對(duì)量子力學(xué)的理解精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的對(duì)量子力學(xué)的理解主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

無(wú)論是對(duì)于大學(xué)生還是研究生，量子力學(xué)都是一門(mén)最基本的課程。它以極其驚人的精確程度解釋微觀(guān)世界的各種現(xiàn)象，對(duì)它的深刻理解和廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了給我們的世界帶來(lái)革命變革的各種高新技術(shù)。量子力學(xué)語(yǔ)言今日已經(jīng)成為物理學(xué)家們?nèi)粘１夭豢缮俚闹匾涣鞴ぞ?。然而，絕大多數(shù)物理學(xué)家都深知，對(duì)于量子力學(xué)基礎(chǔ)的理解存在著難以克服的困難，甚至使人們產(chǎn)生了這樣一種印象，即該理論迄今仍然缺少真正令人滿(mǎn)意并信服的理論形式。

許多量子力學(xué)教科書(shū)闡述量子力學(xué)的理論形式，并將其用來(lái)理解原子、分子、流體和固體的性質(zhì)，處理輻射與物質(zhì)的相互作用，使我們對(duì)于周?chē)奈锢硎澜缬懈羁痰睦斫?。還有一些教科書(shū)闡明這一學(xué)科的發(fā)展歷史，指出量子力學(xué)經(jīng)歷了哪些步驟才達(dá)到了現(xiàn)代形式。

本書(shū)對(duì)為避免由正統(tǒng)解釋量子力學(xué)概念的困難而找出的各種替代形式，給出了清晰而客觀(guān)的闡述，仔細(xì)地介紹了各種解釋的邏輯性和自洽性。作者力求全面和寬泛地評(píng)述對(duì)于量子力學(xué)中許多看似難以解釋、哲學(xué)上矛盾和違反直覺(jué)的奇妙行為，從而使讀者對(duì)于我們當(dāng)前對(duì)該理論的理解有更全面的認(rèn)識(shí)。

全書(shū)共分成11章：1.歷史回顧；2.目前狀況，剩余的概念困難； 3.愛(ài)因斯坦、波多爾斯基和羅森定理；4.Bell定理； 5.更多的定理；6.量子糾纏； 7.量子糾纏的應(yīng)用；8.量子測(cè)量； 9.實(shí)驗(yàn)：在真實(shí)時(shí)間看到的量子扁縮； 10.各種各樣的解釋?zhuān)?11.附：量子力學(xué)的基本數(shù)學(xué)工具。書(shū)末還有11個(gè)附錄，對(duì)于正文內(nèi)容做出一些數(shù)學(xué)與物理的延伸和補(bǔ)充。

本書(shū)作者長(zhǎng)期從事量子力學(xué)的教學(xué)與研究，他與Claude CohenTannoudji 及Bernard Diu 合作撰寫(xiě)的《量子力學(xué)》（Quantum Mechanics）是一部非常著名的教科書(shū)，在世界范圍內(nèi)有深遠(yuǎn)的影響。他在本書(shū)中探索了量子力學(xué)與生俱來(lái)的基本問(wèn)題和困難，描述并比較了各種各樣的解釋?zhuān)懻摿诉@些解釋的成功之處和依然存在的問(wèn)題。對(duì)于那些想要知道量子力學(xué)所面對(duì)的問(wèn)題的更多細(xì)節(jié)但又不具備該學(xué)科專(zhuān)門(mén)知識(shí)的物理和數(shù)學(xué)的研究人員，本書(shū)是理想的參考書(shū)；而對(duì)于那些對(duì)量子物理及其奇特行為感興趣的科學(xué)哲學(xué)家也應(yīng)該很有吸引力；對(duì)于想要更進(jìn)一步鉆研量子力學(xué)的物理系和科學(xué)哲學(xué)系的大學(xué)生和研究生以及希望擴(kuò)大自己量子力學(xué)知識(shí)的理論物理學(xué)家，本書(shū)提供了難得的和非常有參考價(jià)值的豐富資源。

第2篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

量子力學(xué)的建立始于對(duì)原子物理實(shí)驗(yàn)給出解釋?zhuān)浠靖拍钍菑纳鲜兰o(jì)20年展起來(lái)的，并于30年代和40年代取得了快速而巨大的進(jìn)展。特別是對(duì)全同粒子體系的深入研究最終導(dǎo)致現(xiàn)代基本粒子概念的誕生和量子場(chǎng)論的突破性進(jìn)展，促進(jìn)了人們對(duì)于宇宙的深刻理解。從更為實(shí)用的方面講，量子力學(xué)理論體系的建立特別為固體物理與凝聚態(tài)物理的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，它的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了在不同領(lǐng)域大量豐富多彩的人造量子系統(tǒng)的出現(xiàn)。尤其是近20年來(lái)，各種類(lèi)型的納米尺度的量子設(shè)備被成功地制造出來(lái)，它們?cè)谔幚砹孔有畔⒑椭苽浼{米電路等高新技術(shù)方面具有引人注目的應(yīng)用前景，從而受到廣泛的關(guān)注。大多數(shù)學(xué)生希望了解量子力學(xué)理論應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題的解決方案。他們對(duì)于深入理解各種實(shí)用領(lǐng)域的量子理論基礎(chǔ)方面的濃厚興趣，遠(yuǎn)大于對(duì)現(xiàn)代超弦理論和宇宙學(xué)的或所謂的終極理論的興趣。本書(shū)所針對(duì)的主要對(duì)象正是這類(lèi)學(xué)生，作者期望將學(xué)生們的這些實(shí)際需求作為高等量子力學(xué)課程所涵蓋的主要內(nèi)容。

本書(shū)是作者在荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（Delft University of Technology）講授高等量子力學(xué)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)的。這所大學(xué)是研究諸如半導(dǎo)體量子點(diǎn)、超導(dǎo)量子計(jì)算設(shè)備、分子電子學(xué)等量子力學(xué)應(yīng)用方面世界一流的中心之一。學(xué)校開(kāi)設(shè)的很多理論課都是圍繞更有效地支持這類(lèi)研究而設(shè)計(jì)的。其中的高等量子力學(xué)作為研究生的必修理論課就是典型的代表。本書(shū)在開(kāi)始仍然對(duì)初等量子力學(xué)做了簡(jiǎn)明扼要的介紹，然后很快將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到應(yīng)用這些理論來(lái)理解量子設(shè)備的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容上來(lái)。作者力求使本書(shū)在理論技巧和數(shù)學(xué)知識(shí)方面的基礎(chǔ)更加扎實(shí)，只要涉及到理論工具，一定會(huì)給出一些如何使用這些工具的實(shí)例。這些實(shí)例取自許多不同的領(lǐng)域，使得本書(shū)適應(yīng)更為寬泛的讀者群，特別是那些非粒子物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。

全書(shū)內(nèi)容分成5個(gè)部分，共計(jì)13章：第1部分 二次量子化，含第1-3章：1.初等量子力學(xué)；2.全同粒子；3.二次量子化。第2部分 例子，含第4-6章： 4.磁性； 5.超導(dǎo)； 6.超流。第3部分 場(chǎng)與輻射，含第7-10章：7.經(jīng)典場(chǎng)； 8.場(chǎng)的量子化；9.輻射與物質(zhì)； 10.相干態(tài)。 第4部分 耗散量子系統(tǒng)，含第11-12章：11.耗散量子力學(xué)；12.躍遷和耗散。第5部分 相對(duì)論量子力學(xué)，含第13章：13.相對(duì)論量子力學(xué)。

作為一部教科書(shū)，本書(shū)充分考慮了教學(xué)需要，敘述清晰、透徹，推導(dǎo)詳盡。每一小節(jié)都有一些“控制問(wèn)題”，幫助理解課文內(nèi)容，并可用于課堂討論。每一章末都給出了一些練習(xí)題，其中部分題目給出了詳細(xì)解答。本書(shū)重點(diǎn)突出，特別適合于凝聚態(tài)物理相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生選做高等量子力學(xué)的教材。

第3篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞:量子力學(xué);量子測(cè)量;偏振

中圖分類(lèi)號(hào):O413．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-0712(2016)03-0005-03

量子力學(xué)是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并且其應(yīng)用領(lǐng)域已延伸至化學(xué)、生物等許多交叉學(xué)科當(dāng)中，這一課程已成為當(dāng)今大學(xué)生物理教學(xué)中一個(gè)極為重要的組成部分．由于量子力學(xué)主要是描述微觀(guān)世界結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律的學(xué)科，微小尺度下的許多自然現(xiàn)象與人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn)，量子力學(xué)的概念有悖于人們的直覺(jué)，難以被初學(xué)者接受．如果在教學(xué)中能夠結(jié)合具體的物理實(shí)驗(yàn)，從現(xiàn)象到本質(zhì)引導(dǎo)學(xué)生思考，就可以使抽象的量子概念落實(shí)到對(duì)具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納總結(jié)上來(lái)．偏振光實(shí)驗(yàn)是一個(gè)現(xiàn)象直觀(guān)而且學(xué)生容易操作的普通物理實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生掌握的已有知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)行新內(nèi)容的教學(xué)，符合初學(xué)者的認(rèn)知規(guī)律．利用光的偏振現(xiàn)象來(lái)闡述量子力學(xué)基本概念已被一些國(guó)內(nèi)外經(jīng)典教材采納，如物理學(xué)大師狄拉克所著的《量子力學(xué)原理》［1］，費(fèi)因曼所著的《費(fèi)因曼物理學(xué)講義》［2］，曾謹(jǐn)言教授所著的《量子力學(xué)卷1》［3］，趙凱華、羅蔚茵教授合著的《量子物理》［4］等教材．在本文中，筆者結(jié)合自己的教學(xué)體驗(yàn)，著重從可觀(guān)測(cè)量和測(cè)量的角度來(lái)考慮問(wèn)題，在以上經(jīng)典教材的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步整理和挖掘光子偏振所能體現(xiàn)的量子力學(xué)基本概念．從量子力學(xué)的角度對(duì)偏振實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，使同學(xué)們對(duì)態(tài)空間、量子力學(xué)表象、波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋、態(tài)疊加原理等量子力學(xué)概念有一個(gè)直觀(guān)形象的認(rèn)識(shí)，領(lǐng)會(huì)量子力學(xué)若干基本假定的內(nèi)涵思想．最后，從量子角度分析了一個(gè)有趣的偏振光實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)量子力學(xué)基本概念的理解，并展示了量子力學(xué)的奇妙特性．

1偏振光實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典解釋

如圖1(a)所示，沿著光線(xiàn)傳播的方向，順次擺放兩個(gè)偏振片P1、P2．光束經(jīng)過(guò)P1后變?yōu)榕c其透振方向一致且光強(qiáng)為I0的偏振光．兩偏振片P1和P2的透振方向之間夾角為θ，由馬呂斯定律可知，透過(guò)偏振片P2的光的強(qiáng)度為I0cos2θ．按照經(jīng)典的光學(xué)理論，此現(xiàn)象可理解如下:在一個(gè)與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個(gè)xy平面直角坐標(biāo)系，這里為了描述問(wèn)題的方便，選定x軸沿P2的透振方向．如圖1(b)所示，透過(guò)偏振片P1的光電場(chǎng)矢量E可分解為兩個(gè)分量:沿x方向振動(dòng)的電場(chǎng)矢量Ex和沿y方向振動(dòng)的電場(chǎng)矢量Ey．偏振光照射到P2偏振片時(shí)，投影到y(tǒng)方向的電場(chǎng)矢量被吸收，投影到x方向的電場(chǎng)矢量透過(guò)，振幅增加了一個(gè)常數(shù)因子cosθ，因而強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的cos2θ倍，這正是馬呂斯定律所給出的結(jié)果．

2偏振光實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的量子力學(xué)概念

下面我們由偏振光的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，引出量子態(tài)、態(tài)空間等量子概念，并用量子力學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述單個(gè)光子與偏振片發(fā)生相互作用的過(guò)程，討論在多個(gè)光子情況下的量子行為與馬呂斯定律的一致性．

2．1量子態(tài)

從實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)線(xiàn)偏振光用于激發(fā)光電子時(shí)，激發(fā)出的光電子分布有一個(gè)優(yōu)越的方向(與光偏振方向有關(guān))，根據(jù)光電效應(yīng)，每個(gè)電子的發(fā)射對(duì)應(yīng)吸收一個(gè)光子，可見(jiàn)，光的偏振性質(zhì)是與它的粒子性質(zhì)緊密聯(lián)系的，人們必須把線(xiàn)偏振光看成是在同一方向上偏振的許多光子組成，這樣我們可以說(shuō)單個(gè)光子處在某個(gè)偏振態(tài)上．沿x方向偏振的光束里，每個(gè)光子處在|x〉偏振態(tài)，沿y方向偏振的光束中，每個(gè)光子處在|y〉偏振態(tài)．假設(shè)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中把光的強(qiáng)度降到足夠低，以至于光子是一個(gè)一個(gè)到達(dá)偏振片的．在圖1所示的例子中，通過(guò)P1偏振片的光子處在沿P1透振方向的偏振態(tài)上，如果P2與P1透振方向一致(θ=0)，則此光子完全透過(guò)P2，如果P2與P1透振方向正交(θ=π/2)，則被完全吸收．如果P1與P2透振方向之間角度介于兩者之間，會(huì)是一種什么樣的情形，會(huì)不會(huì)有部分光子被吸收，部分光子透過(guò)的情況發(fā)生，但是實(shí)驗(yàn)上從來(lái)沒(méi)有觀(guān)察到部分光子的情形，只存在兩種可能的情況:光子變到量子態(tài)|y〉，被整個(gè)吸收;或變到量子態(tài)|x〉，完全透過(guò)．下面我們用量子力學(xué)的語(yǔ)言來(lái)描述單個(gè)光子與偏振片發(fā)生相互作用的過(guò)程，引入量子測(cè)量、態(tài)空間、表象、態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋等量子概念．

2．2量子測(cè)量、態(tài)空間、表象

單個(gè)光子與偏振片發(fā)生相互作用的過(guò)程，可以看成是一個(gè)量子測(cè)量的過(guò)程，偏振片作為一個(gè)測(cè)量裝置，迫使光子的偏振態(tài)在透振方向和與其相垂直的方向上作出選擇，測(cè)量的結(jié)果只有兩個(gè)，透過(guò)或被吸收，透過(guò)光子的偏振方向與透振方向一致，被吸收光子的偏振方向與透振方向垂直，可見(jiàn)光子經(jīng)過(guò)測(cè)量后只可能處在兩種偏振狀態(tài)，這正是量子特性的反應(yīng)．在量子力學(xué)中，針對(duì)一個(gè)具體的量子體系，對(duì)某一力學(xué)量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后得到的值是這一力學(xué)量的本征值，我們稱(chēng)它為本征結(jié)果，相應(yīng)的量子態(tài)坍縮到此本征結(jié)果所對(duì)應(yīng)的本征態(tài)上，所有可能的本征態(tài)則構(gòu)成一組正交、規(guī)一、完備的本征函數(shù)系，此本征函數(shù)系足以展開(kāi)這個(gè)量子體系的任何一個(gè)量子態(tài)．很自然，我們?cè)谶@里把經(jīng)過(guò)偏振片測(cè)量后，所得到的兩種可能測(cè)量結(jié)果(透過(guò)或吸收)作為本征結(jié)果，它們分別對(duì)應(yīng)的兩種偏振狀態(tài)，此兩種偏振狀態(tài)可以作為正交、規(guī)一、完備的函數(shù)系，組成一個(gè)完備的態(tài)空間，任何偏振態(tài)都可以按照這兩種偏振態(tài)來(lái)展開(kāi)，展開(kāi)系數(shù)給出一個(gè)具體的表示，這就涉及到量子力學(xué)表象問(wèn)題．在量子力學(xué)中，如果要具體描述一個(gè)量子態(tài)通常要選擇一個(gè)表象，表象的選取依據(jù)某一個(gè)力學(xué)量(或力學(xué)量完備集)的本征值(或各力學(xué)量本征值組合)所對(duì)應(yīng)的本征函數(shù)系，本征函數(shù)系作為正交、規(guī)一、完備的基矢組可以用來(lái)展開(kāi)任何一個(gè)量子態(tài)，展開(kāi)系數(shù)的排列組合給出某一個(gè)量子態(tài)在具體表象中的表示．結(jié)合我們的例子，組成基矢組的兩種偏振狀態(tài)取決于和光子發(fā)生相互作用的偏振片，具體說(shuō)來(lái)是由偏振片的透振方向決定．在具體分析問(wèn)題時(shí)，為了處理問(wèn)題的方便，光子與哪一個(gè)偏振片發(fā)生相互作用，在數(shù)學(xué)形式上，就把光子的偏振狀態(tài)按照此偏振片所決定的基矢組展開(kāi)，這涉及到怎么合理選擇表象的問(wèn)題．

2．3態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計(jì)解釋

以上簡(jiǎn)單的試驗(yàn)也可以作為一個(gè)形象的例子來(lái)說(shuō)明量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理．態(tài)疊加原理的一種表述為［5］:設(shè)系統(tǒng)有一組完備集態(tài)函數(shù){φi}，i=1，2，．．．，t，則系統(tǒng)中的任意態(tài)|ψ〉，可以由這組態(tài)函數(shù)線(xiàn)性組合(疊加)而成(1)另一種描述為:如果{φi}，i=1，2，．．．，t是體系可以實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)(波函數(shù))，則它們的任何線(xiàn)性疊加式總是表示體系可以實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)．在我們的例子中，任何一個(gè)偏振片所對(duì)應(yīng)的透振態(tài)和吸收態(tài)構(gòu)成完備集態(tài)函數(shù)，任何一個(gè)偏振態(tài)都能夠在以此偏振片透振方向所決定的基矢組中展開(kāi)，參照?qǐng)D1所示，通過(guò)偏振片P1的偏振態(tài)可以在以偏振片P2透振方向所決定的基矢組{|x〉，［y)}中表示為(2)相反，|x〉、|y〉基矢的任意疊加態(tài)也都是光子可能實(shí)現(xiàn)的偏振態(tài)．量子力學(xué)還假定，當(dāng)物理體系處于疊加態(tài)式(1)時(shí)，可以認(rèn)為體系處于φi量子態(tài)的概率為|ci|2．從前面的分析我們知道，當(dāng)用偏振片P2對(duì)偏振態(tài)|P1〉進(jìn)行測(cè)量時(shí)，此狀態(tài)隨機(jī)地坍縮到|x〉偏振態(tài)或|y〉偏振態(tài)，坍縮到|x〉偏振態(tài)的概率為cos2θ，也就是單個(gè)光子透過(guò)偏振片的概率，多次統(tǒng)計(jì)的結(jié)果恰好與馬呂斯定律相對(duì)應(yīng)，這充分體現(xiàn)了波函數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)解釋?zhuān)?/p>

