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对量子力学互补性诠释的理解哲学论文(第2页)

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  观察对描述的重要性和观察中仪器对原子客体的作用的不可分性是原子现象及其描述的特殊性之所在。正是观察的特殊性带来了概念的定义和描述上的新特点,从而带来描述方式的根本改变和实在的新特点。

  在对原子客体的观察中,仪器与客体间的不可剔除的相互作用,使得对客体的时空确定和态的确定间成为互斥的。当我们通过一种仪器如刚性标尺和时钟对客体进行时空的观察和确定时,观察中仪器的作用和对时空的确定条件,排斥对客体的态进行定义,因为这种确定时空的仪器对客体的作用所带来的客体的态的改变是无法确定的,从而客体在另一种确定它的态的仪器下所确定的对态的定义的条件被破坏,而不再可能对时空观察下的客体进行态的定义。当我们利用另一种仪器对客体的能量和动量进行观察和定义时,由于仪器与客体相互作用的时间的不确定性,使得对客体的时空确定成为不可能。客体的时空标示和态的描述间的互斥,不仅在于时空观察带来的态的不可控制的改变,而且也是定义客体两种属性的条件的互斥的表现。态的定义要求消除除态的观察外的任何观察的外来干扰,而时空的观察必包含有对客体的干扰,两种描述所代表的定义的理想化和观察的理想化的互斥,使得它们不能再统一在一种描述图景中对客体进行时空中的因果描述,只能对客体进行这两种互斥的描述。因为它们都是对客体的描述,并且只有两种描述一起才能构成对客体的全面描述,所以二者是互补的。这就是对原子客体的互补性描述方式。

  量子公设所蕴涵的仪器与客体的不可避免的相互作用是互补性诠释的一个逻辑起点,作用量子的公式所包含的波粒二象性是互补性诠释的另一逻辑起点。

  时空和能量动量描述的互补性意味着经典的粒子图象和波动图象都不完全适于原子客体,它们只是诠释两种原子现象的不同尝试。在这种诠释中,经典概念的局限性以互补的方式表现出来。在粒子图象中,因果要求的满足必伴随对时空描述的放弃;在波动图象中,时空传播规律的描述必伴随因果描述的放弃而只能代之以统计的考虑。如果我们不把时空描述和因果描述看作互补的而坚持经典的时空概念,我们就必会面对光和物质有时表现象波有时又象粒子的矛盾,所以,光和物质粒子的本性不是经典描述的粒子或波,而是时空和因果的互补描述的波粒二象性,即其时空描述遵循波动的叠加规律、其因果描述遵循粒子的守恒定律的两种图象的互补。任何将客体看作经典波或经典粒子的解释都是行不通的。如薛定谔将原子客体看作经典电磁波的电磁波解释,就遇到波包的扩散、波是位形空间而不是真实空间的波以及波函数与测量与所选择的非对易的可观察量有关等问题,这些问题恰恰反映了经典波概念对原子客体描述的局限性。统计系综诠释虽把原子客体看作粒子,但却不是经典的能够对它作时空描述的粒子,而是只能对粒子系综的统计规律进行描述的粒子,因果描述和时空描述的互补性被包含在系综的能量、动量和时间空间的统计散差具有反比性的特殊统计性中。隐变量理论虽然为量子力学描述建立了一个亚量子层的因果描述,但它对可观察的量子层的描述与量子力学的统计描述完全一样,而且在其亚量子层的因果描述中也加入了与经典描述不同的隐变量与测量的相关性。所以,因果描述和时空描述的互补性是不可避免的,用经典的粒子图象或波动图象来解释所有原子现象都会遇到逻辑困难,因而必须将它们加以修正并使它们互补起来。

  2.对量子力学描述的统计性的理解

  统计性是量子力学描述的一个基本特点,统计或几率概念是量子理论的基本概念,理解它是理解量子力学的关键所在,各种诠释的主要分歧也在于此。按照互补性诠释,统计性是量子性的必然结果,或者说统计性是逻辑地包含在量子概念之中的。因为作用量子的存在本身就意味着原子过程不再是因果连续的,而是非连续的个体性过程,对于这种过程不可能进行因果描述,而只能对个体事件进行统计描述,而且量子公设还意味着观察对原子客体状态的不可控制的改变,从而使我们无法通过观察建立起客体运动变化的因果规律。量子概念中所蕴涵的时空的确定和能量动量的确定间的互斥关系,也使我们不可能给出客体的一个初始状态而对客体进行因果性的描述和预言,所以,量子性必意味着描述的统计性,对非连续的原子过程只能进行几率描述。描述恰当地反映了原子过程的非连续的变化的可能性而不是因果连续变化的必然性,它对原子客体的物理量的描述不再是具有唯一确定值,而是按一定的统计分布具有一系列的值,这些值及其统计分布就是对原子客体的这一物理属性的描述,而量子力学对原子客体的物理量的值谱和统计分布的变化规律的描述就是对原子客体的统计变化规律的描述。这种由量子公设带来的统计描述也必然包含描述的互补性,只有通过时空描述和能量动量描述的互补性才能理解对原子客体的统计描述的这些特点。量子力学描述中波函数按薛定谔方程随时间的演化,往往给人一种感觉,它就是对客体的态或客体的统计性(或趋向性)的因果变化的描述。其实,薛氏方程并不能满足人们对因果描述的追寻,虽然我们可以从波函数中找到关于客体的所有属性的描述,但是波函数的随时间的演化并不代表客体的状态的因果变化,因为波函数与客体的行为并无对应关系,只有波函数的模方才代表客体的几率,波动方程只是以恰当的数学形式包含了对客体满足叠加原理的波动属性的描述,而这种描述的合理性是以客体作为粒子出现的几率对波函数的诠释来达到的,波动方程的解不是描述代表客体的波,而是描述代表客体的粒子的几率,波动方程描述中对量子描述的互补性就表现在这里。所以波动方程并不表示对客体的因果描述,而是以波动描述形式对粒子几率进行描述的波-粒互补性的表现。

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