哲学论文167620

量子力学中的哲学

【摘要】：介绍了量子力学及其相关的一些可能对哲学有帮助的问题，介绍量子力学对现代科学的观念带来的巨大的改变，和在哲学方面提出的一些问题，量子力

学的正统解释和计算主义的新解释。

【关键词】：量子力学；哲学；计算主义；量子纠缠

科学技术哲学是以人类对自然界的总体认识为基础，以科学技术作为主要研究对象，对科学技术的性质、发展，以及科学技术在社会大系统中的地位等所作的哲学探讨的理论体系。哲学理论思维较之科学理论思维来说在对世界的把握上就具有最高的概括性和最高的解释性。反过来，科学可以更好地利用哲学思想对其进行理论和技术的创新与实践。

“科学发展为哲学研究提供素材，哲学的发展启迪科学思维。”量子力学理论形式体系的建立，超前于人们对它本身的恰当解释。正是由于这种特殊性，量子力学自诞生之日起,各种不同观点、不同学派之间的争论就一直未曾间断。毫无疑问，对量子力学的解释，属于物理学研究的范畴。因此，换一种角度，从哲学上来看待这些争论，对于理解和认识量子力学，以及加深对哲学中的一些基本概念的理解，都具有重要的意义。

很多敏锐的科学家和哲学家都以自觉的意识到使得他们成功的最重要原因往往并不是那些具体专业中的直接性材料，而是对这些材料进行处理的方法。爱因斯坦曾经说过：“如果把哲学理解为在最普遍和最广泛的表达式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。可是，科学的各个领域对那些研究哲学的学者们也发生强烈的影响，此外，还强烈地影响着每一代的哲学思想。我们就根据这种观点来看看近百年来物理学的发展。”物理学家马克斯•玻恩说：“科学在每个时期都和当时的哲学体系互相影响，它向哲学体系提供观测事实，同时从它们得到思想方法。经典物理学所依靠的十九世纪的哲学，是深深地植根于休谟的观念之中。从它的哲学发展出两个体系，在经典物理后期支配着整个科学，这就是批判哲学和经验论。”“每一个现代物理学家，……都深刻地意识到自己的工作是同哲学思想错综地交织在一起的，要是对哲学文献没有充分的知识，他的工作就会是无效的。在我自己的一生中，这是一个最主要的思想。”这些学者们虽然在表达上不尽相同，但他们认识的实质是相同的：即科学与哲学之内在融合的。

量子理论从1900年普朗克提出黑体辐射假设，再经过许多科学家的工作，到1926年薛定谔（Schrodinger）建立了量子力学的基本方程，后又经许多年的阐释和不断完善，构建了一个与经典世界根本不同(更加丰富与奇异)的并经受实验检验的富有成效的崭新理论。在对时间、空间、客观实在等基本观念及其运动规律的理解和表述方式上同相对论一道构成对经典观念的深刻革命。

1．测不准关系

量子力学已经成为了物理世界知识的中心部分，然而正如费曼说没有人理解量子力学，因为量子力学所描述的世界与我们人类的理性的常识相距太远。也正应为如此，量子力学也引发了人类对于世界认识的新的哲学思考。

量子力学首先带给人们巨大冲击的是它的测不准关系。测不准关系是量子力学中的基本关系，它反映了微观粒子的波粒二象性。坐标和动量就是一组有对易关系的算符，△x△p≥h/4π, ，这是坐标和动量的测不准关系。这个公式表明，我们不可能同时准确的测量出一个粒子的坐标与动量。这个看似简单的关系却引起了人们极大注意，非决定论在这里取代了决定论。“事实上描写所有物质的量子力学的全部理论都取决于不确定原理的正确性。由于量子力学是这样一种成功的理论，我们对于不确定性原理的信任也就加深了。”量子力学彻底抛弃了关于将来的决定论的观点，物理学出现了本质上的不确定性。希腊第一个哲学著作家阿那克西曼德(Aaximander)说:“真正的存在物不可能具备任何确定的属性,否则它也会和其它一切事物一样是被产生出来和必定灭亡的了,......这个不朽的永恒的本原被命名为‘不确定者'(perin),这个在不确定者身上、在万物母腹中的终极统一,人们只能用否定的方式称谓它”。

微观粒子具有波粒二象性，并不是说一个粒子既是波又是粒子，而是说它既不是波也不是粒子。微观粒子有时候表现的像波，有的时候表现的像粒子，它表现的像什么取决于观察者以什么样的方式去观察它。也就是说，假设有客观实在这种东西的话，如果他被思维观察到了，那么它也已经被改变了。这或许可以对认识论带来一些比较有依据的观点。

微观粒子的波粒二象性并不是一个硬币的两个面，它们之间的界限是模糊的，并且可以和精神与物质的关系作一下类比。波粒二象性使人想起了精神——肉体的二重性，又是一种软件——硬件的二重性。玻姆说：“习惯上把世界分成主体与客体，内心世界与外部世界，肉体与灵魂，这种分法已经不恰当了。”这样，我们不必再局限于分析还原的原子论，用一种强烈的整体观来看这个世界，打破了人们的常识所珍视的关于实在性质的概念。量子因素也挣脱了因果链，因为根据量子论，在没有因的情况下也可能有果。量子论使得原因与结果之间的界限模糊了，将强烈的整体观念引入了我们的世界观。

在经典力学中，质点的状态用坐标和速度来描写，质点的运动方程就是我们所熟知的牛顿运动方程。而在量子力学中，微观粒子的状态则用波函数来描写，决定粒子变化的方程不再是牛顿运动方程，而是薛定谔方程。▽²ψ(x，y，z)+(8π²m/h²)=[E-U(x，y，z)]ψ(x，y，z) 首先对它做出解释的是玻恩，他的解释被称作哥本哈根诠释，也被称作量子力学的正统解释，即波函数代表的是物质出现的几率。这个解释极大地冲击了人们的世界观，确定性被不确定性代替，物体的轨迹被几率代替，微观、物质如电子像幽灵一样没有了轨迹，可以在任何可能的位置出现，我们只能给出它在某处出现的概率。

现在，根据概率公设，对于一个处于任意态｜a〉的体系中的量Q作一次测量，理论并不能预言一个确定的值，而只能以概率｜〈a｜q k〉｜2预言所有的值q k。有些物理学家已经发现量子力学的这个方面是难以接受的。薛定谔通过下面的例子说明了这个推论的本质。试考虑一只猫关在一个封闭的盒子内，盒子上有一个用极化晶体遮住的孔，当一束由两个垂直极化分量构成的光射来时，一个分量将被吸收，而另一个分量将通过这个孔，扣动光子枪的扳机，使枪击发，射向盒内的猫。现在有单个光子通过孔进入盒内。按照量子力学，击发枪机，光子（只作为一个整体）有50%的机会通过晶体，进入盒内，把猫射死，即量子力学不允许人们知道这只猫是已经被杀死了还是没有杀死，除非人们打开盒子才能发现猫的死活。

这个结论是量子力学的一个严格推论。哥本哈根学派把这个结论视作我们所能期望得到的答案，并且相信量子力学告诉了我们所有我们将能知道的东西。另外，这种态度还是一种哲学，亦即是我们关于物理理论应该是什么的信念，这也是爱因斯坦和哥本哈根学派之间争论的根源。

量子力学的哥本哈根解释由于带给了人们观念上的巨大冲击，也招来很多的反对