浅析不确定性原理的哲学内涵

浅析不确定性原理的哲学内涵

摘要：不确定性原理作为量子力学中的基本原理之一，主要描述了对两个力学量算符在任一时刻其几率分布宽度的的关系。本文先介绍了何为不确定性原理，再重点阐释了对不确定性原理的哲学审视，最后在借鉴先哲们精粹思想的同时也对不确定性原理提出了一些浅显的看法。

关键词：不确定性原理变量哲学

1、引言

海森堡提出的不确定性原理以其特殊的性质给科学和哲学解释提出了挑战。不确定性原理，告诉我们微观客体的任何一对互为共轭的不确定变量都不可能同时确定出确定值，使人们放弃了经典的轨道概念。这表明，几率性、随机性、偶然性，并非是由于人类认识能力不足所导致的，而是自然界客观事物的本性。科学的发展要求从哲学层次来认识不确定性原理在科学理论中的作用和地位，分析它的本体论及认识论内涵，总结其基本特征，进而为不确定性原理的科学研究提供富有启示意义的哲学观念和方法论原则。

2、不确定性原理

不确定性原理（Uncertainty principle），是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出，它反映了微观粒子运动的基本规律。

在云室（一种观察微观粒子运动径迹仪器）中观察到的电子径迹的解释上，海森堡的想法是如何用已知的数学形式去描述云室中的电子径迹。云室中的径迹并不是能反映粒子明确位置和速度的一条无限细的线，在云室中看到的电子径迹的宽度要比电子本身的线度大得多，这可能代表了电子的位置具有某种不确定性。通过推算，得到了一种不确定性原理，它表明：同时严格确定两个共轭变量（如位置和速度，时间和能量等）的数值是不可能的，它们的数值准确度有个下限。这是一条自然定律，它说明，在微观粒子层次上，同时得到一个粒子运动的位置和速度的严格准确的测量值在原则上是不可能的。用这个理论去解释试验中所观察到的电子轨迹，经过重新的分析整理，最终确定：云室中电子径迹并不是一条连续的线，实质上它是一系列离散而模糊的斑点，它们近似排列成线，并非真正的电子“径迹”，也就是说电子的位置是不确定的。

海森堡进一步验证此不确定性满足新的量子力学，得到了标准的量子条件：Pq-qP=h/2π

（P为动量，q为与动量对应的位置，h为普朗克常量s）。

由上式出发，海森堡导出了位置和与速度相关的p的不确定关系式：ΔpΔq≥h。

3、不确定性原理的哲学思考

不确定性原理告诉人们：经典的轨道概念已不再适用，像经典物理学精确把握宏观物体那样将微观粒子的信息精确测出也是不可能的。更重要的是，波函数的统计诠释与不确定性原理两者可共存于一个理论体系，不确定性原理可以由量子力学基本公设推导，而且推导结果也没有超出量子力学的几率诠释。我们需要将二者结合起来，看看它们究竟告诉了我们什么。

有一些社会科学工作者，由于望文生义或不太理解量子力学理论，认为不确定性原理之不确定，几率诠释之几率。深入的思考者则认为，几率诠释告诉我们微观粒子之状态我们不能百分百把握，而不确定性原理则干脆将“不确定”确定下来，告诉我们不确定不是我们的仪器有什么问题，而是客观世界正是如此，不仅

认为客观世界的本性在于不确定性，更认为人类的认识能力无法战胜客观的不确定性。

不确定性与确定性交织在一起密不可分，彼此之间相互否定，各自分别从相反的维度揭示着客观世界的根本性质和特征。确定性是人类认识和追求的目标，但“确定性寻求”的结果使得人们深入到世界的深层并发现不确定性比确定性更为基本和普遍，在确定性岛屿的周围存在着广阔无垠的不确定性海洋。我对不确定性原理的认识主要集中在对不确定性概念的进一步分析之中。

通过对自然科学、数学研究中的典型随机事件掷硬币或掷骰子的具体分析，我认为不确定性就是与事物运动状态或结果具有多种可能性相联系的一种性质，是对确定性的否定。与不确定性相对立，确定性是关于事物的状态、过程、结构、功能、规律等在一定条件下的唯一性。唯一性是确定性的本质特征。有时在放宽的情形下也可以把稳定性、规则性看作是确定性。不确定性具有认识论和本体论意义上的区别。

其一，从认识论角度看，不确定性是指人无法对事物状态或事件运行结果做出唯一确定的描述和预言。事件过程及其结果本身是确定的，但是由于人的认识能力不足或信息不完全而造成认识反映的不确定性。这是和人类天然具有有限的类特征相关联而造成的情形，郝柏林教授提出“有限性原则”也主要是期望概括这一情形中的基本特点。我将这种不确定性称之为主观不确定性或主观随机性。

其二，客观世界还存在着与人类认识能力无关的客观的不确定性，我将其称之为客观不确定性或客观随机性。客观不确定性是指客观事物状态或运行结果的多种可能性在实现上的等概性、平权性或对称性。最简单、最典型的事例就是掷硬币或掷骰子。任何一种可能性的实现相对于其它可能性并不具有优先地位，在实际实现过程中彼此地位平等，概率相同，因而是无法事前准确预言的。这种情形的存在是由客观实体自身结构的特点所决定，与人的认识能力无关。

对于现实与未来的关系，我们之所以说“未来是不确定的”，那皆是因为未来的状态相对于我们目前的状态都是非唯一的，其可能性空间大于现实的状态空间。更由于我们的认识能力有限，基于此，我们只能在今天与未来的交界之处不断锻造更加符合复杂事物系统变化规律的方法之梯，从而将我们的研究视野尽可能地伸向未来的区域。

4、结语

由以上论述我们可以看出，对于许多现实生活中的事情，我们没必要、也没可能完全了解它的所有方面，也不可能完全把握它的发展动向，因为在许多事情的发展中总有一些不确定的因素。将物理中的不确定性原理应用于现实生活中，有一定的现实指导意义，它将为我们的决策带来更加合乎实际的参考方案。

参考文献

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