3典型例子

在教學(xué)中我們可以引入一個(gè)有趣形象的例子，進(jìn)一步加深對(duì)量子力學(xué)基本概念的理解．如圖2(a)所示，一束光入射到兩個(gè)順序排列的偏振片上，偏振片P3的透振方向相對(duì)于偏振片P1的透振方向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°角，我們不妨在一個(gè)與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個(gè)xy平面直角坐標(biāo)系，P1的透振方向沿x軸，P3的透振方向沿y軸．光通過(guò)偏振片P1后變成光強(qiáng)為I0的偏振光，偏振方向與偏振片P1透振方向平行，但與P3的透振方向垂直，則光完全被偏振片P3吸收，不能透過(guò)．下面我們將看到一個(gè)有趣的現(xiàn)象，在偏振片P1和偏振片P3間插入一個(gè)偏振片P2，其透振方向在P1和P3之間，這時(shí)光竟可以透過(guò)P3偏振片．對(duì)此試驗(yàn)，我們可由馬呂斯定律給出經(jīng)典的解釋?zhuān)覀儾环猎O(shè)P2的透振方向相對(duì)于P1順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)45°角，通過(guò)偏振片P1后，變?yōu)楣鈴?qiáng)是I0的偏振光，且偏振方向與P1透振方向一致;再通過(guò)偏振片P2后，光強(qiáng)變?yōu)镮0/2，偏振方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)45°角，與偏振片P2透振方向一致;最后通過(guò)偏振片P3后，光強(qiáng)進(jìn)一步減弱為I0/4，偏振方向又沿順時(shí)針改變45°角，與偏振片P3透振方向一致．可以看到一個(gè)有趣的現(xiàn)象，雖然介于偏振片P1和P2間的光束其偏振方向與偏振片P3的透振方向正交，但最后透過(guò)偏振片P3的光束其偏振方向卻恰恰沿偏振片P3的透振方向，這正是中間偏振片P2所起的作用．下面用我們前面分析偏振光與偏振片相互作用過(guò)程中，所建立起來(lái)的量子概念給出具體解釋?zhuān)≈苯亲鴺?biāo)系xy，x軸沿偏振片P1的透振方向，基矢組為{|x〉，［y)};由偏振片P2的透振方向所決定的基矢組為{|x'〉，［y')}，其透振方向沿x'方向，如圖3所示，兩組基矢之間的關(guān)系可表示為(3)由偏振片P3所決定的基矢組仍為{|x〉，|y〉}，不過(guò)透過(guò)的光子處在|y〉基矢態(tài)．光子透過(guò)偏振片P1后，其偏振狀態(tài)處在|x〉態(tài)，由式(3)，此狀態(tài)可以按P2的基矢組展開(kāi)為(4)根據(jù)式(4)，經(jīng)過(guò)P2偏振片的測(cè)量，光子有1/2的概率坍縮到|x'〉態(tài)，光子透過(guò)P2，有1/2的概率坍縮到|y'〉態(tài)，光子被吸收．由式(3)，|x'〉態(tài)在由偏振片P3所決定的基矢組同樣展開(kāi)為3的測(cè)量下，偏振狀態(tài)發(fā)生改變，有1/2的概率坍縮到|y〉態(tài)，透過(guò)偏振片，有1/2的概率坍縮到|x〉態(tài)，被偏振片吸收，總體來(lái)說(shuō)透過(guò)偏振片P1的光子有1/4的概率透過(guò)偏振片P3，與經(jīng)典的馬呂斯定律相一致．特別注意到光子透過(guò)偏振片P1后，狀態(tài)為|x〉態(tài)，與|y〉態(tài)正交，沒(méi)有|y〉態(tài)的組分，但光子透過(guò)偏振片P3后卻正處在|y〉態(tài)，這充分體現(xiàn)了測(cè)量可以使量子態(tài)改變的量子假定，展示了量子測(cè)量的奇妙特性．

4總結(jié)

結(jié)合對(duì)偏振光實(shí)驗(yàn)的量子解釋?zhuān)覀兎治隽巳舾芍匾牧孔恿W(xué)概念．但嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，光子的問(wèn)題不屬于量子力學(xué)問(wèn)題，只有在量子場(chǎng)論中才能處理．采用光子的偏振情形來(lái)討論某些量子概念，理論上雖稍欠嚴(yán)謹(jǐn)，但如上文所述，確實(shí)能夠直觀(guān)形象地反映量子力學(xué)中的若干基本假定，使抽象的量子力學(xué)概念落實(shí)到對(duì)具體實(shí)驗(yàn)的分析中來(lái)，易于被初學(xué)者接受，我們不妨在學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)量子力學(xué)時(shí)引入此例，有助于學(xué)生理解抽象的量子概念，領(lǐng)會(huì)量子力學(xué)的思維方式．

參考文獻(xiàn):

［1］狄拉克．量子力學(xué)原理［M］．北京:科學(xué)出版社，1966．

［2］費(fèi)因曼．費(fèi)因曼物理學(xué)講義［M］．上海:上?？茖W(xué)出版社，2005．

［3］曾謹(jǐn)言．量子力學(xué)卷1．［M］．北京:科學(xué)出版社，2006．

［4］趙凱華，羅蔚茵．量子物理［M］．北京:高等教育出版社，2001．

第4篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

量子力學(xué)是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展中最成功、也是最神秘的理論之一。其成功之處在于，它以獨(dú)特的形式體系與特有的算法規(guī)則，對(duì)原子物理學(xué)、化學(xué)、固體物理學(xué)等學(xué)科中的許多物理效應(yīng)和物理現(xiàn)象作出了說(shuō)明與預(yù)言，已經(jīng)成為科學(xué)家認(rèn)識(shí)與描述微觀(guān)現(xiàn)象的一種普遍有效的概念與語(yǔ)言工具，同時(shí)也是日新月異的信息技術(shù)革命的理論基礎(chǔ)；其神秘之處在于，與其形式體系的這種普遍應(yīng)用的有效性恰好相反，量子物理學(xué)家在表述、傳播和交流他們對(duì)量子理論的基本概念的意義的理解時(shí)，至今仍未達(dá)成共識(shí)。量子物理學(xué)家在理解和解釋量子力學(xué)的基本概念的過(guò)程中所存在的分歧，不是關(guān)于原子世界是否具有本體論地位的分歧，而是能否仍然像經(jīng)典物理學(xué)理論那樣，把量子理論理解成是對(duì)客觀(guān)存在的原子世界的正確描述之間的分歧。

在量子力學(xué)誕生的早期歲月里，這些分歧的產(chǎn)生主要源于對(duì)量子理論中的波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的理解。因?yàn)榱孔恿W(xué)的創(chuàng)始人把量子力學(xué)理解成是一種完備的理論，把量子統(tǒng)計(jì)理解成是不同于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)的觀(guān)點(diǎn)，在根本意義上，帶來(lái)了量子力學(xué)描述中的統(tǒng)計(jì)決定性特征。而理論描述的統(tǒng)計(jì)決定性與物理學(xué)家長(zhǎng)期信奉的因果決定論的實(shí)在論研究傳統(tǒng)相沖突。在當(dāng)時(shí)的背景下，對(duì)于那些在經(jīng)典物理學(xué)的熏陶下成長(zhǎng)起來(lái)的許多傳統(tǒng)物理學(xué)家而言，對(duì)量子力學(xué)的這種理解是難以容忍的。這些物理學(xué)家仍然堅(jiān)持以經(jīng)典實(shí)在觀(guān)為前提，希望重建對(duì)原子對(duì)象的因果決定論的描述。這種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，現(xiàn)有的量子力學(xué)只是臨時(shí)的現(xiàn)象學(xué)的理論，是不完備的，將來(lái)總會(huì)被一個(gè)擁有確定值的能夠解決量子悖論的新理論所取代。量子哲學(xué)家普遍地把這種實(shí)在論稱(chēng)之為定域?qū)嵲谡?，或者稱(chēng)為非語(yǔ)境論的實(shí)在論。從EPR悖論到貝爾定理的提出正是沿著這一思路發(fā)展的。這種觀(guān)點(diǎn)把量子論中的統(tǒng)計(jì)決定論與經(jīng)典實(shí)在論之間的矛盾，理解成是量子論與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾。

但是，自從1982年阿斯佩克特等到人完成的一系列實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有支持定域隱變量理論的預(yù)言，而是給出了與量子力學(xué)的預(yù)言相一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以來(lái)，量子論與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾焦點(diǎn)，由對(duì)量子理論中的統(tǒng)計(jì)決定性特征的質(zhì)疑，轉(zhuǎn)向了對(duì)更加基本的量子測(cè)量過(guò)程中的“波包塌縮”現(xiàn)象的理解。因?yàn)榱孔訙y(cè)量問(wèn)題是量子理論中最深層次的概念問(wèn)題。馮諾意曼在本體論意義上引入量子態(tài)的概念來(lái)表征量子實(shí)在的作法，直接導(dǎo)致了至今難以解決的量子測(cè)量難題。到目前為止，所有的量子測(cè)量理論都是試圖站在傳統(tǒng)實(shí)在論的立場(chǎng)上，對(duì)量子測(cè)量過(guò)程作出新的解釋。玻姆的本體論解釋在承認(rèn)量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性特征，把量子世界看成是由客觀(guān)的不確定性、隨機(jī)性和量子糾纏所支配的世界的前提下，通過(guò)假設(shè)非定域的隱變量的存在，尋找對(duì)量子測(cè)量過(guò)程的因果性解釋。量子哲學(xué)家把這種實(shí)在論稱(chēng)為非定域的實(shí)在論。[1] 多世界解釋在承認(rèn)現(xiàn)有的量子力學(xué)的形式體系和基本特征是完全正確的前提下，通過(guò)多元本體論的假設(shè)來(lái)對(duì)具有整體性特征的量子測(cè)量過(guò)程作出整體論的解釋。量子哲學(xué)家把這種實(shí)在論稱(chēng)為非分離的實(shí)在論。[1]

量子測(cè)量現(xiàn)象的非定域性和非分離性所反映的是量子測(cè)量過(guò)程的整體性特征。問(wèn)題是，相對(duì)于科學(xué)哲學(xué)研究而言，如果把量子測(cè)量系統(tǒng)理解成是一個(gè)包括觀(guān)察者在內(nèi)的整體，我們將永遠(yuǎn)不可能在觀(guān)察者與被觀(guān)察系統(tǒng)之間作出任何形式的分割。而觀(guān)察者與被觀(guān)察系統(tǒng)之間的分界線(xiàn)的消失，將會(huì)使我們?cè)诓豢紤]觀(guān)察者的情況下，對(duì)物理實(shí)在進(jìn)行客觀(guān)描述的夢(mèng)想徹底地破滅。這是因?yàn)?，一方面，如果我們認(rèn)為量子力學(xué)的形式體系是正確而完備的理論，那么，就能夠用量子力學(xué)的術(shù)語(yǔ)描述包括觀(guān)察者在內(nèi)的整個(gè)測(cè)量過(guò)程。這時(shí)，觀(guān)察者成為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分參與了測(cè)量中的相互作用；另一方面，如果我們?nèi)匀豢释褚钥煞蛛x性假設(shè)為基礎(chǔ)的經(jīng)典測(cè)量那樣，在以整體性假設(shè)為基礎(chǔ)的量子測(cè)量系統(tǒng)中，也能夠得到確定而純客觀(guān)的測(cè)量結(jié)果，那么，他們必須要在觀(guān)察者與被觀(guān)察的量子系統(tǒng)之間作出某種分割，觀(guān)察者才有可能站在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)之外進(jìn)行觀(guān)察。然而，在量子測(cè)量的具體實(shí)踐中，這個(gè)重要的“阿基米德點(diǎn)”是永遠(yuǎn)不可能得到的。因?yàn)閷?duì)量子測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行的任何一種形式的分割，都必然會(huì)導(dǎo)致像“薛定諤貓”那樣的悖論。這樣，關(guān)于量子論與實(shí)在論之間的矛盾事實(shí)上轉(zhuǎn)化為，在承認(rèn)量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性特征的前提下，如何解決量子測(cè)量的整體性與傳統(tǒng)實(shí)在論之間的矛盾。

以玻爾為代表的傳統(tǒng)量子物理學(xué)家在創(chuàng)立了量子力學(xué)的形式體系之后，并不追求從量子測(cè)量現(xiàn)象到量子本體論的超越中提供一種本體論的理解。而是在認(rèn)識(shí)論和現(xiàn)象學(xué)的意義上做文章。玻爾認(rèn)為，觀(guān)察的“客觀(guān)性”概念的含義，在原子物理學(xué)的領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了語(yǔ)義上的變化。在這里，客觀(guān)性不再是指對(duì)客體在觀(guān)察之前的內(nèi)在特性的揭示，而是具有了“在主體間性的意義上是有效的”這一新的含義。這種把“客觀(guān)性”理解成是“主體間性”的觀(guān)點(diǎn)，在認(rèn)識(shí)論意義上，所隱藏的直接后果是，使“客觀(guān)性”概念失去了與“主觀(guān)性”概念相對(duì)立的基本含義，從而使量子力學(xué)成為支持科學(xué)的反實(shí)在論解釋的一個(gè)重要的立論依據(jù)。與此相反，近幾十年發(fā)展起來(lái)的多世界解釋?zhuān)噲D以多元本體論的假設(shè)為前提，恢復(fù)對(duì)客觀(guān)性概念的傳統(tǒng)理解；玻姆的本體論解釋則是以粒子軌道與真實(shí)波的二元論假設(shè)為代價(jià)，把測(cè)量過(guò)程中的整體性特征歸結(jié)為是量子勢(shì)的性質(zhì)。這兩種解釋雖然在理解量子測(cè)量現(xiàn)象時(shí)堅(jiān)持了傳統(tǒng)實(shí)在論的立場(chǎng)。但是，這些立場(chǎng)的堅(jiān)持是以在量子力學(xué)中增加某些額外的假設(shè)為代價(jià)的。這正是為什么近幾十年來(lái)，反思與研究量子力學(xué)與量子測(cè)量的概念基礎(chǔ)問(wèn)題，成為不計(jì)其數(shù)的論著和論文所討論的中心論題的主要原因所在。

到目前為止，在量子物理學(xué)家的心目中，微觀(guān)客體的非定域性特征和量子測(cè)量的非分離性特征已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。如果我們站在科學(xué)哲學(xué)的立場(chǎng)上，像當(dāng)初接受量子統(tǒng)計(jì)性一樣，也接受量子力學(xué)描述的微觀(guān)系統(tǒng)的這種整體性特征。那么，量子測(cè)量過(guò)程中被測(cè)量的系統(tǒng)與測(cè)量?jī)x器（包括觀(guān)察者在內(nèi)）之間的整體性關(guān)系將會(huì)意味著，在微觀(guān)領(lǐng)域內(nèi)，我們所得到的知識(shí)，事實(shí)上，總是與觀(guān)察者密切相關(guān)的知識(shí)。這個(gè)結(jié)論顯然與長(zhǎng)期以來(lái)我們所堅(jiān)持的真理符合論的客觀(guān)標(biāo)準(zhǔn)不相容。因此，接受量子力學(xué)的整體性特征，就意味著放棄真理符合論的標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)傳統(tǒng)實(shí)在論的核心概念——理論和真理的性質(zhì)與意義——進(jìn)行重新理解。這樣，現(xiàn)在的問(wèn)題就變成是，能否在接受量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)性和整體性特征的前提下，闡述一種新的實(shí)在論觀(guān)點(diǎn)呢？如果答案是否定的，那么，科學(xué)實(shí)在論將永遠(yuǎn)不可能得到辯護(hù)；如果答案是肯定的，那么，與理論的整體性特征相協(xié)調(diào)的實(shí)在論是一種什么樣的實(shí)在論呢？這正是本文所關(guān)注的主要問(wèn)題所在。

2．認(rèn)識(shí)論教益：隱喻思考與模型化方法的突現(xiàn)

自近代自然科學(xué)產(chǎn)生以來(lái)，公認(rèn)的傳統(tǒng)實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)是建立在宏觀(guān)科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)之上的一種鏡像實(shí)在論。在宏觀(guān)科學(xué)的研究領(lǐng)域內(nèi)，觀(guān)察者總是能夠站在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)之外，客觀(guān)地獲得測(cè)量信息。在有效的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量?jī)x器對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾通?？梢院雎圆挥?jì)。測(cè)量結(jié)果為理論命題的真假提供了直接的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，使命題和概念擁有字面表達(dá)的意義（literal meaning）或非隱喻的意義和指稱(chēng)。因此，鏡像實(shí)在論是以觀(guān)察命題的真理符合論為前提的。

真理符合論的最實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容是，堅(jiān)持命題與概念同實(shí)際的事實(shí)相符合。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直把這種觀(guān)點(diǎn)視為是科學(xué)研究活動(dòng)的價(jià)值基礎(chǔ)。

維特根斯坦在其著名的《邏輯哲學(xué)導(dǎo)論》一書(shū)中，把真理的這種符合論觀(guān)點(diǎn)表述為：就像唱片是聲音的畫(huà)像并具有聲音的某些結(jié)構(gòu)一樣，命題所描述是事實(shí)的畫(huà)像，并具有與事實(shí)一致的結(jié)構(gòu)。因?yàn)橛谜Z(yǔ)言來(lái)思考和說(shuō)話(huà)，就是用語(yǔ)言來(lái)對(duì)事實(shí)作邏輯的模寫(xiě)，它類(lèi)似于畫(huà)家用線(xiàn)條、色彩、圖案來(lái)描繪世界上的事物。所以，用語(yǔ)言描述的圖象與世界的實(shí)際圖象之間具有同構(gòu)性。1933年，塔爾斯基對(duì)這種真理觀(guān)進(jìn)行了定義。在當(dāng)前科學(xué)哲學(xué)的文獻(xiàn)中，人們習(xí)慣于用“雪是白的”這一命題為例，把塔爾斯基對(duì)真理的定義形象地表述為：“雪是白的”是真的，當(dāng)且僅當(dāng)，雪是白的。

普特南把塔爾斯基對(duì)真理的這種定義概括為“去掉引號(hào)的真理論”。塔爾斯基認(rèn)為，要想使“‘雪是白的’是真的”，這個(gè)句子本身成真，當(dāng)且僅當(dāng)，“雪是白的”這個(gè)事實(shí)是真實(shí)的，即我們能夠得到“雪是白的”這一經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的句子隱含著兩層與常識(shí)相一致的符合關(guān)系：第一層的相符合關(guān)系是，語(yǔ)言表達(dá)的命題與實(shí)際事實(shí)相符合；第二層的相符合關(guān)系是，觀(guān)察得到的事實(shí)與真實(shí)世界相符合。在日常生活中，像“雪是白的”這樣的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是非常直觀(guān)的，只要是一個(gè)正常的人，都有可能看到“雪確實(shí)是白色的”這個(gè)實(shí)際存在的事實(shí)。因此，人們對(duì)它的客觀(guān)性不會(huì)產(chǎn)生任何懷疑，能夠作為“‘雪是白的’是真的”這個(gè)句子的成真條件。

