EPR论证的哲学考虑.docx
《EPR论证的哲学考虑.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《EPR论证的哲学考虑.docx(18页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、EPR论证的哲学考虑一、EPR论证的起源与内涵人们通常把爱因斯坦与玻尔之间关于怎样理解量子力学的争论,看成是继地心讲与日心讲之后科学史上最重要的争论之一。就像地心讲与日心讲之争改变了人们关于世界的整个认知图景一样,爱因斯坦与玻尔之间的争论也蕴含着值得深化讨论的对理论意义与概念变化的全新理解以及关于世界的不同看法。有趣的是,他们俩人固然都对量子力学的早期发展做出了重要奉献,但是,爱因斯坦在最早基于普朗克的量子概念提出并运用光量子概念成功地解释了光电效应,以及运用能量量子化概念推导出固体比热的量子论公式之后,却从量子论的奠基者,变成了量子力学的最强烈的反对者,甚至是最尖锐的批评家。截然相反的是,玻
2、尔在1913年同样基于普朗克的量子概念提出了半经典半量子的氢原子模型之后,却成为量子力学的哥本哈根解释的奠基人。爱因斯坦对量子力学的反对,不是质疑其数学形式,而是对成为主流的量子力学的哥本哈根解释深感不满。这些不满主要体如今爱因斯坦与玻尔就量子力学的基础性问题展开的三次大论战中。他们的第一次论战是在1927年10月24日至29日在布鲁塞尔召开的第五届索尔未会议上进行的。这次会议由洛伦兹主持,其目的是为讨论量子论的意义提供一个最高级的论坛。在这次会议上,爱因斯坦第一次听到了玻尔的互补性观点,并试图通过分析理想实验来驳倒玻尔海森堡的解释。这一次论战以玻尔成功地保卫了互补性诠释的逻辑无矛盾性而结束;
3、第二次大论战是于1930年10月20日至25日在布鲁塞尔召开并由朗子万主持的第六届索尔未会议上进行的。在这次会议上,关于量子力学的基础问题仍然是很多与会代表所共同关心的主要论题。爱因斯坦继续设计了一个“光子箱的理想实验,试图从相对论来推翻玻尔的解释。但是,在这个理想实验中,爱因斯坦求助于本人创立的相对论来反驳海森堡提出的不确定关系,反倒被玻尔发现他的论证本身包含了驳倒本人推论的关键因素而放弃。当这两个理想实验都被玻尔驳倒之后,爱因斯坦固然不再怀疑不确定关系的有效性和量子理论的内在自洽性。但是,他对整个理论的基础能否坚实仍然缺乏信任。1931年之后,爱因斯坦对量子力学的哥本哈根解释的质疑采取了新
4、的态度:不是把理想实验用作正面攻击海森堡的不确定关系的武器,而是试图通过设计思想实验导出一个逻辑悖论,以证实哥本哈根解释把波函数理解成是描绘单个系统行为的观点是不完备的,而不再是证实逻辑上的不一致。在这样的思想主导下,第三次论战的焦点就集中于论证量子力学是不完备的观点。1935年发表的EPR论证的文章正是在这种背景下撰写的。从写作风格上来看,EPR论证既不是从实验结果出发,也不再是完全借助于思想实验来进行,而是把概念判据作为讨论的逻辑前提。这样,EPR论证就把讨论量子力学能否完备的问题,转化为讨论量子力学能否知足文章提供的概念判据的问题。由于这些概念判据事实上就是哲学假设,这就进一步把能否知足
5、概念判据的问题,推向了潜在地接受什么样的哲学假设的问题。例如,EPR论证在文章的一开场就开门见山地指出:“对于一种物理理论的任何严肃的考察,都必须考虑到那个独立于任何理论之外的客观实在同理论所使用的物理概念之间的区别。这些概念是用来对应客观实在的,我们利用它们来为本人描绘出实在的图像。为了要判定一种物理理论成功与否,我们不妨提出这样两个问题:1“这理论是正确的吗?2“这理论所作的描绘是完备的吗?只要在对这两个问题都具有肯定的答案时,这种理论的一些概念才可讲是令人满意的。3从哲学意义上来看,这段开场白至少蕴含了两层意思,其一,物理学家之所以能够运用物理概念来描绘客观实在,是由于物理概念是对客观实
