺便一说，朗道与栗弗席茨的非相对论量子力学，费曼的物理学讲义，狄拉克的量子力学等直到2000年的许多著作中都没有纠缠态的概念。

然后，再考虑大的物体在短时间内的状态近似不变，纠缠态近似写成大物体与微观子系统的直积态，微观子系统就近似地处于相干叠加态。这样，后做近似可以提醒自己，实际上相干叠加态是与大物体及相互作用有关的，因而状态叠加原理也该与相互作用有关。而先做近似，把大物体的状态看作近似不变，则使人们没有意识到相干叠加态与大物体和相互作用有关。人们认为粒子自身具有波动性或状态相干叠加性，说明一直到现在都没有认识到这点或不这样认为。

例如，一个基态 | g > 原子与微型光腔中的 n+1 个同频率光子共振相互作用，这个系统就处于近似等式 a|g>|n+1> + b|e>|n> 近似 = ( a|g> + b|e> ) |n> 左边的纠缠态，之所以能近似写成右边的直积态，是因为当 n 很大时，短时间内有光子数态 |n+1> 近似 = |n> ，这样原子就近似处于基态与激发态 |e> 的叠加态， a 和 b 为系数。当然， n 较小时，就不能写成直积态。

利用这类近似等式能说明，量子力学可以包容微观单个事件的系统的能量和动量的（非统计的）守恒律，并能说明与统计的守恒律不冲突。从近似等式的右边看，微观子系统的近似叠加态，对能量测量只满足统计守恒；而左边满足非统计的守恒律，即测量到 |g>|n+1> 态的能量与 |e>|n> 的相等。

可能只有曾谨言先生的著作中，提到微观单个事件的系统的能量和动量的守恒律。书中写了早期就有的一些实验验证，其中有1925年（量子力学诞生前2个月）Bothe和Geiger利用Compton散射来做的这类守恒律的验证，来反驳玻尔等人认为的，在微观世界也许只有统计守恒的观点，也与Born的统计解释相冲突。在我查阅的至少20多本中外量子力学著作中，由于这两类守恒律被认为是冲突的，使得这些书中都没有提到非统计的守恒律，或隐含认为量子力学还不能包容这类守恒律。

1954年Bothe与Born同获诺贝尔物理奖的成就毫无关系。Bothe的获奖演讲和一些书中都介绍了他与Geiger的守恒律的实验验证，而这不是获奖成就，因为与Born的统计解释相冲突。如此安排颁奖，应该是为将来解决这两类守恒律的冲突留下一条线索。

利用这种近似还可以对实物粒子的双缝干涉，量子隧穿等现象给出接近直觉或经典物理观念的方式来解释。我设想的实验（可能与别人的有雷同，但解释可能是独特的）是，1缝前后各放置一个探测器，来说明1缝前测到的粒子，在1缝后比2缝后测到的概率大，即以较大概率通过了1缝；然后，撤去缝后的探测器（否则，没有干涉图样），保留缝前的探测器，就可以挑选出在1缝前测到的，并在缝后的屏上探测到的那些粒子，我猜测这些粒子会形成的干涉图样。对2缝类似。（2017年8月，在昆明学院举办的全国量子力学年会的报告中提到）

实物粒子在1缝前被测到时为初始时刻，它与双缝物体相互作用，按薛定谔方程，粒子与双缝物体演化为纠缠态。当双缝为宏观物体时，其状态近似不变，纠缠态就近似写成直积态，粒子就近似处于两条路径的叠加态。屏与缝较近时，路径1的概率大，屏上会显示偏向1缝后的主极大的干涉图；较远时，两路径的概率接近，得到接近一般的干涉图。对2缝类似。（2次国际会议的海报展示中提到）

我参加过的国内会议，作了6次报告交流；2次国际会议（2017年1月，在新加坡南洋理工大学举办的量子力学90年会议；2017年7月，在清华大学举办的第九届全球华人物理学大会）分别做了海报展示。通过与国内外一些研究者的交流，调查了对这类近似等式是否认可的情况（多数都是当面的即时判断，也许他们仔细考虑后会改变看法）。与十多位国外研究者的交流中，有多数人认可（包括1999年诺贝尔物理奖得主Gerard’t Hooft，C. Monroe，Choo Hiap Oh，Da-Hsuan Feng, Tongcang Li等），少数人反对（Lar Brink瑞典退休教授，前诺贝尔物理颁奖委员会负责人，Dave Weiss 等）或不确定（2004年诺贝尔物理得主David Gross等）。有过交流的国内研究者中多数人不确定，其次是认可，少数是反对。

我注意到朗道的测量观念与主流的狄拉克的测量观念有所不同，对此有自己的观点。对不确定关系也有不同的解释。

以上介绍及以下文章中，难免有漏洞和错误，期望阅读者们指教和质疑。

论文情况

【1】曾天海，统计诠释和微观单个事件守恒律及态叠加原理的讨论，现代物理, （2017）, 7(1): 8-16。（http://www.hanspub.org/journal/mp）

【2】曾天海，狄拉克与朗道关于量子测量观念的冲突与部分兼容的探讨，现代物理, （2016）, 6(6): 177-182。（http://www.hanspub.org/journal/mp）

【3】曾天海，一类近似等式与单个粒子叠加态的概念性的讨论，大学物理, （2016）, 35(11): 20-23。（http://dxwl.bnu.edu.cn）

【4】Tianhai Zeng， How Does Wave Packet of a Free Particle Yield? Journal of Modern Physics, （2015）, 6, 863-868。( http://www.scirp.org/journal/jmp )

【5】Tian-Hai Zeng，Attempt at perfecting quantum mechanics based on interaction，arXiv 1307.1851（2013）。（文中有3处打印错误）( http://xxx.arxiv.org )

【6】Tian-Hai Zeng，New Understandings of Quantum Mechanics Based on Interaction，arXiv 1008.1691v2（2010）。( http://xxx.arxiv.org )

【7】CUI Jing-yun(崔景云), ZENG Tian-hai(曾天海), LOU Le-sheng(娄乐生)，Quality of correlation in quantum information， Journal of Beijing Institute of Technology, （2016）Vol. 25, No. 1，115-119。

【8】曾天海，王海雷，张向东，手征和运动介质界面异常光自旋霍尔效应, 物理，(2012) 41卷6期 382-386。

【9】ZENG Tian-Hai(曾天海), SHAO Bin(邵彬), ZOU Jian(邹健)，Effects of Intrinsic Decoherence on Information Transport in a Spin Chain，CHIN. PHYS. LETT. (2009) 26, 020313-1—020313-4。