然而，量子力學(xué)揭示出的微觀(guān)測(cè)量系統(tǒng)中的整體性特征，既限制了我們對(duì)這種理想知識(shí)的追求，也向傳統(tǒng)的客觀(guān)真理標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值觀(guān)提出了挑戰(zhàn)。這是因?yàn)?，在量子測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)命題的這種理想的描述方式和對(duì)對(duì)象的如此單純的觀(guān)察活動(dòng)，已經(jīng)不再可能。以玻爾為代表的許多物理學(xué)家雖然在量子力學(xué)誕生的早期就已經(jīng)意識(shí)到這一點(diǎn)。但是，在科學(xué)哲學(xué)的意義上，他們?cè)趻仐壛苏胬矸险撝?，卻走向了認(rèn)識(shí)論的反實(shí)在論；馮諾意曼的測(cè)量理論以真理符合論為基礎(chǔ)，要求在觀(guān)察者與測(cè)量?jī)x器之間進(jìn)行分割的做法，直接導(dǎo)致了量子測(cè)量中的“觀(guān)察者悖論”；現(xiàn)存的非分離與非定域的實(shí)在論解釋?zhuān)彩且哉胬矸险摓榛A(chǔ)，在量子力學(xué)的形式體系中增加了某些難以令人接受的額外假設(shè)，來(lái)解決量子測(cè)量難題。從哲學(xué)意義上看，這種借助于額外假設(shè)來(lái)使量子力學(xué)與實(shí)在論相一致的作法并沒(méi)有唯一性。它不過(guò)是借助于各種哲學(xué)的想象力來(lái)解決量子測(cè)量難題而已。

由此可見(jiàn)，量子測(cè)量難題的產(chǎn)生，實(shí)際上是以真理符合論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)，來(lái)理解量子測(cè)量過(guò)程的整體性特征所導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，如果我們像放棄經(jīng)典的絕對(duì)時(shí)空觀(guān)，接受相對(duì)論一樣，也放棄真理符合論的實(shí)在論，接受現(xiàn)有的量子力學(xué)。那么，在當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)的研究中，我們需要以成功的量子力學(xué)帶給我們的認(rèn)識(shí)論教益為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)理論、概念和真理的性質(zhì)與意義作出新的闡述。量子力學(xué)所揭示的微觀(guān)世界與宏觀(guān)世界之間的最大差異在于，我們對(duì)微觀(guān)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，不可能像對(duì)宏觀(guān)世界的認(rèn)知那樣，使觀(guān)察者能夠站在整個(gè)測(cè)量語(yǔ)境的外面來(lái)進(jìn)行。

這就像盲人摸象的故事一樣，不同的盲人從大象的不同部位開(kāi)始摸起，最初，他們所得到的對(duì)大象的認(rèn)識(shí)是不相同的，因?yàn)槊總€(gè)人根據(jù)自己的觸摸活動(dòng)都只能說(shuō)出大象的某一個(gè)部分。只有當(dāng)他們摸完了整個(gè)大象時(shí)，他們才有可能對(duì)大象的形狀作出客觀(guān)的描述。然而，雖然他們對(duì)大象的描述始終是從自己的視角為起點(diǎn)的，并建立在個(gè)人理解的基礎(chǔ)之上。但是，不可否認(rèn)的是，他們的觸摸活動(dòng)總是以真實(shí)的大象為本體的。在微觀(guān)領(lǐng)域內(nèi)，量子世界如同是一頭大象，物理學(xué)家如同是一群盲人，有所區(qū)別的是，物理學(xué)家對(duì)微觀(guān)世界的認(rèn)識(shí)不可能是直接的觸摸活動(dòng)，而只能借助于自己設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器與對(duì)象進(jìn)行相互作用來(lái)進(jìn)行。在這個(gè)相互作用的過(guò)程中，包括觀(guān)察者在內(nèi)的測(cè)量語(yǔ)境成為聯(lián)系微觀(guān)世界與理論描述之間的一個(gè)不可分割的紐帶。

如果把這種量子力學(xué)的這種整體性思想延伸外推到一般的科學(xué)哲學(xué)研究中，那么，可以認(rèn)為，科學(xué)家所闡述的理論事實(shí)上是一個(gè)產(chǎn)生信念的系統(tǒng)?？茖W(xué)家借助于模型化的理論，把他們對(duì)世界的認(rèn)知模擬出來(lái)。理論模型所描述出的世界與真實(shí)世界之間的關(guān)系是一種內(nèi)在的、整體性的相似關(guān)系。這種相似分為兩個(gè)不同的層次：其一，在特定的語(yǔ)境中，模型與被模擬的世界在現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似。這種相似是指，在這個(gè)層次上，我們只是能夠通過(guò)某些關(guān)系把現(xiàn)象描述出來(lái)，但是，對(duì)現(xiàn)象之所以發(fā)生的原因給不出明確的說(shuō)明；其二，在特定的語(yǔ)境中，模型與被模擬的世界在認(rèn)識(shí)論意義上的高級(jí)相似。這種相似是指，理論模型達(dá)到了與真實(shí)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與關(guān)系之間的相似。所以，現(xiàn)象學(xué)意義上的相似最后會(huì)被成熟理論所描述的認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似所包容或修正。

這兩個(gè)層次之間的相似關(guān)系是建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的，而不是建立在邏輯或先驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。這樣，雖然科學(xué)家在建構(gòu)理論模型的過(guò)程中，總是不可避免地存在著許多非理性的因素。但是，在根本的意義上，他們的建構(gòu)活動(dòng)是以最終達(dá)到使理論描述的可能世界與真實(shí)世界之間的結(jié)構(gòu)與關(guān)系相似為目的的。因此，測(cè)量語(yǔ)境的存在成為科學(xué)家建構(gòu)活動(dòng)的一個(gè)最基本的制約前提。建構(gòu)理論模型的活動(dòng)是一種對(duì)世界的認(rèn)知活動(dòng)。建構(gòu)活動(dòng)中的虛構(gòu)性將會(huì)在與公認(rèn)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的比較中不斷地得到矯正，直至達(dá)到與真實(shí)世界完全一致為止?；蛘哒f(shuō)，在一定的語(yǔ)境中，當(dāng)從理論模型作出的預(yù)言在經(jīng)驗(yàn)意義上不斷地得到了證實(shí)的時(shí)候，類(lèi)比的相似性程度將隨之不斷地得以提高；當(dāng)科學(xué)共同體能夠依據(jù)理論模型所描述的可能世界的結(jié)構(gòu)來(lái)理解真實(shí)世界時(shí)，相似性關(guān)系將逐漸地趨向模型與世界之間的一致性關(guān)系。

在這種理解方式中，真理是物理模型與真實(shí)世界之間的相似關(guān)系的一種極限，是在一定的語(yǔ)境中完善與發(fā)展理論的一個(gè)最終結(jié)果。這樣，在科學(xué)研究中，真理成為科學(xué)研究追求的一個(gè)最終目標(biāo)，而不是科學(xué)研究的邏輯起點(diǎn)?；蛘哒f(shuō)，把真理理解成是在科學(xué)的探索過(guò)程中，成熟的物理模型與世界結(jié)構(gòu)之間達(dá)成的一致性關(guān)系。對(duì)真理的這種理解，使過(guò)去追求的客觀(guān)真理變成了與語(yǔ)境密切相關(guān)的一個(gè)概念。超出理論成真的語(yǔ)境范圍，真理也就失去了存在的前提和價(jià)值。這樣，與玻爾把理論的客觀(guān)性理解成是主體間性的觀(guān)點(diǎn)所不同，本文是通過(guò)改變對(duì)真理意義的理解方式，挽救了理論的客觀(guān)性。

如果把科學(xué)活動(dòng)理解成是對(duì)世界的模擬活動(dòng)，那么，在理論的建構(gòu)活動(dòng)中，科學(xué)理論的概念與術(shù)語(yǔ)所描述出的可能世界，只在一定的語(yǔ)境中與真實(shí)世界具有相似性。所以，相對(duì)于不可能被觀(guān)察到的真實(shí)世界而言，科學(xué)的話(huà)語(yǔ)（scientific discourses）將不再具有按字面所理解的意義，而是只具有隱喻的意義。只有當(dāng)理論與世界之間的關(guān)系趨向于一致性關(guān)系時(shí)，對(duì)某些概念的隱喻性理解才有可能變成字面語(yǔ)言的理解。所以，在科學(xué)研究的活動(dòng)中，研究對(duì)象越遠(yuǎn)離日常經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)話(huà)語(yǔ)中的隱喻成份就越多。這也許是為什么在量子理論產(chǎn)生的早期年代，物理學(xué)家在理解微觀(guān)現(xiàn)象時(shí)，不可能在微觀(guān)對(duì)象的粒子性和波動(dòng)性之間作出任何選擇的原因所在。實(shí)際上，微觀(guān)粒子的波——粒二象性概念只是在現(xiàn)象學(xué)意義上的一種典型的隱喻概念，它們并不擁有概念的字面意義，而只具有隱喻的意義。因此，它們不是對(duì)真實(shí)世界的基本結(jié)構(gòu)的實(shí)際描述。正如惠勒的“延遲實(shí)驗(yàn)”所揭示的那樣，物理學(xué)家不可能選擇用其中的一類(lèi)圖象來(lái)解釋另一類(lèi)圖象。只有當(dāng)關(guān)于微觀(guān)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)在可能世界的模型中得到全部模擬時(shí)，原來(lái)的波——粒二象性的概念才被一個(gè)更具有普遍意義的新的量子態(tài)概念所取代。

如果科學(xué)語(yǔ)言只具有隱喻的意義，科學(xué)理論所描述的是可能世界，那么，物理學(xué)家對(duì)測(cè)量現(xiàn)象的描述，也只是一種隱喻描述，而不是非隱喻的按照字義所理解的描述。這種描述既依賴(lài)于觀(guān)察者的背景知識(shí)，也依賴(lài)于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展的水平。就像格式塔心理學(xué)所闡述的那樣，同樣的圖形、同一個(gè)對(duì)象，不同的觀(guān)察者會(huì)得出不同的結(jié)論。在這個(gè)意義上，測(cè)量與觀(guān)察不再是純粹地揭示對(duì)象屬性的一種再現(xiàn)活動(dòng)，而是觀(guān)察者與對(duì)象發(fā)生相互作用之后，受到測(cè)量語(yǔ)境約束的一種生成活動(dòng)。在這個(gè)活動(dòng)中，就現(xiàn)象本身而言，至少包含有兩類(lèi)信息：一是來(lái)自對(duì)象自身的信息；二是包括觀(guān)察者在內(nèi)的測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生相互作用時(shí)新生成的信息。

從這個(gè)意義上看，微觀(guān)粒子在測(cè)量過(guò)程中表現(xiàn)出的波——粒二象性只是一種現(xiàn)象學(xué)意義上的相似，而不是微觀(guān)粒子的真實(shí)存在。在大多數(shù)情況下，現(xiàn)象還不等于是證據(jù)，把現(xiàn)象作為一種證據(jù)表述出來(lái)，還要受到物理學(xué)家的背景知識(shí)和社會(huì)條件的制約，甚至受到已接受的可能世界的基本理念的制約。按照對(duì)理論、真理和測(cè)量的這種理解方式，由“波包塌縮”現(xiàn)象所反映的問(wèn)題，就變成了提醒物理學(xué)家有必要對(duì)過(guò)去所忽視的物理測(cè)量過(guò)程的各個(gè)細(xì)節(jié)，對(duì)宏觀(guān)與微觀(guān)之間的過(guò)渡環(huán)節(jié)，進(jìn)行更細(xì)致的理論研究的一個(gè)信號(hào)，成為進(jìn)一步推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)技術(shù)性的物理學(xué)問(wèn)題，而不再是觀(guān)念性的與實(shí)在論相矛盾的哲學(xué)問(wèn)題。

玻姆的量子論是試圖用非隱喻的字面語(yǔ)言對(duì)真實(shí)的量子世界進(jìn)行描述，而現(xiàn)有的量子力學(xué)在它的產(chǎn)生初期則是用隱喻的語(yǔ)言對(duì)量子世界的一種模擬描述。正是由于理論模型具有的相似性，才使得薛定諤的波動(dòng)力學(xué)與海森堡等人的矩陣力學(xué)能夠得出完全相同的結(jié)果，并最終證明兩者在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。在量子力學(xué)的語(yǔ)境中，不論是波動(dòng)圖象，還是粒子圖象都只是理論與世界之間的現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似。在以后的發(fā)展中，量子力學(xué)所描述的可能世界的預(yù)言與真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相一致的事實(shí)說(shuō)明，當(dāng)馮諾意曼在希爾伯特空間以量子態(tài)為基本概念建立了量子力學(xué)的公理化體系之后，這些現(xiàn)象學(xué)意義上的相似已經(jīng)上升到認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似，說(shuō)明量子力學(xué)描述的可能世界與真實(shí)世界在微觀(guān)領(lǐng)域內(nèi)是一致的。這時(shí)，以波——粒二象性為基礎(chǔ)的隱喻圖象被整體論的世界圖象所取代。這也許正是物理學(xué)家可以在拋開(kāi)哲學(xué)爭(zhēng)論的前提下，只注重量子物理學(xué)的技術(shù)性發(fā)展的一個(gè)原因所在。而相比之下，玻姆的理論不過(guò)是追求傳統(tǒng)意義上的非隱喻的字面圖象和傳統(tǒng)哲學(xué)觀(guān)念的一種理想產(chǎn)物。

在對(duì)理論、概念和真理的意義的這種理解方式中，理論與世界之間的一致性關(guān)系不是建立在命題與概念的層次上，而是以測(cè)量語(yǔ)境為本體，建立在物理模型與真實(shí)世界之間從現(xiàn)象學(xué)意義上的初級(jí)相似到認(rèn)識(shí)論意義上的結(jié)構(gòu)相似的基礎(chǔ)之上的。測(cè)量語(yǔ)境的本體性，成為我們?cè)谡J(rèn)識(shí)論意義上承認(rèn)科學(xué)理論是一個(gè)信念系統(tǒng)的同時(shí)，拒絕后現(xiàn)代主義者把理論理解成是可以隨意解讀的社會(huì)文本的極端觀(guān)點(diǎn)的根本保證。所以，真理的意義不是取決于詞、概念和命題與世界之間的直接符合，而是在于理論整體與世界整體之間在逼真意義上的一致性。由于可能世界與真實(shí)世界之間的這種一致性關(guān)系在一定程度上是依賴(lài)于社會(huì)技術(shù)條件的動(dòng)態(tài)關(guān)系。因此，以一致性為基礎(chǔ)的真理是依賴(lài)于語(yǔ)境的真理，它永遠(yuǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的和可變的概念，而不是靜止的和不變的概念。這顯然是對(duì)“把科學(xué)研究的目的理解為是追求真理”這句話(huà)的最好解答。

3．從思維方式的變革到語(yǔ)境實(shí)在論的基本原理

當(dāng)我們把對(duì)理論、真理和意義的這種理解方式應(yīng)用于對(duì)真實(shí)世界的認(rèn)識(shí)時(shí)，也可以在測(cè)量語(yǔ)境的基礎(chǔ)上，對(duì)理論進(jìn)行實(shí)在論的解釋。所不同的是，這種實(shí)在論不再是把科學(xué)理論理解成是提供關(guān)于世界的某種鏡象圖景的、以強(qiáng)調(diào)語(yǔ)言與命題的真理符合論為基礎(chǔ)的那種實(shí)在論，而是把科學(xué)理論理解成是通過(guò)先對(duì)世界的模擬，然后，與真實(shí)世界趨于一致的、依賴(lài)于測(cè)量語(yǔ)境的實(shí)在論。不同的理論模型和測(cè)量語(yǔ)境可以提供對(duì)世界的不同描述。但是，通過(guò)進(jìn)一步的觀(guān)察或?qū)嶒?yàn)，我們可以判斷哪一個(gè)模型能夠更好地與世界相一致。在這里，理論模型與世界之間的關(guān)系是一種相似關(guān)系，而不再是相符合的關(guān)系；測(cè)量結(jié)果與對(duì)象之間的關(guān)系是在特定條件下的一種境遇性關(guān)系，而不再是一種純粹的再現(xiàn)關(guān)系。我們把這種與量子力學(xué)的整體性特征相一致的量子實(shí)在論稱(chēng)為“語(yǔ)境實(shí)在論”。用語(yǔ)境實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)取代傳統(tǒng)實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)，必然帶來(lái)思維方式的根本轉(zhuǎn)變。需要以整體性的語(yǔ)境論的思維觀(guān)取代傳統(tǒng)思維觀(guān)。這種思維方式的逆轉(zhuǎn)主要通過(guò)下列幾個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)：

首先，在本體論意義上，用普遍的本體論的關(guān)系論（global-ontological relationalism）的觀(guān)點(diǎn)取代傳統(tǒng)的本體論的原子論（ontological atomism）的觀(guān)點(diǎn)。承認(rèn)關(guān)系屬性或傾向性屬性的存在，承認(rèn)概率的實(shí)在性，承認(rèn)世界中的實(shí)體、屬性與關(guān)系之間的整體性。傳統(tǒng)的原子本體論總是把世界理解成是由可以進(jìn)行任意分割的部分所組成，整體等于部分之和，牛頓力學(xué)是這種本體論的一個(gè)典型范例；關(guān)系本體論則把世界理解成是一個(gè)不可分割的整體，整體大于部分之和，量子力學(xué)是這種本體論的一個(gè)典型范例。與原子本體論中認(rèn)為實(shí)體可以獨(dú)立地?fù)碛凶陨淼膶傩运煌?，在關(guān)系本體論中，實(shí)體及其屬性總是在一定的關(guān)系中體現(xiàn)出來(lái)。這里存在著兩層關(guān)系：一層是實(shí)體之間的內(nèi)在關(guān)系屬性；另一層是實(shí)體固有屬性表現(xiàn)的外在關(guān)系條件。前者具有潛存性，后者為潛存性向現(xiàn)實(shí)性的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了有利條件。 其次，在認(rèn)識(shí)論意義上，用理論模型的隱喻論的觀(guān)點(diǎn)取論模型的鏡象論的觀(guān)點(diǎn)。傳統(tǒng)的模型鏡象論觀(guān)點(diǎn)把理論理解成是命題的集合，命題與概念的指稱(chēng)和意義是由對(duì)象決定的，它們的集合構(gòu)成了對(duì)對(duì)象的完備描述；而模型隱喻論的觀(guān)點(diǎn)雖然也認(rèn)為理論能夠以命題的形式表示出來(lái)，但是，理論不是命題的集合，而是包含有模仿世界的內(nèi)在機(jī)理的模型集合。理論與世界之間的關(guān)系不是傳統(tǒng)的相符合關(guān)系，而是在一定的語(yǔ)境中，理論描述的可能世界與真實(shí)世界之間以相似為基礎(chǔ)的一致性關(guān)系。理論系統(tǒng)的模型與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似程度決定理論的逼真性。這樣，真理不再是命題與世界之間的符合，而是成為理論的逼真性的一種極限情況?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)理論所描述的可能世界與真實(shí)世界相一致的時(shí)候，理論的真理才能出現(xiàn)。這是對(duì)基本的認(rèn)識(shí)論概念的倒轉(zhuǎn)：傳統(tǒng)的逼真性理論是用命題或命題集合的真理作為基本單元，來(lái)衡量理論距真理的距離，即理論的逼真度；而現(xiàn)在正好反過(guò)來(lái)，是通過(guò)對(duì)逼真性概念的理解來(lái)達(dá)到對(duì)真理的理解。