6、在的表征,由这些表征描绘出的实在图像,是可想象的。这是真理符合论的最基本的形式,也反映了经典实在论思想的核心内容;其二,假如一个理论是令人满意的,当且仅当,这个理论既正确,又完备。那么,什么是正确的理论与完备的理论呢?EPR论证以为,理论的正确性是由理论的结论同人的经历的符合程度来判定的。只要通过经历,我们才能对实在作出一些推断,而在物理学里,这些经历是采取实验和量度的形式的。4也就是讲,理论正确与否是根据实验结果来断定的,正确的理论就是与实验结果相吻合的理论。但文章接着申明讲,就量子力学的情况而言,只讨论完备性问题。弦外之音是,量子力学是正确的,即与实验相符合,但不一定是完备的。为了讨论完备
7、性问题,文章首先不加证论地给出了物理理论的完备性条件:假如一个物理理论是完备的,那么,物理实在的每一元素都必须在这个物理理论中有它的对应量。物理实在的元素必须通过实验和量度来得到,而不能由先验的哲学考虑来确定。基于这种考虑,他们又进一步提供了关于物理实在的判据:“要是对于一个体系没有任何干扰,我们能够确定地预测即几率等于1一个物理量的值,那末对应于这一物理量,必定存在着一个物理实在的元素。文章以为,这个实在性判据尽管不可能包括所有认识物理实在的可能方法,但只要具备了所要求的条件,就至少向我们提供了这样的一种方法。只要不把这个判据看成是实在的必要条件,而只看成是一个充足条件,那末这个判据同经典实
8、在观和量子力学的实在观都是符合的。综合起来,这两个判据的意思是讲,假如一个物理量能够对应于一个物理实在的元素,那么,这个物理量就是实在的;假如一个物理理论的每一个物理量都能够对应于物理实在的一个元素,那么,这个物理学理论就是完备的。然而,根据现有的量子力学的基本假设,当两个物理量比方,位置X与动量P是不可对易的量即,XPPX时,我们就不可能同时准确地得到它们的值,即得到其中一个物理量的准确值,就会排除得到另一个物理量的准确值的可能,由于对后一个物理量的测量,会改变体系的状态,毁坏前者的值。这是海森堡的不确定关系所要求的。于是,他们得出了两种选择:要么,1由波动函数所提供的关于实在的量子力学的描
9、绘是不完备的;要么,2当对应于两个物理量的算符不可对易时,这两个物理量就不能同时是实在的。他们在进行了这样的概念阐述之后,接着设想了曾经互相作用过的两个系统分开之后的量子力学描绘,然后,根据他们给定的判据,得出量子力学是不完备的结论。EPR论证发表不久,薛定谔在运用数学观点分折了EPR论证之后,以著名的“薛定谔猫的理想实验为例,提出了一个不同于EPR论证,但却支持EPR论证观点的新的论证进路。出人意料的是,爱因斯坦却在1936年6月19日写给薛定谔的一封信中透露讲,EPR论文是经过他们三个人的共同讨论之后,由于语言问题,由波多尔斯基执笔完成的,他本人对EPR的论证没有充分表达出他本人的真实观点
10、表示不满。从爱因斯坦在1948年撰写的“量子力学与实在一文来看,爱因斯坦对量子力学的不完备性的论证主要集中于量子理论的概率特征与非定域性问题。他以为,物理对象在时空中是独立存在的,假如不做出这种区分,就不可能建立与检验物理学定律。因而,量子力学“很可能成为以后一种理论的一部分,就像几何光学如今合并在波动光学里面一样:互相关系仍然保持着,但其基础将被一个包罗得更广泛的基础所加深或代替。显然,爱因斯坦后来对量子力学的不完备性问题的论证比EPR论证更详细、更明确。EPR论证中的思想实验只是隐含了对非定域性的质疑,但没有明朗化。但就论证问题的哲学前提而言,爱因斯坦与EPR论证基本上没有本质性的区别。因
11、而,本文下面只是从哲学意义上把EPR论证看成是基于经典物理学的概念体系来理解量子力学的一个例证来讨论,而不准备专门阐述爱因斯坦本人的观点。二、玻尔的反驳与量子整体性玻尔在EPR论证发表后不久很快就以与EPR论文同样的题目也在(物理学评论)杂志上发表了反驳EPR论证的文章。玻尔在这篇文章中重申并升华了他的互补观念。玻尔以为,EPR论证的实在性判据中所讲的“不受任何方式干扰系统的讲法包含着一种本质上的含混不清,是建立在经典测量观基础上的一种理想的讲法。由于在经典测量中,被测量的对象与测量仪器之间的互相作用通常能够被忽略不计,测量结果或现象被无歧义地以为反映了对象的某一特性。但是,在量子测量系统中,