第三，在方法論意義上，用語(yǔ)義學(xué)方法取代傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論方法。在傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)論方法中，是用命題的真理或圖象與世界之間的逼真度的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)科學(xué)實(shí)在論的一般論點(diǎn)。然而，這種方法使我們從開(kāi)始就需要清楚地辨別對(duì)一些解釋性描述的理解。例如，在相同的研究領(lǐng)域內(nèi)，我們?yōu)槭裁茨軌蛘f(shuō)，一個(gè)理論比與它相競(jìng)爭(zhēng)的另一個(gè)理論更逼近真理或更遠(yuǎn)離真理？對(duì)于諸如此類(lèi)的問(wèn)題，如果沒(méi)有一個(gè)明確的和可辯護(hù)的回答方式，那么，逼真性概念要么是空洞的；要么就是不一致的。結(jié)果，對(duì)理論的逼真性的論證反而成為對(duì)“認(rèn)識(shí)的謬誤（epistemic fallacy）”的證明，并在某程度上支持了認(rèn)識(shí)論的懷疑論觀(guān)點(diǎn)。但是，如果我們?cè)谡Z(yǔ)義學(xué)的語(yǔ)境中，通過(guò)對(duì)逼真性概念的分析與辯護(hù)，然后，衍生出理論的真理，對(duì)上述問(wèn)題的理解方式將不會(huì)陷入如此的認(rèn)識(shí)論困境。并且從認(rèn)識(shí)論的懷疑論也不會(huì)推論出語(yǔ)義學(xué)的懷疑論。

第四，在經(jīng)驗(yàn)的意義上，用現(xiàn)象生成論的測(cè)量觀(guān)取代現(xiàn)象再現(xiàn)論的測(cè)量觀(guān)。所謂現(xiàn)象再現(xiàn)論的測(cè)量觀(guān)是指，把物理測(cè)量結(jié)果理解成是對(duì)對(duì)象固有屬性的一種再現(xiàn)，測(cè)量?jī)x器的使用不會(huì)對(duì)對(duì)象屬性的揭示產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的干擾，它扮演著一個(gè)單純意義上的工具角色。理論術(shù)語(yǔ)能夠?qū)@些觀(guān)察證據(jù)進(jìn)行精確的表述。觀(guān)察證據(jù)的這種純粹客觀(guān)性成為建構(gòu)與判別理論的邏輯起點(diǎn)；而現(xiàn)象生成論的測(cè)量觀(guān)則認(rèn)為，測(cè)量是對(duì)世界的一種透視，測(cè)量結(jié)果是在對(duì)象與測(cè)量環(huán)境相互作用的過(guò)程中生成的。測(cè)量結(jié)果所表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，不是純粹對(duì)世界狀態(tài)的反映，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)事實(shí)存在于我們的信念系統(tǒng)之中，而不是獨(dú)立于觀(guān)察者的意識(shí)或論述之外與世界的純粹符合，只是在特定的測(cè)量語(yǔ)境中的一種相對(duì)表現(xiàn)，是相互作用的結(jié)果。或者說(shuō)，測(cè)量語(yǔ)境構(gòu)成了對(duì)象屬性有可能被認(rèn)識(shí)的必要條件。

所以，理論的逼真度與科學(xué)進(jìn)步之間的聯(lián)系，應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)的意義上來(lái)確立。科學(xué)進(jìn)步的記錄并不是真命題的積累，而是從模型系統(tǒng)與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似性出發(fā)，用逼真度的概念衡量科學(xué)研究綱領(lǐng)接近真理的程度。在這里，相似性不是一個(gè)命題，也不是兩個(gè)世界之間的一種固定不變的關(guān)系，而是依賴(lài)于語(yǔ)境的一個(gè)程度性的概念。它的內(nèi)容將會(huì)隨著我們對(duì)世界的不斷深入的理解而發(fā)生變化。所以，科學(xué)進(jìn)步不是真命題積累的問(wèn)題，而是理論的成功預(yù)言與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的函數(shù)。

第五，在語(yǔ)義學(xué)的意義上，用整體論或依賴(lài)于語(yǔ)境的隱喻語(yǔ)言范式取代非隱喻的字面真理范式（literal-truth paradigm）。從17世紀(jì)開(kāi)始，非隱喻的字面真理的范式就已經(jīng)被科學(xué)家廣泛地接受為是理想的語(yǔ)言。其動(dòng)機(jī)是期望把理論模型的言語(yǔ)和論證，建立在優(yōu)美而簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)和幾何的基礎(chǔ)之上。當(dāng)時(shí)的理性論者和經(jīng)驗(yàn)論者把科學(xué)語(yǔ)言當(dāng)成是理想的合乎理性的語(yǔ)言，或者說(shuō)，把科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)看成是人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的典范。這種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，所有的知識(shí)與真實(shí)世界之間的關(guān)系是根據(jù)表征知識(shí)的命題方式來(lái)討論的，科學(xué)語(yǔ)言與概念的意義由它所表征的世界來(lái)確定，它們不僅在本質(zhì)上具有固有的字義，而且語(yǔ)言本身的字面意義就是使用詞語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。語(yǔ)言的意義不僅與語(yǔ)言的用法無(wú)關(guān)，而被認(rèn)為是客觀(guān)地對(duì)應(yīng)于世界的各個(gè)方面?？茖W(xué)的話(huà)語(yǔ)總是關(guān)于自然界的現(xiàn)象、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和原因的話(huà)語(yǔ)。

然而，在整體論的隱喻語(yǔ)言范式中，理論所討論的是由科學(xué)共同體提出的關(guān)于世界的因果結(jié)構(gòu)的信念，知識(shí)與真實(shí)世界之間的關(guān)系是根據(jù)可能世界與真實(shí)世界之間的相似關(guān)系來(lái)討論的。在這里，兩個(gè)世界之間的相似程度的提高是它們共有屬性的函數(shù)。在隱喻的意義上，語(yǔ)言與概念的意義是極其模糊的和語(yǔ)境化的，隱喻的表達(dá)通常并不直接對(duì)應(yīng)于世界中的實(shí)體或事件：即，按照字面的意義理解隱喻的陳述常常是錯(cuò)誤的。例如，在理解量子測(cè)量現(xiàn)象時(shí)，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，或者強(qiáng)調(diào)使用粒子語(yǔ)言，或者強(qiáng)調(diào)波動(dòng)語(yǔ)言都是失敗的。這也是玻爾的互補(bǔ)性原理在量子力學(xué)的時(shí)期歲月里容易被人們所接受的高明之處。從本文的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，關(guān)于微觀(guān)世界的粒子圖象或波動(dòng)圖象只不過(guò)是傳統(tǒng)思維慣性的一種最顯著的表現(xiàn)而已。事實(shí)上，這兩種圖象都只是一種隱喻意義上的圖象，而不代表微觀(guān)世界的真實(shí)圖象。隱喻與其它非字面的言詞是依賴(lài)于語(yǔ)境的。正如后期維特根斯所言，語(yǔ)言與概念的意義依賴(lài)于活動(dòng)，使用一個(gè)符號(hào)的充分必要條件必須包括對(duì)活動(dòng)的描述。

在這種整體論的思維方式的基礎(chǔ)上，我們可以把語(yǔ)境實(shí)在論的主要觀(guān)點(diǎn)，總結(jié)為下列六個(gè)基本原理：

本體論原理：在物理測(cè)量的過(guò)程中，物理學(xué)家所觀(guān)察到的現(xiàn)象是由不可能被直接觀(guān)察到的過(guò)程因果性地引起的。這些不可能被直接觀(guān)察到的過(guò)程是獨(dú)立于人心而自在自為地存在著的。

方法論原理：對(duì)一個(gè)真實(shí)過(guò)程的理論模型的建構(gòu)，是對(duì)不可能被觀(guān)察到的真實(shí)世界的機(jī)理和結(jié)構(gòu)的模擬。對(duì)于真實(shí)世界而言，它在現(xiàn)象學(xué)意義上的表現(xiàn)與它的內(nèi)在結(jié)構(gòu)或機(jī)理在定性的意義上具有一致性。即，理論模型具有經(jīng)驗(yàn)的適當(dāng)性。

認(rèn)識(shí)論原理：理論描述的可能世界與真實(shí)世界只具有的相似性，它們之間的相似程度是它們具有的共同特性的函數(shù)。這些共性是在實(shí)驗(yàn)與測(cè)量語(yǔ)境中找到的。

語(yǔ)義學(xué)原理：在一定的語(yǔ)境中，理論模型與真實(shí)系統(tǒng)之間的相似關(guān)系決定理論的逼真性。在理想的情況下，真理是理論描述的可能世界逼近真實(shí)世界的一種極限。

價(jià)值論原理：科學(xué)理論的建構(gòu)在最終意義上總要受到實(shí)驗(yàn)證據(jù)的制約，科學(xué)理論的發(fā)展總是向著越來(lái)越接近真實(shí)世界機(jī)理的方向發(fā)展的。

倫理學(xué)原理：包括人類(lèi)在內(nèi)的自然界具有不可分割的整體性，關(guān)于人類(lèi)行為的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該建立在人與自然的整體性關(guān)系上。

4．科學(xué)進(jìn)步的語(yǔ)境生成論模式

探討科學(xué)進(jìn)步的模式問(wèn)題一直是科學(xué)哲學(xué)研究中的重大理論問(wèn)題之一。不同的學(xué)派提出了不同的觀(guān)點(diǎn)。邏輯實(shí)證主義者繼承了自培根以來(lái)的哲學(xué)傳統(tǒng)，認(rèn)為科學(xué)的發(fā)展在于對(duì)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)的真命題的積累。理論所包括的真命題越多，它就越逼近真理。波普爾把理論逼近真理的這種性質(zhì)稱(chēng)為“逼真性”，逼真性的程度稱(chēng)為“逼真度”。他認(rèn)為，理論是真內(nèi)容與假內(nèi)容的統(tǒng)一，理論的逼真度等于理論中的真內(nèi)容與假內(nèi)容之差。而真內(nèi)容由理論中那些得到經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)的真命題所組成。真命題越多，理論的逼真度就越高。在所有這些觀(guān)點(diǎn)中，逼真性的主要特性是用命題與事實(shí)的符合作為近似真理的基本單元。換言之，是用命題真理的術(shù)語(yǔ)來(lái)理解理論的逼真性。在這里“符合”沒(méi)有程度上的差別；逼真性與真理之間的關(guān)系是部分與整體之間的關(guān)系。這種“符合”或“與事實(shí)相符”包含著四個(gè)方面的關(guān)系：其一，句子的主語(yǔ)與謂詞之間處于相互聯(lián)系的狀態(tài)；其二，事態(tài)（the state of affairs）與主語(yǔ)之間的指稱(chēng)關(guān)系；其三，謂詞表達(dá)與被選擇的事態(tài)之間的指稱(chēng)關(guān)系；其四，說(shuō)話(huà)者所選擇的對(duì)象與事態(tài)之間的相適合關(guān)系。[1]

然而，這種以真命題的多少來(lái)衡量理論的逼真度的方法，似乎沒(méi)有辦法回答諸如下面的那些問(wèn)題：如果一個(gè)理論最后被證明是與事實(shí)不相符，那么，這個(gè)理論怎么可能接近真理呢？比如說(shuō)，在當(dāng)前的情況下，量子場(chǎng)論還是一個(gè)不成熟的理論，它在未來(lái)一定會(huì)被加以修改，那么，我們能夠說(shuō)，量子場(chǎng)論不如牛頓力學(xué)與事實(shí)更相符嗎？此外，“符合事實(shí)”這個(gè)概念也會(huì)遇到同樣的問(wèn)題：如果某個(gè)理論根本就是錯(cuò)誤的，我們又怎能說(shuō)，它與事實(shí)符合的更好或更糟呢？也許有些在表面上曾經(jīng)顯示出具有某種逼真性的理論，實(shí)際上，它卻在根本意義上就是錯(cuò)的。例如，化學(xué)中的“燃素說(shuō)”、物理學(xué)中的“地心說(shuō)”，等等，這些理論都曾經(jīng)在科學(xué)家的實(shí)際工作中，起到過(guò)積極的作用。但是，后來(lái)的發(fā)展證明，它們都是錯(cuò)誤的假說(shuō)。另一方面，這種方法還無(wú)法解釋為什么在前后相繼的理論中使用的同一個(gè)概念，卻具有不同的內(nèi)涵這樣的問(wèn)題。例如，經(jīng)典物理學(xué)中的質(zhì)量概念不同于相對(duì)論力學(xué)中的質(zhì)量概念；量子力學(xué)的中微觀(guān)粒子概念也比經(jīng)典物理學(xué)中的粒子概念擁有更豐富的內(nèi)涵。庫(kù)恩在闡述他的科學(xué)進(jìn)步的范式論模式時(shí)，為了避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)，走向了徹底的相對(duì)主義。

如果我們用強(qiáng)調(diào)理論描述的物理模型與世界之間的相似性比較，取論中包含的真命題的比較來(lái)理解理論的逼真性，那么，上述問(wèn)題就很容易得到解決。在特定的語(yǔ)境中，并存著的相互競(jìng)爭(zhēng)的理論，分別描繪出幾個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的可能世界，這些可能世界與真實(shí)世界之間的相似程度決定理論的逼真性。逼真度越高的理論，將會(huì)越客觀(guān)、越接近于真理。真理是理論的逼真度等于1時(shí)的一種極限情況。例如，牛頓力學(xué)比伽里略的力學(xué)更接近真理的真正理由是，因?yàn)榕ｎD物理學(xué)所描繪的世界模型比伽里略物理學(xué)所描繪的世界模型與真實(shí)世界更相似。而不應(yīng)該把這個(gè)結(jié)論替換成是，在每一個(gè)方法中通過(guò)真命題的計(jì)數(shù)來(lái)使它們與精確地說(shuō)明真實(shí)世界的真命題的總數(shù)進(jìn)行比較后作出的選擇。前后相繼的理論中所使用的共同概念的意義也是依賴(lài)于可能世界的。不同層次的可能世界雖然賦予同一個(gè)概念以不同的內(nèi)涵。但是，由于更深層的可能世界更接近真實(shí)世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，所以，對(duì)為什么同一個(gè)概念會(huì)有不同內(nèi)涵的問(wèn)題就容易理解了。

我們把由理論描繪的可能世界逼近真實(shí)世界的過(guò)程，以及前后相繼的理論之間的更替關(guān)系總結(jié)為：

前語(yǔ)境階段——語(yǔ)境確立階段——語(yǔ)境擴(kuò)張階段——語(yǔ)境轉(zhuǎn)換階段

——新的語(yǔ)境確立階段……

在科學(xué)進(jìn)步的這個(gè)模式中，前語(yǔ)境階段是指，當(dāng)科學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的研究領(lǐng)域時(shí)，面對(duì)不可能被舊理論所解釋的有限數(shù)量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和存在的重要問(wèn)題，科學(xué)家首先是進(jìn)行大膽的創(chuàng)新和積極地猜測(cè)，提出可能與證據(jù)相一致的相互競(jìng)爭(zhēng)的理論或假說(shuō)。這些理論或假說(shuō)分別描繪出了相互競(jìng)爭(zhēng)的各種可能世界的圖象。這個(gè)時(shí)期，科學(xué)家在建構(gòu)理論時(shí)，通過(guò)模型與現(xiàn)象的比較來(lái)約束他們的想象?；蛘哒f(shuō)，他們的富有創(chuàng)造性的想象力是一種意向性的想象，而不是完全隨意的想象。這種意向性的信息直接來(lái)自不可能被直接觀(guān)察到的對(duì)象本身。科學(xué)家在相互競(jìng)爭(zhēng)的理論中作出選擇時(shí)，依賴(lài)于兩個(gè)主要的歸納根據(jù)：其一，相信任何一個(gè)理論模型的建構(gòu)都是為了盡可能準(zhǔn)確地模擬真實(shí)世界的結(jié)構(gòu)和機(jī)理；其二，依據(jù)模型所產(chǎn)生的信念能夠作為成為設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是為了探索世界，和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c它所表征的世界之間的類(lèi)似程度。在特定領(lǐng)域內(nèi)和一定的歷史條件下，根據(jù)一個(gè)理論的信念所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)越新穎，在得到應(yīng)用之后，越能夠證明理論的成功性。同時(shí)，理論的調(diào)整總是向著與新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的方向進(jìn)行的。而新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由自然界中某種未知的因果機(jī)理引起的。

然而，說(shuō)明的成功（explanatory success）只是理論逼近真理的一個(gè)象征或一個(gè)結(jié)果，或者說(shuō)，說(shuō)明的成功只是理論逼近真理的一個(gè)必要條件。凡是逼真的理論都必定能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出成功的說(shuō)明。但是，并不是每一個(gè)擁有成功說(shuō)明的理論都是逼真的理論。在理論的說(shuō)明中，理論的逼真性與不斷增加的成功之間的聯(lián)系應(yīng)該是一個(gè)認(rèn)識(shí)論問(wèn)題，而不是一個(gè)語(yǔ)義學(xué)問(wèn)題。一個(gè)完整的科學(xué)理論從產(chǎn)生到成熟通常要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：其一，對(duì)現(xiàn)象的描述階段，這個(gè)階段得到了在經(jīng)驗(yàn)上恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?。例如，在量子力學(xué)之前，玻爾等人提出的各種原子模型；第二個(gè)階段是建立一個(gè)理論的說(shuō)明模型。例如，現(xiàn)有的量子力學(xué)的數(shù)學(xué)形式體系。第三個(gè)階段是為成功的說(shuō)明模型尋找一種可理解的機(jī)理，或者說(shuō)，對(duì)說(shuō)明模型提供語(yǔ)義學(xué)的基礎(chǔ)。相對(duì)于一個(gè)成熟的科學(xué)理論而言，現(xiàn)象——模型——機(jī)理三者之間的相互關(guān)系具有內(nèi)在的不可分割的整體性。這也就是為什么原子物理學(xué)家在理解量子力學(xué)的內(nèi)在機(jī)理的問(wèn)題上沒(méi)有達(dá)成共識(shí)時(shí)，產(chǎn)生了量子力學(xué)的解釋問(wèn)題的原因所在。

在這里，我們所說(shuō)的模型是指物理模型而不是僅僅指數(shù)學(xué)模型。物理模型除了包括數(shù)學(xué)模型之外，還包括理解世界的構(gòu)成機(jī)理的模型。物理模型是為數(shù)學(xué)模型提供一個(gè)語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)。例如，分子運(yùn)動(dòng)論模型是解釋壓強(qiáng)公式的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)；場(chǎng)的觀(guān)點(diǎn)是理解引力理論的語(yǔ)義學(xué)基礎(chǔ)。所以，物理學(xué)中的模型是指真實(shí)物理系統(tǒng)的替代物，它既具有解釋的作用，也能夠把抽象的數(shù)學(xué)系統(tǒng)翻譯為一個(gè)可理解的論述。正是在這個(gè)意義上，物理學(xué)模型是指一個(gè)模型簇。由這些模型簇所描繪的可能世界的結(jié)構(gòu)與真實(shí)世界的結(jié)構(gòu)之間的相似關(guān)系，在選擇理論時(shí)是很重要的。一方面，它能夠使理論在科學(xué)實(shí)踐中被不斷地修改和擴(kuò)展以適應(yīng)新的現(xiàn)象，而不是靜止的和孤立的；另一方面，它使相互競(jìng)爭(zhēng)的理論之間的選擇在科學(xué)實(shí)踐的規(guī)則與活動(dòng)之內(nèi)自然地得到了求解。這時(shí)，被淘汰掉的理論并非必須要被證偽（盡管證偽也是因素之一），而是如同生物進(jìn)化那樣是自然選擇的結(jié)果。

在這里，把逼真度作為選擇理論的標(biāo)準(zhǔn)，與要么強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，要么強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)證偽的標(biāo)準(zhǔn)不同，它永遠(yuǎn)是動(dòng)態(tài)的和依賴(lài)于研究語(yǔ)境的概念。它既有助于把淘汰掉的理論中的某些合理化因素進(jìn)行再語(yǔ)境化，也能夠確保科學(xué)描述和與此相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技巧與獨(dú)立于人心的世界之間建立起一種物理聯(lián)結(jié)，從而堅(jiān)持了存在著一個(gè)不可能被觀(guān)察到的獨(dú)立于人心的世界的本體論的實(shí)在論觀(guān)點(diǎn)。大體上，衡量可能世界與真實(shí)世界之間的結(jié)構(gòu)或機(jī)理的相似程度可以通過(guò)它們之間的共有屬性（或共同特征）來(lái)進(jìn)行。如果用S（A ，B）表示兩個(gè)世界之間的基本特征的相似關(guān)系，用 A∩B表示共有屬性，A – B和 B - A表示它們之間的差異，那么，在定性的意義上，這些量之間的關(guān)系可以定性地表示為：[1]

S（A ，B）= C1F（A∩B）- C2F（A - B）- C3F（B - A）

這個(gè)公式說(shuō)明，兩個(gè)世界之間的相似關(guān)系是它們的共性與差異的函數(shù)。當(dāng)C1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C2和C3時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)之間的共性將比差異處于更重要的支配地位。其中，三個(gè)系數(shù)C1、C2和C3 的值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。這樣，我們就有可能在經(jīng)驗(yàn)的意義上來(lái)研究相似關(guān)系。在經(jīng)驗(yàn)的意義上，如果相互競(jìng)爭(zhēng)的理論中的某個(gè)理論的描述和說(shuō)明模型能夠完全依據(jù)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和本體論概念被加以校準(zhǔn)，那么，我們就可以認(rèn)為，這個(gè)理論是似真的（plausible）。理論越擬真，它就越逼真。

在一個(gè)特定的語(yǔ)境中，當(dāng)一個(gè)理論的說(shuō)明與理解模型能夠完全經(jīng)得起經(jīng)驗(yàn)的考驗(yàn)時(shí)，科學(xué)共同體將認(rèn)為理論描繪的可能世界與真實(shí)世界之間達(dá)到了某種一致性。這時(shí)，科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了語(yǔ)境確立的階段。這個(gè)階段相當(dāng)于庫(kù)恩的常規(guī)科學(xué)時(shí)期或范式形成時(shí)期。這時(shí)，科學(xué)家不僅擁有共同的信念和共同的語(yǔ)言，而且擁有對(duì)真實(shí)世界的共同圖象。他們相信，理論描繪的可能世界代表了真實(shí)世界的內(nèi)在機(jī)理；理論描繪的圖象就是不可觀(guān)察的真實(shí)世界的圖象。為了進(jìn)一步探索真實(shí)世界的精細(xì)結(jié)構(gòu)，科學(xué)家常常會(huì)根據(jù)現(xiàn)有理論提供的信念和約定，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，預(yù)言新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，特別是運(yùn)用成熟理論中的理論實(shí)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的語(yǔ)境階段。但是，這個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的語(yǔ)境邊界是非常不確定的。

當(dāng)科學(xué)家把成熟理論所揭示的世界機(jī)理作為一個(gè)范式和信念的基礎(chǔ)，延伸推廣到解釋其它相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)象時(shí)，科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入到語(yǔ)境的擴(kuò)張階段。其中，既包括理論研究的信念與方法的擴(kuò)張，也包括以它的基本原理為基礎(chǔ)的技術(shù)與實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)張。例如，在牛頓理論確立之后，不論是物理學(xué)還是化學(xué)家，他們都用牛頓力學(xué)的基本思想解釋他們所面臨的其它領(lǐng)域內(nèi)的新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并且成功地制造出了許多測(cè)量?jī)x器；同樣，現(xiàn)代技術(shù)的崛起和分子生物學(xué)、量子化學(xué)等學(xué)科的產(chǎn)生都是量子力學(xué)的基本原理成功應(yīng)用的結(jié)果。所以，語(yǔ)境擴(kuò)張的過(guò)程實(shí)際上是已有語(yǔ)境膨脹的過(guò)程。當(dāng)科學(xué)共同體在語(yǔ)境擴(kuò)張的過(guò)程中，遇到了與理論信念相矛盾的而且是他們料想不到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)時(shí)，他們才有可能開(kāi)始對(duì)理論的信念產(chǎn)生懷疑，這時(shí)，理論的應(yīng)用邊界，或者說(shuō)，語(yǔ)境擴(kuò)張的邊界逐漸地變得明確起來(lái)，科學(xué)的發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入語(yǔ)境轉(zhuǎn)換階段。在這個(gè)階段，舊語(yǔ)境的擴(kuò)張受到了限制，新的語(yǔ)境處于形成與培育當(dāng)中。新的理論競(jìng)爭(zhēng)也就隨之開(kāi)始了。隨著新理論競(jìng)爭(zhēng)的開(kāi)始，科學(xué)共同體的信念也在不斷地發(fā)生著改變，直到一個(gè)全新的語(yǔ)境形成為止。

當(dāng)新的語(yǔ)境確立之后，不僅科學(xué)家確立了新的信念，而且他們對(duì)問(wèn)題的求解值域也隨之發(fā)生了改變。這時(shí)，原來(lái)前語(yǔ)境中的一些不合理的偏見(jiàn)，在新語(yǔ)境中得到了糾正。在前語(yǔ)境中是真理的理論，在后語(yǔ)境中失去了它的真理性。后語(yǔ)境的形成是伴隨著新理論的確立而完成的。由于新語(yǔ)境比舊語(yǔ)境揭示出了更深層次的世界結(jié)構(gòu)或機(jī)理。所以，它在理論信念、方法和技術(shù)層次的擴(kuò)張與滲透力將會(huì)比舊語(yǔ)境更強(qiáng)、更徹底。這也就是，為什么量子力學(xué)的產(chǎn)生所帶來(lái)的理論、方法與技術(shù)革命會(huì)比牛頓力學(xué)更深刻、更廣泛的原因所在。但是，前后語(yǔ)境之間的界線(xiàn)是連續(xù)的。這時(shí)，就像新理論是對(duì)舊理論的一種超越一樣，新語(yǔ)境也是對(duì)舊語(yǔ)境的一種超越。由于語(yǔ)境的變遷和運(yùn)動(dòng)是不斷地向著揭示世界的真實(shí)機(jī)理的方向發(fā)展的。因此，在語(yǔ)境中生成的理論也使得科學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步向著不斷地逼近真理的方向進(jìn)行。本文把科學(xué)發(fā)展的這種模式稱(chēng)為“語(yǔ)境生成論模式”。

這里包括兩個(gè)層次的生成，其一，理論的形成與完善是在特定的語(yǔ)境中進(jìn)行的；其二，科學(xué)進(jìn)步也是在語(yǔ)境的變更中完成的。但是，值得注意的是，強(qiáng)調(diào)語(yǔ)境化并不意味著使科學(xué)進(jìn)步成為無(wú)規(guī)則的游戲。把理論系統(tǒng)放置于特定的語(yǔ)境當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)的開(kāi)放性和連續(xù)性。在這個(gè)意義上，語(yǔ)境論的事實(shí)也是一種客觀(guān)事實(shí)。運(yùn)用語(yǔ)境論的隱喻思考與模型化方法，不僅能夠使科學(xué)進(jìn)步過(guò)程中的微觀(guān)的邏輯結(jié)構(gòu)與宏觀(guān)的歷史背景有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，而且能夠使基本的內(nèi)在邏輯的東西在歷史的發(fā)展中內(nèi)化到新的語(yǔ)境當(dāng)中，從而使得語(yǔ)境在自然更替的同時(shí)，一方面，完成了理論知識(shí)的積累與繼承的任務(wù)；另一方面，揭示出更深層次的世界機(jī)理。所以，語(yǔ)境生成論的科學(xué)進(jìn)步模式既不會(huì)像庫(kù)恩的范式論那樣，走向相對(duì)主義，也不會(huì)像普特南那樣，走向多元真理論?？茖W(xué)進(jìn)步的語(yǔ)境生成論模式，既能夠包容相對(duì)主義的某些合理成份，又能夠堅(jiān)持實(shí)在論的立場(chǎng)。

5．結(jié)語(yǔ)

從量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)論教益中抽象出的語(yǔ)境實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)，是一種具有更廣泛的解釋力，并且有可能把許多觀(guān)點(diǎn)有機(jī)地融合在一起的實(shí)在論觀(guān)點(diǎn)。它不僅能夠賦予量子力學(xué)以實(shí)在論的解釋?zhuān)覟榻鉀Q科學(xué)實(shí)在論面臨的許多責(zé)難，理清上世紀(jì)末圍繞“索卡爾事件”所發(fā)生的一場(chǎng)震驚西方學(xué)壇的科學(xué)大戰(zhàn)，[1] 提供了一條可能的思路。法因曾經(jīng)在《擲骰子游戲：愛(ài)因斯坦與量子論》一書(shū)中斷言“實(shí)在論已經(jīng)死了”。[2] 然而，我們通過(guò)對(duì)量子力學(xué)與實(shí)在論的分析，在放棄了傳統(tǒng)的真理符合論之后，運(yùn)用隱喻思考與模型化方法所得出的結(jié)論則是，“實(shí)在論還活著，而且活的很好”。

[1] D.Bohm and B.J.Hiley， The Unpided Universe: An ontological interpretation of quantum theory， Routledge and Kegan Paul， London (1993).

[1] Jeffrey Alan Barrett， The Quantum Mechanics of Minds and Worlds， Oxford University Press (1999).

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 136-137.

[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 133.

第5篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

歐內(nèi)斯特?索爾維（E.Ernest Solvay 1838-1922）是比利時(shí)工業(yè)化學(xué)家。1861年他發(fā)明了氨堿法于1863年創(chuàng)辦了一個(gè)正式的制堿工廠(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了氨堿法的工業(yè)化，使索爾維制堿法在世界上獲得迅速發(fā)展。

索爾維是一個(gè)很像諾貝爾的人，本身既是科學(xué)家又是家底雄厚的實(shí)業(yè)家，萬(wàn)貫家財(cái)都捐給了科學(xué)事業(yè)。用助召開(kāi)世界最高水平學(xué)術(shù)會(huì)議――“索爾維會(huì)議”。 1912年在布魯塞爾創(chuàng)辦索爾維國(guó)際物理學(xué)化學(xué)研究會(huì)。此前于1911年秋天他通過(guò)嚴(yán)格篩選的邀請(qǐng)方式在布魯塞爾舉辦了主題為“輻射與量子”的第1屆國(guó)際索爾維物理學(xué)會(huì)議。原定每三年舉行一次，但是不久就被第一次世界大戰(zhàn)所打斷。直到1921年由索爾維家族接手，開(kāi)始重新恢復(fù)了定期3年舉行一屆的系列會(huì)議。每次會(huì)前經(jīng)嚴(yán)格挑選，邀請(qǐng)當(dāng)時(shí)世界最著名的物理學(xué)家，討論物理學(xué)發(fā)展的重大的關(guān)鍵性前沿問(wèn)題。由于前幾次索爾維會(huì)議適逢20世紀(jì)10-30年代的物理學(xué)大發(fā)展時(shí)期，參加者又都是一流物理學(xué)家與化學(xué)家，使得索爾維會(huì)議在現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展歷史上占據(jù)了重要的地位。這些會(huì)議的召開(kāi)對(duì)促進(jìn)世界科學(xué)事業(yè)的發(fā)展起了非常重要的作用。

最著名的一次索爾維會(huì)議就是1927年10月召開(kāi)的主題為“電子和光子”的第5次索爾維會(huì)議。如前所述，在此次會(huì)議上，世界上頂尖的物理學(xué)家聚在一起，討論由不同途徑創(chuàng)立的量子理論。參加這次會(huì)議的29人中有17人已經(jīng)獲得或后來(lái)獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。從1911年以來(lái)，索爾維（Solvay）物理會(huì)議一直在塑造現(xiàn)代物理學(xué)，它如同一個(gè)歷史舞臺(tái)，見(jiàn)證著物理學(xué)歷史上這一重大的革命性轉(zhuǎn)變。

第25索爾維物理會(huì)議于2011年10月在比利時(shí)布魯塞爾召開(kāi)，會(huì)議主席為2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，D.Gross。在這次會(huì)議上慶祝了這一輝煌系列會(huì)議創(chuàng)立100周年。在索爾維會(huì)議的歷史上，量子力學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用一直是一條主線(xiàn)，因此第25次索爾維會(huì)議匯聚了許多量子力學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。會(huì)議的重點(diǎn)在于物理學(xué)領(lǐng)域中的一些緊迫的未解決的問(wèn)題。

本書(shū)是該會(huì)議的一本文集，其中包括了一些“指定報(bào)告人的談話(huà)”，在這些談話(huà)中這些聲名顯赫的科學(xué)家以獨(dú)特的洞察力給出了各種前沿論題的評(píng)述。

該文集列出了本屆索爾維會(huì)議7次全體會(huì)議的全部?jī)?nèi)容。各次會(huì)議的主題分別為（括號(hào)內(nèi)為會(huì)議主席）：1.歷史與反思（M.Henneaux）；2.量子力學(xué)基礎(chǔ)和量子計(jì)算（A.Aspect）；3.量子系統(tǒng)的控制（P.Zoller）；4.量子凝聚態(tài) （B.Halperin）；5.粒子和場(chǎng)（H.Geotgi）；6.量子理論和弦理論（J，Polchski）； 7.一般討論和結(jié)束語(yǔ)（D.Gross）。

秉承索爾維會(huì)議的一貫傳統(tǒng)，這個(gè)會(huì)議文集還包括了一些對(duì)于每個(gè)邀請(qǐng)報(bào)告的評(píng)論以及與會(huì)者的討論，討論中提出了各種不同的觀(guān)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)編排，這些熱烈討論的場(chǎng)面被完整地記錄在了會(huì)議文集中。

本書(shū)對(duì)于那些對(duì)量子理論的深刻含意以及量子哲學(xué)感興趣的讀者，包括理工科高年級(jí)的大學(xué)生和研究生，特別是從事物理學(xué)史的教學(xué)與研究人員，都是一部難得的、有價(jià)值的參考書(shū)。

第6篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

近年來(lái)，許多人著書(shū)立說(shuō)，認(rèn)為當(dāng)代物理學(xué)與東方哲學(xué)(包括中國(guó)與印度)之間存在著某種相似性。在本文中，作者將著重討論它與中國(guó)哲學(xué)，特別是易哲學(xué)的共同點(diǎn)。易哲學(xué)主要源出于《易傳》，該書(shū)是約在公元前3世紀(jì)編成的，傳統(tǒng)的看法是由儒家編纂的，但從它的內(nèi)容來(lái)看應(yīng)該推測(cè)是由道家編纂的。

簡(jiǎn)單地把量子力學(xué)與易哲學(xué)做直接的類(lèi)比，只能給出它們之間相同性的膚淺描述。為了把這種無(wú)定形的直覺(jué)變成為一種有價(jià)值的、具有透徹性的思想，必須要在本體論的層面上對(duì)二者進(jìn)行深入的分析比較。本文作者試圖在這一工作的基礎(chǔ)上，融合量子力學(xué)與易哲學(xué)這兩方面的思想成果，建立起一個(gè)嶄新的哲學(xué)觀(guān)，這一哲學(xué)觀(guān)將會(huì)較好地對(duì)量子力學(xué)做出哲學(xué)上的詮釋?zhuān)瑫r(shí)也包含對(duì)易經(jīng)哲學(xué)中的主要哲學(xué)思想進(jìn)行科學(xué)化與形式化的轉(zhuǎn)變。

2 量子力學(xué)的本體論表述

2.1 玻爾的哲學(xué)觀(guān)

從經(jīng)典物理學(xué)到量子力學(xué)，這一過(guò)渡對(duì)物理學(xué)觀(guān)念產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在人們已清楚地認(rèn)識(shí)到，經(jīng)典物理學(xué)的原理僅適用于有限的范圍，而且只是一種近似。經(jīng)典力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)哲學(xué)詮釋混淆了物理的現(xiàn)象與本體論的概念，并且與量子力學(xué)是不相容的。

尼爾斯·玻爾是在量子論出現(xiàn)時(shí)期的一位偏好哲學(xué)的著名物理學(xué)家。他對(duì)量子理論引起的哲學(xué)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)深刻思考。玻爾關(guān)于量子力學(xué)的哲學(xué)觀(guān)既深刻又有局限性，這源于他的方法學(xué)。他的方法學(xué)的中心部分是關(guān)于物理學(xué)概念體系的分析。他尖銳地指出，西方本體論的概念是對(duì)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的概念體系的不適當(dāng)?shù)耐馔啤２柕恼軐W(xué)觀(guān)的局限在于，他的方法學(xué)過(guò)份強(qiáng)調(diào)了物理學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)而忽視了他分析中暴露出的量子力學(xué)含有的思想體系的內(nèi)涵。

在他著名的科莫演講中，玻爾陳述了量子論的基礎(chǔ)：或許可以用所謂“量子假設(shè)”來(lái)表述，即一個(gè)基本的不連續(xù)性或更確切地說(shuō)是分立性，存在于任何原子過(guò)程中。這對(duì)經(jīng)典理論來(lái)說(shuō)是完全陌生的，這一分界以普朗克的量子運(yùn)動(dòng)為標(biāo)志。據(jù)此，他做出以下結(jié)論：量子假設(shè)表明，有關(guān)原子現(xiàn)象的任何觀(guān)察，都不可避免地包含觀(guān)察者與觀(guān)察媒介的相互作用。