12、不仅曾经互相作用过的两个粒子,在空间上相互分离开之后,仍然必须被看成是一个整体,而且,被测量的量子系统与测量仪器之间存在着不可避免的互相作用,这种互相作用将会在根本意义上影响量子对象的行为表现,成为获得测量结果或实验现象的一个基本条件,进而使人们不可能像经典测量那样独立于测量手段来议论原子现象。玻尔把量子现象对测量设置的这种依靠性称为量子整体性whole-ness。在玻尔看来,为了明确描绘被测量的对象与测量仪器之间的互相作用,希望把对象与仪器分离开来的任何企图,都会违背这种基本的整体性。这样,在量子测量中,量子对象的行为失去了经典对象具有的那种自主性,即量子测量经过中所观察到的量子对象的行为表
13、现,既属于量子对象,也属于实验设置,是两者互相作用的结果。因而,在量子测量中,“观察的可能性问题变成了一个突出的认识论问题:我们不仅不能离开观察条件来议论量子现象,而且,试图明确地区分对象的自主行为以及对象与测量仪器之间的互相作用,不再是一件可能的事情。玻尔指出,“确实,在每一种实验设置中,区分物理系统的测量仪器与研究客体的必要性,成为在对物理现象的经典描绘与量子力学的描绘之间的原则性区别。8海森堡也曾指出,“在原子物理学中,不可能再有像经典物理学意义下的那种感悟的客观化可能性。放弃这种客观化可能性的逻辑前提,是由于我们断定,在观察原子现象的时候,不应该忽略观察行动所给予被观察体系的那种干扰。
14、对于我们日常生活中与之打交道的那些重大物体来讲,观察它们时所必然与之相连的很小一点干扰,自然起不了重要作用。另一方面,作用量子的发现,揭示了量子世界的不连续性。这种不连续性观念确实立,又相应地导致了一系列值得考虑的根本问题。首先,就经典概念的运用而言,一旦我们所使用的每一个概念或词语,不再以连续性的观念为基础,它们就会成为意义不明确的概念或词语。假如我们希望仍然使用这些概念来描绘量子现象,那么,我们所付出的代价是,限制这些概念的使用范围和准确度。对于完备地反映微观物理实在的特性而言,描绘现象所使用的经典概念是既互相排挤又互相补充的。这是玻尔的互补性观念的精神所在。有鉴于此,玻尔以为,EPR论证
15、根本不会影响量子力学描绘的可靠性,反而是揭示了根据经典物理学中传统的自然哲学观点或经典实在论来阐述量子测量现象时存在的本质上的不适用性。他指出:“在所有考虑的这些现象中,我们所处理的不是那种以任意挑选物理实在的各种不同要素而同时牺牲其他要素为其特征的一种不完备的描绘,而是那种对于本质上不同的一些实验装置和实验步骤的合理区分;事实上,在每一个实验装置中对于物理实在描绘的这一个或那一个方面的放弃这些方面的结合是经典物理学方法的特征,因此在此意义上它们能够被看作是相互互补的,本质上取决于量子论领域中准确控制客体对测量仪器反作用的不可能性;这种反作用也就是指位置测量时的动量传递,以及动量测量时的位移。
16、正是在这后一点上,量子力学和普通统计力学之间的任何比照都是在本质上不妥当的不管这种比照对于理论的形式表示可能多么有用。事实上,在适于用来研究真正的量子现象的每一个实验装置中,我们不但必将涉及对于某些物理量的值的无知,而且还必将涉及无歧义地定义这些量的不可能性。其次,就量子描绘的可能性而言,玻尔以为,我们“位于世界之中,不可能再像在经典物理学中那样扮演“上帝之眼的角色,站在世界之外或从“外部来描绘世界,不可能获得作为一个整体的世界的知识。玻尔把这种描绘的可能性与心理学和认知科学中对自我认识的可能性进行了类比。在心理学和认知科学中,知觉主体本身是进行自我意识的一部分这一事实,限制了对自我认识的纯客
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- EPR 论证 哲学 考虑
限制150内