2．2 相互作用原理

當(dāng)然，玻爾自己很小心地避開(kāi)了本體論的話(huà)題，也拒絕提出任何本體的假設(shè)，因?yàn)檫@樣的假設(shè)違背了他的方法論的原則。雖然如此，因?yàn)樯厦嬲f(shuō)過(guò)量子力學(xué)包涵著新的思想材料，我們可以看見(jiàn)他的立場(chǎng)很含蓄地贊成了本體實(shí)體的存在。這是因?yàn)樗牧?chǎng)既要把觀(guān)察描述成一種相互作用又要把在不同實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)同一被觀(guān)察物得出的現(xiàn)象的描述，作為對(duì)這一被觀(guān)察物的互補(bǔ)性的信息。

需要一種新的本體論的原則，來(lái)描述本體與現(xiàn)象之間的關(guān)系。這個(gè)原則可取之于兩個(gè)來(lái)源，一個(gè)是玻爾對(duì)觀(guān)察與相互作用的觀(guān)念；另一個(gè)是假設(shè)現(xiàn)象是本體與觀(guān)測(cè)儀器相互作用的結(jié)果。這導(dǎo)致了相互作用原理：

現(xiàn)象是由于本體與觀(guān)測(cè)媒介相互作用的結(jié)果。

相互作用原理將全面的現(xiàn)實(shí)分為兩個(gè)領(lǐng)域：一個(gè)領(lǐng)域是本體現(xiàn)實(shí)，它與實(shí)驗(yàn)媒介相互作用，這一現(xiàn)實(shí)是獨(dú)立存在于相互作用之外的；另一領(lǐng)域是指相互作用的結(jié)果，這是被稱(chēng)為現(xiàn)象的現(xiàn)實(shí)，相互作用使得這一現(xiàn)實(shí)可以被實(shí)驗(yàn)所感覺(jué)到。從這一理解出發(fā)，本體論的中心問(wèn)題是探索這一本體現(xiàn)實(shí)的性質(zhì)。

2．3 通向本體論的三個(gè)步驟

建立量子力學(xué)的本體論哲學(xué)體系可以分為三個(gè)步驟。第一個(gè)步驟是給出這一概念的形式化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。薛定諤方程中的波函數(shù)概念是量子力學(xué)的中心形式化概念。玻恩的幾率詮釋符合了使波包與實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一起來(lái)的需求，但是創(chuàng)造一個(gè)本體論的獨(dú)立實(shí)在的概念需要完全不同的方法。由于薛定諤方程可以用來(lái)描述觀(guān)測(cè)之間的真實(shí)變化過(guò)程，而符合薛氏方程的波包的量子力學(xué)的干涉有物質(zhì)的結(jié)果，所以本文作者認(rèn)為，薛氏方程所描述的波包概念是一個(gè)比較合適的用以建立本體論概念的形式化概念。

第二步，我們必須考慮，假如有實(shí)體滿(mǎn)足該描述，為了真正的存在，它們還要滿(mǎn)足什么樣的其他條件。在目前情形下，我們必須考慮波包應(yīng)具有怎樣的本體性的性質(zhì)才能得以存在，這即是說(shuō)一個(gè)單獨(dú)的波包不能做一個(gè)本體實(shí)體，我們必須考慮要加上怎樣更多的性質(zhì)去構(gòu)成一個(gè)完備的本體實(shí)體。這一考慮的結(jié)果將會(huì)給波包一個(gè)實(shí)在性的詮釋。具有波包的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的真實(shí)存在，將與我們通常所認(rèn)為的自然實(shí)體有著截然的不同。這一詮釋需要一個(gè)全新的概念體系的框架。因此，詮釋的問(wèn)題，便是在波包的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)全新的范疇體系，來(lái)表達(dá)一個(gè)合適的本體實(shí)體概念。這一概念必須承認(rèn)，實(shí)體在孤立時(shí)是非局域性的，而當(dāng)與一個(gè)實(shí)驗(yàn)媒介發(fā)生系列相互作用后，便會(huì)成為局域的。根據(jù)這一要求，本文作者提出一個(gè)新的概念就是“雙波包”的概念。雙波包由正弦元波包與相調(diào)節(jié)子波包構(gòu)成。這些概念將在下一章節(jié)里加以闡明。

第三步，是要建立一個(gè)普遍的哲學(xué)體系，使我們能夠理解現(xiàn)實(shí)的一切，它將包含而又超出我們一開(kāi)始所討論的所有科學(xué)問(wèn)題。這將導(dǎo)致對(duì)精神一類(lèi)性質(zhì)的問(wèn)題的哲學(xué)探索，以及對(duì)雙波包體系的哲學(xué)上的思考。后一問(wèn)題是本文的主要重點(diǎn)，并將在“3”討論，出于適當(dāng)?shù)膭?dòng)機(jī)，將在“2．5”對(duì)精神和意識(shí)問(wèn)題做出一個(gè)粗略的描述。

2．4 雙波包

本體實(shí)體必須是某種真實(shí)波包，從而波包的形式體系可以用來(lái)描述它。構(gòu)成這一波包的波可以認(rèn)為是一組單色正弦元波。這樣的波包是量子力學(xué)的群包的本體論的詮釋。它所組成的各個(gè)單色正弦波不是真正的本體實(shí)體，但是為了構(gòu)成真實(shí)的波包，它們必須具有一種似實(shí)非實(shí)的存在性質(zhì)。它們沒(méi)有現(xiàn)象上的存在，是因?yàn)樗鼈冏约罕旧聿荒苡辛孔恿W(xué)的干涉從而產(chǎn)生局域化而被觀(guān)測(cè)到?？梢哉f(shuō)本體實(shí)體的原料不是正弦波而是正弦波之間的量子力學(xué)的干涉。

構(gòu)成這波包的波，必然有很復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)，這樣波與波之間的干涉才能建立并保持下來(lái)。進(jìn)一步，它們還必須具有一些特別的性質(zhì)來(lái)造成它們的粒子現(xiàn)象。如果粒子現(xiàn)象是由于波包里的波之間的干涉被重新調(diào)節(jié)而形成的一個(gè)極限小結(jié)構(gòu)，那么，這就可以用相關(guān)聯(lián)的重新調(diào)節(jié)來(lái)解釋群包的塌縮，就是粒子的出現(xiàn)。所以，在波包形成與塌縮時(shí)，便會(huì)通過(guò)相關(guān)聯(lián)來(lái)建立或調(diào)節(jié)構(gòu)成波之間的干涉。

在量子力學(xué)中，沒(méi)有任何力可以在波包中調(diào)節(jié)一個(gè)單獨(dú)的元波。所有的量子力學(xué)的力都表現(xiàn)于不可分割的基本粒子之間，不表現(xiàn)于一個(gè)基本粒子之內(nèi)。因此，本文作者認(rèn)為本體性的干涉實(shí)際上是通過(guò)一種比量子力學(xué)的力更復(fù)雜精巧的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。借鑒電磁相互作用與強(qiáng)相互作用中的光子與膠子概念，可以把這些干涉相應(yīng)地解釋為一種本體性的實(shí)體，即所謂的相調(diào)節(jié)子，因?yàn)樗{(diào)節(jié)正弦元波的相位。

為構(gòu)成一個(gè)波包，一大群的相調(diào)節(jié)子必須一齊配合起作用。所以，我們提出這大群調(diào)制子構(gòu)成一個(gè)調(diào)節(jié)波包。沒(méi)有相調(diào)節(jié)子來(lái)調(diào)節(jié)一群正弦元波，這群正弦元波就不能構(gòu)成一個(gè)波包。因此正弦波包的存在依靠著相調(diào)節(jié)子波包的作用。所以本文作者認(rèn)為，一個(gè)基本的本體實(shí)體，是由一對(duì)雙波包構(gòu)成的，它包含密切相關(guān)的正弦元波包與相調(diào)節(jié)子波包。雙波包概念是建立在形式化量子理論基礎(chǔ)上的本體論的中心概念。

2．5 精神與意識(shí)

相互作用原理和雙波包的本體論提供了一個(gè)基礎(chǔ)，可以用來(lái)建立一個(gè)關(guān)于意識(shí)的解釋性體系，而這一點(diǎn)用其他的量子論詮釋是無(wú)法達(dá)到的。首先，我們利用相互作用原理把意識(shí)經(jīng)驗(yàn)解釋為本體現(xiàn)實(shí)與經(jīng)驗(yàn)媒介、我們的感官相互作用的結(jié)果。這樣的相互作用的概念是由相調(diào)制波包的相互作用的概念擴(kuò)展而來(lái)的。其次，雙波包的本體論讓我們可以假定相互作用是相調(diào)節(jié)子波包，而非量子力學(xué)的群波包。因此，意識(shí)是本體實(shí)體的相調(diào)節(jié)子與人類(lèi)的器官的相互作用結(jié)果。意識(shí)現(xiàn)象與它的相應(yīng)本體現(xiàn)實(shí)分子的關(guān)系，與物質(zhì)實(shí)體與它的相應(yīng)本體現(xiàn)實(shí)分子的關(guān)系類(lèi)似。當(dāng)然，在進(jìn)入相互作用中的本體現(xiàn)實(shí)分子的性質(zhì)必須被詮釋為如下兩種不同的情形：進(jìn)入物理作用的是正弦元波包，它是量子力學(xué)的群波包，可用薛定諤方程描述；有意識(shí)現(xiàn)象做結(jié)果的是相調(diào)節(jié)子波包，它不能用量子力學(xué)來(lái)描述。但是只是通過(guò)量子力學(xué)概念體系就能夠發(fā)揮這個(gè)概念。在這兩個(gè)范圍內(nèi)相互作用必然有性質(zhì)上的不同。在物質(zhì)的方面相互作用是波包的塌縮。在意識(shí)的方面，可以類(lèi)似地稱(chēng)之為相調(diào)節(jié)子波包的塌縮。可是由于我們沒(méi)有一個(gè)關(guān)于相調(diào)節(jié)子波包的決定性概念，這樣說(shuō)必然依舊相對(duì)地不明朗。無(wú)論怎樣，這種概念在區(qū)分相互作用的來(lái)源與結(jié)果上有著重要的用處，正像在量子力學(xué)中一樣。正如物質(zhì)實(shí)體是現(xiàn)象，意識(shí)也是現(xiàn)象。它是本體實(shí)體與人類(lèi)的器官的相互作用的結(jié)果，就像量子力學(xué)的粒子是本體實(shí)體與觀(guān)察媒介的相互作用的結(jié)果一樣。

現(xiàn)在，我們有了一個(gè)關(guān)于精神哲學(xué)的全新的概念體系。我們可以稱(chēng)其最高范疇為相調(diào)節(jié)子領(lǐng)域中的“心”或“靈”，它相應(yīng)于傳統(tǒng)上西方哲學(xué)對(duì)心與靈的理解。但我們必須注意，傳統(tǒng)的解釋有嚴(yán)重缺陷，因?yàn)槿藗儼殃P(guān)于心和靈的本體的因素與意識(shí)的現(xiàn)象的因素混淆在一塊了?，F(xiàn)象的因素必須從本體論概念中抽出來(lái)，歸到現(xiàn)象性的自我，即意識(shí)。心或靈概念中剩下的本體論的內(nèi)容應(yīng)該被詮釋為一個(gè)相調(diào)節(jié)子波包系統(tǒng)。進(jìn)一步地，相調(diào)節(jié)子除在解釋量子力學(xué)的現(xiàn)實(shí)詮釋上有重要作用外，它既給心以自然詮釋也使心的概念自然化，并將它擴(kuò)大到整個(gè)自然界。

總之，量子力學(xué)的雙波包本體論使本體實(shí)體與現(xiàn)象實(shí)體之間有了本質(zhì)上的區(qū)分?，F(xiàn)象實(shí)體是本體實(shí)體與經(jīng)驗(yàn)媒介相互作用的結(jié)果。本體實(shí)體與現(xiàn)象實(shí)體，都各有兩個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)象實(shí)體的兩個(gè)領(lǐng)域是意識(shí)和物質(zhì)實(shí)體。本體實(shí)體的兩個(gè)領(lǐng)域是物質(zhì)的正弦元波包和非物質(zhì)的相調(diào)節(jié)子波包。

3 中國(guó)的本體論與量子力學(xué)

3．1 雙波包的本體論與西方本體論概念

現(xiàn)在我們必須把我們的注意力轉(zhuǎn)向建立一個(gè)解釋現(xiàn)實(shí)的普遍的哲學(xué)概念體系?？v觀(guān)西方哲學(xué)概念，沒(méi)有類(lèi)似雙波包理論的。西方哲學(xué)有二元論的傳統(tǒng)，其中以笛卡爾為最。但是二元論與這里提到的雙波包的二元性有根本上的不同。在二元論中，物質(zhì)與精神兩個(gè)領(lǐng)域是截然隔離的。這就是說(shuō)，物質(zhì)與精神這兩個(gè)領(lǐng)域中的每一個(gè)別的實(shí)體，都有著獨(dú)立的本體的存在。但是在雙波包理論中，正弦元波包與相調(diào)節(jié)子波包只能互相關(guān)聯(lián)地存在以構(gòu)成獨(dú)立存在的真實(shí)波包。在這里要強(qiáng)調(diào)，由邏輯觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)正弦元波包與調(diào)節(jié)子波包是先于存在的，但它們本身不是這一本體論的真實(shí)存在，僅僅是構(gòu)成真實(shí)存在的某種前提性的東西。

3．2 雙波包本體論與陰陽(yáng)

笛卡爾的二元論深刻地影響了現(xiàn)代西方哲學(xué)和科學(xué)，但雙波包本體論與它在結(jié)構(gòu)上是完全不相同的。與雙波包類(lèi)似的本體論卻主導(dǎo)了中國(guó)哲學(xué)近2000年，這就是易哲學(xué)。這種哲學(xué)根源于陰陽(yáng)的原理；陰陽(yáng)是《易經(jīng)》中有關(guān)變化過(guò)程的東西。在陰陽(yáng)及其變化的觀(guān)念基礎(chǔ)上形成了《易傳》的宇宙論體系，這是此后所有哲學(xué)的基礎(chǔ)，也是此后大多數(shù)儒家的本體論的基礎(chǔ)。

陰陽(yáng)的概念，來(lái)源于對(duì)自然現(xiàn)象中呈現(xiàn)的對(duì)立兩方面的觀(guān)察，并認(rèn)為這是自然界存在與運(yùn)行的基本動(dòng)力。例如，男人與女人的對(duì)立被認(rèn)為是產(chǎn)生生命與維系自然物種的力量。光與暗、熱與冷代表循環(huán)變化的動(dòng)力。當(dāng)《易經(jīng)》演變成為一個(gè)哲學(xué)體系時(shí)，陰與陽(yáng)便成為本體論上的二元性的宇宙的原則。

這就是雙波包與陰陽(yáng)之間的類(lèi)同之處。純的陰與陽(yáng)可以被認(rèn)為是正弦元波與相調(diào)節(jié)子波。正弦元波與相調(diào)節(jié)子波單獨(dú)地并不構(gòu)成真實(shí)的存在，只有它們的混合交織才能構(gòu)成波包，波包又構(gòu)成雙波包，就是構(gòu)成真實(shí)實(shí)體。這十分近似于對(duì)陰陽(yáng)的本體論解釋的原理。陰和陽(yáng)并不單獨(dú)構(gòu)成真實(shí)世界。自然中沒(méi)有任何東西是純陰或純陽(yáng)的。所有存在之物都是陰與陽(yáng)相互交織的雜交體。本體現(xiàn)實(shí)是由兩個(gè)不同的似實(shí)非實(shí)的領(lǐng)域組成，這兩個(gè)領(lǐng)域的成分本身又不是真實(shí)的實(shí)體。這一命題是兩者比擬的核心；但這抽象命題在兩種不同的體系中卻有著兩種不同的具體內(nèi)容。

3．3 復(fù)雜性的兩個(gè)層次

在《易經(jīng)》體系里，八卦(經(jīng)卦)有三爻，六十四卦(別卦)有六爻，別卦由兩經(jīng)卦組成，這是另外一項(xiàng)類(lèi)比的根據(jù)。在雙波包本體論與《易經(jīng)》哲學(xué)中，真實(shí)存在的基本成分都是由兩個(gè)部分組成：一個(gè)雙波包包含了正弦元波包和相調(diào)節(jié)子波包，而一個(gè)有六爻的別卦是由二個(gè)有三爻的經(jīng)卦組成的。這便產(chǎn)生了兩個(gè)層次上的現(xiàn)象的復(fù)雜性，在《易經(jīng)》中這一點(diǎn)被十分清楚地闡明了。把這一點(diǎn)應(yīng)用到雙波包情形上，對(duì)于一個(gè)深刻的哲學(xué)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生十分有趣的觀(guān)點(diǎn)。

《易經(jīng)》把現(xiàn)實(shí)組成描述為兩個(gè)階段，其中基本的具體物象是由有三爻的經(jīng)卦結(jié)構(gòu)揭示出的，而事件以及關(guān)于變化運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是由有六爻的別卦的結(jié)構(gòu)揭示出的。《易傳·系辭傳(下)》說(shuō)：“八卦成列，象在其中矣。因而重之，爻在其中矣?！?/p>

從雙波包實(shí)在論的觀(guān)點(diǎn)看，不同程度的復(fù)雜性的區(qū)分是十分有意義的。但是把這種區(qū)分看成是現(xiàn)象與變化之間的不同是錯(cuò)誤的。最好是區(qū)分兩個(gè)不同層次的復(fù)雜性的現(xiàn)象的領(lǐng)域，每一個(gè)層次又包含了相應(yīng)的變化規(guī)則。

在20世紀(jì)，好多西方哲學(xué)家試圖將意識(shí)現(xiàn)象歸并到物質(zhì)現(xiàn)象，兩個(gè)層次的復(fù)雜性對(duì)這個(gè)歸并方案導(dǎo)致了一個(gè)既新穎又深刻的觀(guān)點(diǎn)。這一方案對(duì)西方的唯物論哲學(xué)家們一直是一個(gè)難于應(yīng)付的問(wèn)題?！艾F(xiàn)象”這個(gè)概念，在普通語(yǔ)言中，比在經(jīng)典物理學(xué)中，是豐富多了?，F(xiàn)象的本質(zhì)在物理上處理為位置與動(dòng)量這些東西，但是對(duì)某種層次的現(xiàn)象的徹底性的分析，并不適合去解釋有目的的行為與主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)這類(lèi)現(xiàn)象。

使復(fù)雜性的層次性原理適應(yīng)雙波包理論的概念體系便會(huì)產(chǎn)生以下的解釋。正弦元波包與物理中的物質(zhì)聯(lián)系在一起，相調(diào)節(jié)子波包與意識(shí)聯(lián)系在一起。物理學(xué)的原理僅僅是作用在整個(gè)現(xiàn)象范圍的一部分；而作用在這個(gè)有限的物理范圍的原理比之作用在整個(gè)現(xiàn)象現(xiàn)實(shí)的原理要有限得多。任何包含人在內(nèi)的變化必須包含相調(diào)節(jié)子對(duì)正弦元波的影響。這表明，物理只是現(xiàn)象現(xiàn)實(shí)的一部分的描述，在目的性可以被概括進(jìn)描述之前需要引伸到相調(diào)節(jié)子范圍。

雙波包理論與易哲學(xué)的兩種復(fù)雜性的二層次的原理有兩個(gè)重要不同的地方。第一，組成《易經(jīng)》的六爻別卦與兩個(gè)三爻的經(jīng)卦的性質(zhì)是一樣的，但是，組成雙波包的兩個(gè)成分是不同的，互補(bǔ)性的。第二，在《易經(jīng)》的體系中陰陽(yáng)的互相交織組成三爻經(jīng)卦，經(jīng)卦是獨(dú)立的真正的現(xiàn)象，陰陽(yáng)是現(xiàn)象界的原始原料，可是，在雙波包理論中，正弦元波包與相調(diào)節(jié)子波包不是真正現(xiàn)象，只是現(xiàn)象界的原始原料，現(xiàn)象界是由它們的交織構(gòu)成的。

3.4 關(guān)于自然概念的含義

自然的含義在西方科學(xué)中與在易哲學(xué)中是不同的，在西方物理學(xué)中，自然是與能測(cè)量的自然屬性聯(lián)系在一起的，例如位置與動(dòng)量，所以意識(shí)與目的的范疇被完全排斥在外。西方方法學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于分離測(cè)量過(guò)程，這使得科學(xué)得以誕生。它的缺點(diǎn)是丟棄了現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)十分重要的部分。

孕育了科學(xué)的哲學(xué)背景現(xiàn)在卻成了它的絆腳石，因?yàn)樗箍茖W(xué)與一個(gè)包括意識(shí)在內(nèi)的全面世界不能相容。量子力學(xué)把經(jīng)典物理的物質(zhì)的本體論粉碎了。我們應(yīng)當(dāng)更進(jìn)一步，希望能在量子力學(xué)的體系中發(fā)掘出能包含目的性在內(nèi)的關(guān)于自然的觀(guān)念。《易經(jīng)》的一種方法做到了這一點(diǎn)，難以為西方的想象力所接受。雙波包的本體論也做到了這一點(diǎn)，它是以科學(xué)哲學(xué)的理論方式來(lái)敘述的。

基于這一觀(guān)點(diǎn)，可以得出結(jié)論：自然的概念應(yīng)該包含目的性。物理學(xué)不包含它的原因在于它是限制于雙波包的正弦波包的范圍。雙波包的哲學(xué)體系的相調(diào)節(jié)子波包卻潛在的蘊(yùn)涵了目的性的因素。這樣自然化目的性的結(jié)果相似于《易經(jīng)》的自然概念。可是在易經(jīng)的體系中，三爻的經(jīng)卦跟六爻的別卦都有目的性，不過(guò)是兩個(gè)層次的。物理學(xué)的偉大成就證明自然界有一個(gè)非目的性的層次。這表明，在這個(gè)方面雙波包理論的二層次的結(jié)構(gòu)比《易經(jīng)》優(yōu)越。

3．5 道的三個(gè)層面

關(guān)于自然的廣義概念中，易經(jīng)哲學(xué)強(qiáng)調(diào)一種整體性的原理，其中一個(gè)抽象的單一的自然的規(guī)則“道”可以在自然界中不同的實(shí)體與結(jié)構(gòu)中有不同的表現(xiàn)。《易傳·說(shuō)卦》中說(shuō)：“是以立天之道，曰陰與陽(yáng)。立地之道，曰柔與剛。立人之道，曰仁與義?！钡赖娜齻€(gè)自然層面可以解釋為，一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)則概括了物理、生命和目的性過(guò)程。這一點(diǎn)與西方的觀(guān)念截然不同。西方哲學(xué)家對(duì)此進(jìn)退兩難：要么把目的性現(xiàn)象看成是物理過(guò)程(唯物主義)；要么把物理過(guò)程看成是目的性現(xiàn)象(唯心主義)；要么認(rèn)為二者是完全地不相容(二元論)。為了把這一統(tǒng)一的原理引進(jìn)現(xiàn)代的西方科學(xué)框架中，需要對(duì)非決定論與目的性做出新的解釋?zhuān)@將給予它們一個(gè)共同的基礎(chǔ)核心。

3.6 非決定論

雙波包的本體理論既可以把自然的概念由物質(zhì)現(xiàn)象擴(kuò)大到意識(shí)現(xiàn)象，也可以對(duì)非決定論提出新的解釋。在量子力學(xué)中，從決定論轉(zhuǎn)換到非決定論，不會(huì)給出更深的哲學(xué)意義。

這是因?yàn)?，量子力學(xué)不過(guò)是簡(jiǎn)單的而已。如果能給出一個(gè)物理上的解釋?zhuān)粋€(gè)選擇可以怎樣從一些可能性中做出，那么在量子力學(xué)觀(guān)念上這將不是非決定論了?？墒窍嗾{(diào)節(jié)子的假設(shè)提出選擇過(guò)程在量子力學(xué)描述的領(lǐng)域之外受到影響。

在雙波包中，正弦元波包領(lǐng)域與相調(diào)節(jié)子波包領(lǐng)域在本體論上是截然分開(kāi)的。相調(diào)節(jié)子波包對(duì)一個(gè)事件的影響，從本體論上而言，是在量子力學(xué)描述范圍之外的。所以，這樣講并不矛盾：在物理上是非決定論的，但在更廣的整個(gè)現(xiàn)實(shí)范圍里卻遵從某一選擇。在這一意義上，物理現(xiàn)實(shí)只是本體的現(xiàn)實(shí)的一個(gè)部分而量子力學(xué)是它的完全性描述。這意味著，量子力學(xué)在玻爾與愛(ài)因斯坦?fàn)幷摰囊饬x上是完全的，因?yàn)樵谒姆秶鷥?nèi)它是完整的；但在一個(gè)本體論的意義上說(shuō)，它又是不完全的，因?yàn)樗皇敲枋隽吮倔w現(xiàn)實(shí)的一個(gè)部分而已。

在單個(gè)粒子的量子體系中，選擇由相調(diào)節(jié)子波包所決定，它從由波函數(shù)塌縮而致的可能性中做出選擇，而這一塌縮過(guò)程在標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)看來(lái)是純隨機(jī)的。在兩個(gè)粒子的情形中，例如在貝爾實(shí)驗(yàn)中所描述的那樣，兩個(gè)粒子的量子力學(xué)的干涉糾纏在一起以至兩個(gè)事件的結(jié)果是相干的。這兩個(gè)粒子的相調(diào)節(jié)波包也糾纏在一起了，這是一些相調(diào)節(jié)波包構(gòu)成復(fù)雜組織的根據(jù)。在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，相調(diào)節(jié)子波包之間的相互關(guān)聯(lián)變得更強(qiáng)，逐漸地導(dǎo)致了生命、行為、意識(shí)和目的性。在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，選擇變得更復(fù)雜，更有效。量子力學(xué)的可能的觀(guān)察結(jié)果的選擇變?yōu)橥耆康男缘淖杂梢庵具^(guò)程。這需要建立一系列的新概念，量子力學(xué)的選擇是其中一個(gè)極端，自由意志是另一極端。這一系列新生的概念可以延伸至

包括意識(shí)與目的性，覆蓋所有層次，而且必須在雙波包的基礎(chǔ)上給它們自然的詮釋。

3．7 目的性概念的廣義化

在這一詮釋下，相調(diào)節(jié)子在十分復(fù)雜的物理體系中于不同層次上發(fā)生作用。第一，它們有著純物理的功能，用以調(diào)節(jié)正弦元波構(gòu)成真實(shí)實(shí)在，也作為最基本的選擇。第二，在包含生命在內(nèi)的十分復(fù)雜的物理體系中，從無(wú)生命物質(zhì)到生物體的構(gòu)成過(guò)程，是一個(gè)更高級(jí)的規(guī)則；這是由相互關(guān)聯(lián)的相調(diào)節(jié)子所構(gòu)成的(關(guān)于所有的有關(guān)的物理粒子)。最后，考慮到人類(lèi)行為的適應(yīng)性和意識(shí)以及目的性的出現(xiàn)，更高級(jí)的相調(diào)節(jié)子過(guò)程必須構(gòu)造出來(lái)。

在現(xiàn)代科學(xué)思想體系中，關(guān)于現(xiàn)象過(guò)程的三個(gè)層面的特性可以概括為一個(gè)單一的普遍的規(guī)則，它實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用在不同的形式中：物質(zhì)實(shí)體的存在與穩(wěn)定；生命從物質(zhì)中演化出來(lái)；目的性行為從生命中產(chǎn)生出來(lái)。除了語(yǔ)言上的不同外，這一規(guī)則與道的三個(gè)層面的特性有共同之處，它們都給出了自然的一個(gè)圖景，并且都強(qiáng)調(diào)一個(gè)單一的規(guī)則作用在不同的體系中，體現(xiàn)出不同的特性。

第7篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

分子與梨子間有個(gè)邊界，在那兒量子力學(xué)的奇特行為消失，出現(xiàn)我們熟悉的古典物理行為。量子力學(xué)只適用于微小世界的這種印象，普遍存在于人們的科學(xué)知識(shí)里。例如，在暢銷(xiāo)名著《優(yōu)雅的宇宙》的第一頁(yè)，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家布賴(lài)恩·格林提到，量子力學(xué)“提供一個(gè)理論架構(gòu)，讓我們理解最小尺度下的宇宙”。古典物理（涵蓋量子以外的所有理論，包括愛(ài)因斯坦的相對(duì)論）則負(fù)責(zé)最大尺度的世界。

然而，對(duì)世界做這種方便的切割，其實(shí)是種迷思。很少有現(xiàn)代物理學(xué)家會(huì)認(rèn)為古典物理和量子力學(xué)具有同等的地位，古典物理應(yīng)該只是具有量子本質(zhì)的世界（不論大?。┑囊环N有用近似。雖然在宏觀(guān)世界可能比較難看到量子效應(yīng)，但原因基本上跟大小無(wú)關(guān)，而是跟量子系統(tǒng)彼此作用的方式有關(guān)。

一直到十幾年前，實(shí)驗(yàn)學(xué)者仍未證實(shí)量子行為可以出現(xiàn)在大尺度系統(tǒng)，如今這已是家常便飯。這些效應(yīng)比任何人所想的都還要普遍，甚至可能出現(xiàn)在我們身體的細(xì)胞里。

即使是我們這些靠研究這類(lèi)效應(yīng)吃飯的人，也還沒(méi)完全理解它所教給我們的、關(guān)于自然運(yùn)作的方式。量子行為很難可視化，也不容易以常識(shí)理解。它迫使我們重新思考觀(guān)察這宇宙的方式，并接受一個(gè)新穎又陌生的世界圖像。

纏結(jié)難解的故事

對(duì)量子物理學(xué)家而言，古典物理是全彩世界的一個(gè)黑白影像，無(wú)法完整呈現(xiàn)這個(gè)豐富的世界。在舊教科書(shū)的觀(guān)點(diǎn)里，當(dāng)尺度一變大，色調(diào)就不再豐富。個(gè)別粒子具量子性質(zhì)，一堆粒子則變?yōu)楣诺洹?/p>

然而，關(guān)于尺寸并非決定性因素的第一個(gè)線(xiàn)索，可以追溯到物理學(xué)歷史上最有名的思想實(shí)驗(yàn)之一：薛定諤的貓。

1935年，薛定諤想出一個(gè)病態(tài)的情節(jié)來(lái)說(shuō)明微觀(guān)與宏觀(guān)世界是連在一起的，我們無(wú)法畫(huà)出界線(xiàn)。量子力學(xué)說(shuō)，放射性原子可以同時(shí)處于衰變及未衰變的狀態(tài)；若將原子與一瓶可以殺死貓的毒藥扯上關(guān)系，使得原子衰變會(huì)導(dǎo)致貓死亡，則貓會(huì)如同原子般處于模棱兩可的量子態(tài)。怪異性質(zhì)由一個(gè)感染到另一個(gè)，大小在此并不重要，問(wèn)題是為何貓的主人都只會(huì)看到他們的寵物非死即活？

以現(xiàn)代的觀(guān)點(diǎn)，世界看起來(lái)像古典的，是因?yàn)槲矬w與環(huán)境間復(fù)雜的交互作用將量子效應(yīng)掩藏了起來(lái)。例如，貓的生死信息通過(guò)光子和熱交換，迅速滲漏到環(huán)境里。量子現(xiàn)象會(huì)牽涉到不同古典狀態(tài)的組合（例如同時(shí)死與活），而這種組合會(huì)很快散逸掉。這種信息的滲漏便是“去同調(diào)”過(guò)程的基礎(chǔ)。

大的東西比小的容易去同調(diào)，這就是為什么物理學(xué)家通?？梢灾话蚜孔恿W(xué)當(dāng)成微觀(guān)世界的理論。但在許多例子里，這種信息滲漏可被減緩或停止，如此一來(lái)，量子世界就會(huì)全然顯露。

纏結(jié)是典型的量子現(xiàn)象，是薛定諤于1935年在那篇將他的貓介紹給全世界的論文里發(fā)明的名詞。纏結(jié)將幾個(gè)獨(dú)立粒子捆綁為不可分割的整體。一個(gè)古典系統(tǒng)總是可被分割的，至少原則上是如此；由個(gè)別組件集合而得的性質(zhì)，在個(gè)別組件里也會(huì)有。但是纏結(jié)的系統(tǒng)無(wú)法如此分割，并且會(huì)導(dǎo)致奇怪的結(jié)果：纏結(jié)的粒子即使互相遠(yuǎn)離，仍會(huì)表現(xiàn)為單一整體，這就是愛(ài)因斯坦所稱(chēng)的、著名的“幽靈般的超距作用”。

物理學(xué)家通常講的是電子等基本粒子的纏結(jié)。這些粒子可粗略想象為旋轉(zhuǎn)的小陀螺，以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸指向任意給定的方向：水平、垂直、45°角等。測(cè)量其自旋時(shí)，必須選定一個(gè)方向，觀(guān)測(cè)粒子是否沿著那個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了方便說(shuō)明，假設(shè)粒子表現(xiàn)的是古典行為。你可以讓一個(gè)粒子沿水平軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，另一個(gè)沿水平軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；如此一來(lái)，二者的總自旋為零。它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在空間中是固定的，測(cè)量結(jié)果取決于你選的方向是否沿著粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。如果對(duì)二者都做水平軸的測(cè)量，則會(huì)看到兩個(gè)粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；如果都做垂直軸的測(cè)量，則完全不會(huì)偵測(cè)到這兩個(gè)粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)。

然而，如果是具有量子性質(zhì)的電子，則情況會(huì)驚人的不同。你可以讓粒子的總自旋為零，即使你沒(méi)有給定個(gè)別粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。測(cè)量其中一個(gè)粒子時(shí)，你會(huì)看到它隨機(jī)以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，就好像粒子是自己決定要朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn)。而且，不管你選擇測(cè)量哪個(gè)方向，只要對(duì)這兩個(gè)粒子測(cè)量同一方向，則測(cè)得的轉(zhuǎn)動(dòng)方向永遠(yuǎn)相反，一個(gè)順時(shí)針，一個(gè)逆時(shí)針。它們?cè)趺粗酪@樣做？這仍然是個(gè)極其神秘的性質(zhì)。不僅如此，如果你對(duì)一個(gè)粒子做水平軸測(cè)量，對(duì)另一個(gè)做垂直軸測(cè)量，則仍可測(cè)量到部分自旋，這就好像粒子沒(méi)有固定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。因此，測(cè)量結(jié)果是古典物理無(wú)法解釋的。

誰(shuí)在幫助原子排列？

大部分的纏結(jié)實(shí)驗(yàn)都只用到幾個(gè)粒子，因?yàn)橐淮笕毫Ｗ硬蝗菀赘艚^環(huán)境的影響，其中的粒子很容易跟無(wú)關(guān)的粒子纏結(jié)，破壞原始的內(nèi)在聯(lián)結(jié)。以去同調(diào)的說(shuō)法，就是有太多信息滲漏到環(huán)境里，造成系統(tǒng)有古典的行為。對(duì)我們這些尋找纏結(jié)的實(shí)際用途（例如量子計(jì)算機(jī)）的研究人員來(lái)說(shuō)，保持纏結(jié)是一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)。

2003年，有一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，如果能夠減少滲漏或加以抵消，則大的系統(tǒng)也可以保持纏結(jié)。

英國(guó)倫敦大學(xué)的加布里埃爾·阿普爾等人將一塊氟化鋰鹽放在外加的磁場(chǎng)里，鹽里的原子就像旋轉(zhuǎn)的小磁棒，會(huì)盡量與外加磁場(chǎng)同向，這種反應(yīng)表現(xiàn)為磁化率。原子間的作用力就像同儕壓力般，會(huì)讓它們更快排列整齊。研究人員改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后測(cè)量原子排得多快。他們發(fā)現(xiàn)，原子的反應(yīng)速度比彼此作用力的強(qiáng)度所能提供的還快。很顯然，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有額外的效應(yīng)幫助原子排列整齊，而研究人員認(rèn)為這是纏結(jié)造成的。若真如此，則鹽塊里的1020個(gè)原子形成了巨大的纏結(jié)態(tài)。

為了避免熱能所造成的無(wú)序運(yùn)動(dòng)，阿普爾的團(tuán)隊(duì)是在極低的溫度下做實(shí)驗(yàn)（僅千分之幾K）。不過(guò)，在那之后，巴西物理研究中心的亞歷山大·馬丁斯·德·蘇薩等人以室溫或更高的溫度，在銅羧酸鹽之類(lèi)的材料里發(fā)現(xiàn)了宏觀(guān)纏結(jié)，自旋粒子間的交互作用強(qiáng)到可以抗拒熱能所造成的無(wú)序。在其他例子里，則必須用外力抵擋熱效應(yīng)。物理學(xué)家在越來(lái)越大、越來(lái)越高溫的系統(tǒng)里看到纏結(jié)：從以電磁場(chǎng)捕獲的離子到晶格里的超冷原子，再到超導(dǎo)量子位。

第8篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

關(guān)鍵詞：波粒二象性 理解 認(rèn)識(shí) 量子力學(xué)

在近代物理學(xué)中，波粒二象性是一個(gè)具有極高知名度的詞匯。但許多人對(duì)其的了解僅限于表面，對(duì)其本質(zhì)概念、意義、誕生、發(fā)展的了解程度都不高，本文將于此對(duì)這些進(jìn)行一定程度的介紹說(shuō)明。

一、波粒二象性的概念

波粒二象性是一種量子力學(xué)概念，用于描述一種特殊的物質(zhì)特征，即物質(zhì)同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性。最初，這種概念只被用來(lái)詮釋光的特性，但隨著相關(guān)研究的不斷發(fā)展，人們認(rèn)為所有的微觀(guān)粒子都具備波粒二象性，該概念的應(yīng)用和研究領(lǐng)域都得到了極大的拓展。

根據(jù)量子力學(xué)理論，微觀(guān)粒子均具有波粒二象性，但在通常情況下往往體現(xiàn)為單一性質(zhì)。因?yàn)楫?dāng)微觀(guān)粒子體現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，粒子性會(huì)變得不顯著，相對(duì)的，當(dāng)微觀(guān)粒子體現(xiàn)出粒子性時(shí)，波動(dòng)性會(huì)變得不顯著，兩種性質(zhì)何者體現(xiàn)出來(lái)取決于不同的條件。因此，從本質(zhì)上來(lái)看，波粒二象性這種概念也可以看作是在描述微觀(guān)粒子的這種特殊行為。

如前文所述，波粒二象性最初是愛(ài)因斯坦為詮釋光的性質(zhì)問(wèn)題所提出的，屬于光量子學(xué)說(shuō)的一部分。根據(jù)該理論，光的構(gòu)成基礎(chǔ)是光子，這是一種光能量子，擁有動(dòng)能與動(dòng)量，因此光雖然在宏觀(guān)上會(huì)體現(xiàn)出明顯的波動(dòng)性，但在微觀(guān)上則是粒子性更為顯著，即光具有波粒二象性。這種說(shuō)法完美地解釋了光電效應(yīng)，因?yàn)楣怆娦?yīng)中的電子是被光子撞擊出去的，而光子帶有能量，能量值為光頻率與普朗克常數(shù)之積（光電效應(yīng)方程），光子想要擊出電子，攜帶的能量必須達(dá)到一定值。根據(jù)量子化效應(yīng)，電子在接受光子能量時(shí)只能整份接受，所以光子能否把電子擊出取決于每個(gè)光子的單份能量，而不是總能量。雖然光強(qiáng)越高，光子數(shù)量也就越多，但光強(qiáng)對(duì)單份光子的能量并無(wú)影響。因此，最終決定光子能否擊飛電子的是決定單份光子能量的光子頻率，而光子頻率同時(shí)決定了光的顏色。因?yàn)樗{(lán)光比紅光的頻率要高，所以藍(lán)光的單份光子能量更高，這能量會(huì)在與電子撞擊時(shí)整份轉(zhuǎn)移給電子，將電子擊飛，由此就引發(fā)了光電效應(yīng)。紅光的頻率比藍(lán)光低，單份光子能量也低，雖然光強(qiáng)高、光子數(shù)量多，但光子均不足以擊飛電子，所以無(wú)法產(chǎn)生光電效應(yīng)。

二、波粒二象性的研究發(fā)展

1.波粒二象性提出前的相關(guān)研究

光是自然界中非常特殊的一種物質(zhì)，在傳統(tǒng)物理的研究中，人們嘗試通過(guò)光所引發(fā)的現(xiàn)象來(lái)解析光的本質(zhì)，但卻遭遇了很大的困難與分歧。光既能引發(fā)一些只有波才能引發(fā)的現(xiàn)象比如折射、反射、散射等，也能引發(fā)部分只有粒子才能引發(fā)的現(xiàn)象，比如偏振現(xiàn)象、光電效應(yīng)等。直到愛(ài)因斯坦在1905年提出光具有波粒二象性之前，兩派物理學(xué)家已經(jīng)為此爭(zhēng)論了數(shù)百年。在這兩派觀(guān)點(diǎn)中，波動(dòng)說(shuō)的理論體系比較完善，能解釋絕大多數(shù)宏觀(guān)現(xiàn)象，而且隨著橫波理論與合成波理論的提出，原本波動(dòng)性無(wú)法解釋的偏振現(xiàn)象也得到了解釋?zhuān)虼瞬▌?dòng)說(shuō)在歷史上相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期里都是解釋光的性質(zhì)的主流學(xué)說(shuō)。但該派理論始終無(wú)法找到光波載體這種波的最基本要素，所以一直不夠完善，光電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)后，波動(dòng)說(shuō)的根基更是直接被動(dòng)搖。粒子說(shuō)的理論體系則相對(duì)缺乏完善性，對(duì)光的多種宏觀(guān)波動(dòng)性現(xiàn)象都缺乏有力的解釋?zhuān)诓▌?dòng)性理論無(wú)法解釋的多種現(xiàn)象上，粒子說(shuō)都可以做出相當(dāng)完美的詮釋。在這種互有優(yōu)劣的情況下，兩派理論被長(zhǎng)期爭(zhēng)論可以說(shuō)是理所當(dāng)然的。

2.波粒二象性的提出

1887年，光電效應(yīng)被德國(guó)物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)，這種特殊的光效應(yīng)令波動(dòng)說(shuō)與粒子說(shuō)都陷入了一種尷尬的境地。首先，雖然光的波動(dòng)說(shuō)在當(dāng)時(shí)已經(jīng)成為主流，但波動(dòng)說(shuō)完全無(wú)法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。另一方面，一直以來(lái)都能解釋波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的光學(xué)現(xiàn)象的粒子說(shuō)也只能對(duì)光電效應(yīng)做出部分解釋?zhuān)m然根據(jù)粒子說(shuō)理論，可以認(rèn)為光電效應(yīng)中的電子是被光的粒子撞擊出去的，但為什么藍(lán)光可以引發(fā)光電效應(yīng)而紅光不能，這點(diǎn)連粒子說(shuō)也無(wú)法解釋?？梢哉f(shuō)，光電效應(yīng)令兩派學(xué)說(shuō)同時(shí)面臨瓶頸。

在這種情況下，普朗克的能量子理論給了愛(ài)因斯坦極大的啟發(fā)，他以此為基礎(chǔ)提出了光量子的概念，認(rèn)為光能量并非連續(xù)分布，而是分作無(wú)數(shù)份彼此集中的，這樣一來(lái)光就會(huì)同時(shí)具備波動(dòng)性和粒子性，即光具有波粒二象性。該理論幾乎完美地解釋了包括光電效應(yīng)在內(nèi)的所有宏觀(guān)與微觀(guān)光學(xué)現(xiàn)象，引起了物理學(xué)界的極大震動(dòng)，愛(ài)因斯坦也憑該理論獲得了1921年的諾貝爾獎(jiǎng)。

需要注意的是，愛(ài)因斯坦雖然提出了光的波粒二象性，但在該理論中，無(wú)論是波動(dòng)性還是粒子性都與經(jīng)典物理學(xué)中的概念有一定的差異。換言之，光作為波的性質(zhì)不屬于經(jīng)典波，作為粒子的性質(zhì)也不屬于經(jīng)典粒子。因此，愛(ài)因斯坦所提出的波粒二象性更近似于一種概念上的統(tǒng)一，這也是其在量子力學(xué)中的應(yīng)用基礎(chǔ)。

3.波粒二象性的研究拓展

光的波粒二象性提出后，作為其基礎(chǔ)之一的光電效應(yīng)方程在1916年得到了實(shí)證，此后該概念開(kāi)始在物理學(xué)界得到了廣泛的認(rèn)可，針對(duì)其進(jìn)行的深化和拓展研究也越來(lái)越多。在諸多研究成果中，以德布羅意的研究成果最為顯赫，他針對(duì)波粒二象性理論進(jìn)行逆向思考，對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)物微觀(guān)粒子進(jìn)行了重詮釋?zhuān)岢鰧?shí)物微觀(guān)粒子與光一樣具有波粒二象性，這將波粒二象性從光學(xué)的理論概念拓展到整個(gè)量子力學(xué)領(lǐng)域的理論概念，極大地促進(jìn)了量子力學(xué)的發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)：

總體來(lái)說(shuō)，波粒二象性理論為物理學(xué)界的發(fā)展做出了極大貢獻(xiàn)，不僅解釋了光的本質(zhì)，而且奠定了量子力學(xué)的基礎(chǔ)。但近年來(lái)，隨著相對(duì)論量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，該理論也受到了一定的質(zhì)疑，這會(huì)是未來(lái)的物理學(xué)界極為關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃志洵. 波粒二象性理論的成就與存留問(wèn)題[J]. 北京廣播學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000（04）

[2] 孔令文. 論述光的波粒二象性[J]. 邯鄲師專(zhuān)學(xué)報(bào)， 2000（03）

第9篇：對(duì)量子力學(xué)的理解范文

【關(guān)鍵詞】波動(dòng)性；波粒二象性；粒子性

近代物理學(xué)的研究表明，一切微觀(guān)體系都具有波粒二象性，這是被實(shí)驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)了的，是為人們所普遍公認(rèn)的。然而，在量子力學(xué)或原子物理學(xué)的一些教科書(shū)中，在講述微觀(guān)體系或光的波粒二象性時(shí)，往往有如下一些說(shuō)法出現(xiàn)：“既在某些情況下具有波動(dòng)性，在另一些情況下又具有微粒性”?！肮庠趥鞑ミ^(guò)程中具有波動(dòng)性，在和物質(zhì)相互作用時(shí)具有粒子性。”作者認(rèn)為，類(lèi)似的這種表述是不確切的，嚴(yán)格地說(shuō)是錯(cuò)誤的。這種說(shuō)法，不利于讀者對(duì)整個(gè)量子力學(xué)理論體系的認(rèn)識(shí)和理解，甚至產(chǎn)生誤解。

一、關(guān)于波粒二象性表述的誤區(qū)

（一）它否定了“二象性是一切微觀(guān)體系的本質(zhì)屬性”這一基本事實(shí)

我們注意到上述引文“具有”一詞的表述，言下之意是微觀(guān)體系或光在“具有波動(dòng)性”的情況下不具有粒子性；反過(guò)來(lái)，當(dāng)它“具有微粒性”的情況下，就再也不具有波動(dòng)性。或者說(shuō)，“光在傳播過(guò)程中”就不具有微粒性，而“在和物質(zhì)相互作用時(shí)”就不具有波動(dòng)性。

“波粒二象性”是光和每個(gè)物質(zhì)體系所具有的本質(zhì)屬性。既然是本質(zhì)屬性，就是固有的、時(shí)刻存在的。過(guò)去已有許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)，而最近瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的光子以某種方式在10km距離相聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)證據(jù)則進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。既然是本質(zhì)屬性，就意味著，它們既可按波行事，也可按粒子行事；究竟是表現(xiàn)波的行為，還是表現(xiàn)粒子的行為，則取決于具體的環(huán)境。任何“本質(zhì)”的東西都是與過(guò)程無(wú)關(guān)的，是不因外界環(huán)境和條件的影響而改變的，只不過(guò)本質(zhì)屬性的某一方面或某些方面在某種情況下表現(xiàn)出來(lái)，而在某些別的情況下則被壓抑而不表現(xiàn)出來(lái)罷了。毫無(wú)疑問(wèn)，不表現(xiàn)出來(lái)的東西并不意味著就是不存在的、不“具有”的東西。

（二）容易引導(dǎo)讀者陷入經(jīng)典物理學(xué)觀(guān)念的束縛中

在經(jīng)典物理學(xué)中，所謂波動(dòng)，指的是某一實(shí)在的物理量（例如力、位移、壓強(qiáng)、電場(chǎng)強(qiáng)度等）在空間（通過(guò)介質(zhì)）的傳播過(guò)程，并且可能在一定條件下產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象。而所謂粒子，則是一整份地出現(xiàn)在空間中的客體，這種客體具有確定的質(zhì)量、電荷、動(dòng)量等，并且在時(shí)空中有一條確定的運(yùn)動(dòng)軌道。在傳統(tǒng)的經(jīng)典物理學(xué)看來(lái)，波動(dòng)性和粒子性是完全對(duì)立的，絕對(duì)不能統(tǒng)一，不能同時(shí)存在于一個(gè)客體中。上述說(shuō)法恰恰給讀者以這樣的印象，并且似乎所說(shuō)的粒子性和波動(dòng)性就是經(jīng)典意義下的粒子性和波動(dòng)性。

（三）從哲學(xué)上說(shuō)，是違背對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律的，是形而上學(xué)的

這種說(shuō)法實(shí)際上把“波動(dòng)性”和“粒子性”割裂開(kāi)來(lái)，對(duì)立起來(lái)，互不相容，采取“有此無(wú)彼”“有彼無(wú)此”或“非此即彼”“非彼即此”的形式，彼此無(wú)法共存于一個(gè)統(tǒng)一體中，因而與對(duì)立統(tǒng)一的辯證規(guī)律是相違背的，是形而上學(xué)的。

（四）動(dòng)搖了量子力學(xué)理論的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)

微觀(guān)體系具有波粒二象性，這是量子力學(xué)理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，或者說(shuō)是量子力學(xué)理論的物理基礎(chǔ)，由這個(gè)基礎(chǔ)出發(fā)，才建立起整個(gè)量子力學(xué)的理論體系，包括微觀(guān)體系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用波函數(shù)來(lái)描述，波函數(shù)（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）的變化遵循薛定諤方程，微觀(guān)體系的力學(xué)量用算符表示等。如果微觀(guān)客體不是時(shí)刻具有波粒二象性，而是某些時(shí)候具有波動(dòng)性，在別的不具有波動(dòng)性的時(shí)候才具有粒子性；反之亦然，那么，量子力學(xué)就失去了認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。隨之，建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的整個(gè)量子力學(xué)的理論框架也將倒塌。

二、量子力學(xué)教學(xué)中的注意事項(xiàng)

根據(jù)以上分析，作者認(rèn)為在量子力學(xué)教學(xué)中應(yīng)注意如下問(wèn)題。

（一）要徹底擯棄經(jīng)典物理學(xué)觀(guān)念的束縛

首先要明確，在微觀(guān)領(lǐng)域，不可能像經(jīng)典物理學(xué)那樣，給微觀(guān)粒子拼湊出一個(gè)具體模型，歷史上曾有過(guò)設(shè)想微觀(guān)體系是粒子組成的疏密波，也有人設(shè)想粒子由波組成的波包等模型。但這些模型都因與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符而被否定。從邏輯上說(shuō)，企圖用從宏觀(guān)現(xiàn)象中抽象出來(lái)的概念、模型去套微觀(guān)體系是注定要失敗的。

其次要明確，我們僅僅是借用了經(jīng)典物理學(xué)的“微粒性”和“波動(dòng)性”概念（確切地說(shuō)，是重復(fù)使用了這兩個(gè)“術(shù)語(yǔ)”），然而，卻與經(jīng)典意義下該兩個(gè)概念有著本質(zhì)上的區(qū)別。我們所說(shuō)的波動(dòng)性，指的僅僅是客體在某些條件下會(huì)表現(xiàn)出干涉、衍射等相干性這些體現(xiàn)波動(dòng)性的現(xiàn)象，而并不是說(shuō)它是實(shí)在的物理量在空間的傳播。我們所說(shuō)的粒子性，指的是客體在與物質(zhì)相互作用時(shí)是整體集中出現(xiàn)的，但并不存在軌道?！败壍馈?，對(duì)于經(jīng)典物理學(xué)來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)很好的概念，但是在微觀(guān)領(lǐng)域，卻不能使用這個(gè)概念，這是因?yàn)?，古今中外，沒(méi)有任何人用任何方法觀(guān)察到任何微觀(guān)客體的運(yùn)動(dòng)軌道。換句話(huà)說(shuō)，微觀(guān)客體的運(yùn)動(dòng)不存在軌道。

（二）微觀(guān)客體的波粒二象性反映的是客體內(nèi)存在著的模糊性，這種模糊性導(dǎo)致其行為的不確定性

海森伯以其著名的不確定性原理量化了這種不確定性，即一對(duì)共軛力學(xué)量具有不確定度關(guān)系。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

pq≥h/2

其中p、q分別為廣義動(dòng)量和廣義位置。

這種模糊性的后果之一就是擯棄了電子、光子等微觀(guān)粒子在空間沿特定路徑或軌道運(yùn)動(dòng)的直觀(guān)概念。對(duì)于遵循一確定軌道運(yùn)動(dòng)的一個(gè)粒子來(lái)說(shuō)，每一時(shí)刻它都必定具有一個(gè)位置（路徑上的一點(diǎn)）和一個(gè)速度（路徑的切矢量），但是一個(gè)微觀(guān)粒子不可能同時(shí)具有二者。著名的托馬斯?楊雙縫實(shí)驗(yàn)最有代表性地顯示了量子的模糊性。

（三）要用辯證的觀(guān)點(diǎn)去理解“波粒二象性”

或許有人要問(wèn)，電子“實(shí)際”是什么？光子“實(shí)際”是什么？這本來(lái)是沒(méi)有意義的?；蛘咧辽?，當(dāng)你提出這樣的問(wèn)題時(shí)，物理學(xué)家不可能給予回答，甚至量子力學(xué)的先驅(qū)者波爾也說(shuō)過(guò)：“物理學(xué)不告訴我們世界是什么，而是告訴我們關(guān)于世界我們能夠談?wù)撌裁础?。例如，關(guān)于電子，我們常常談?wù)摰氖撬馁|(zhì)量、電荷、自旋以及當(dāng)它處于原子中時(shí)的分布情況（分布概率）等。如果確實(shí)要回答的話(huà)，那就是，它們都是矛盾的統(tǒng)一體。正如黑格爾所說(shuō)：“一切事物本身都自在地是矛盾的”，“這一命題比其他命題更加能表述事物的真理和本質(zhì)”。微觀(guān)客體是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。一物質(zhì)都是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。如果我們認(rèn)定“波動(dòng)性”和“粒子性”是一對(duì)矛盾，或者說(shuō)是矛盾的兩個(gè)方面的話(huà)，那么，它們“既是波，又是粒子”“既具有波動(dòng)性，又具有粒子性”；它們是“波”和“粒子”的矛盾統(tǒng)一體。這種矛盾是存在于客體之中的，是貫穿于運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程的。當(dāng)然，我們這里所說(shuō)的“波”和“粒子”，既不是經(jīng)典概念中的“波”，也不是經(jīng)典概念中的“粒子”。

甚至，按照哥本哈根的觀(guān)點(diǎn)，“一個(gè)原子、電子，或無(wú)論什么東西，都不能說(shuō)是以其名詞的完全與常規(guī)的意義而‘存在’的”?！坝捎凇印母拍顝膩?lái)就是只在對(duì)它實(shí)行觀(guān)察的實(shí)踐中才會(huì)碰到，所以，人們可以堅(jiān)持認(rèn)為：物理學(xué)家所必須關(guān)注的只是一致地關(guān)聯(lián)各種觀(guān)察結(jié)果”在經(jīng)典物理學(xué)中，能量是一個(gè)純抽象的量，只是以簡(jiǎn)單的方式將力學(xué)過(guò)程中各種觀(guān)察聯(lián)系在一起的一組數(shù)學(xué)關(guān)系中的一部分，于是，“像電子、光子或原子這些詞，應(yīng)該按同樣的方式來(lái)看待即它們是一些在我們想象中將實(shí)際上只是一組關(guān)聯(lián)各種觀(guān)察的數(shù)學(xué)關(guān)系固定起來(lái)的模型”。

最后，作者認(rèn)為，對(duì)微觀(guān)體系的波粒二象性這一本質(zhì)屬性應(yīng)該給予如下全面、準(zhǔn)確的表述：微觀(guān)體系具有波粒二象性；在某些情況下波動(dòng)特性表現(xiàn)明顯，而在另一些情況下，微粒特性表現(xiàn)明顯。

參考文獻(xiàn)：