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对量子力学互补性诠释的理解哲学论文(第3页)

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  3.对测不准关系的理解

  测不准关系是量子力学中的一个重要内容,它是量子力学形式体系的一个直接数学结论,所以接受量子力学的人都能接受它,但对于这个数学公式的理解却千差万别。由于测不准关系表现为对物理量的测量的限制关系,所以,不少早期的量子力学教科书把它作为量子力学的一个核心内容和逻辑基础或操作基础,但是,正如Karl R.Popper所指出的,从薛定谔方程可导出测不准关系而从测不准关系导不出薛氏方程,这说明测不准关系应是某种基础的推论。在互补性诠释看来,测不准关系是量子公设所蕴涵的波粒二象性的结果,它表现的是经典概念的可定义的精确度间的互补关系。玻尔从关于作用量子的基本公式ET=Iλ=h出发,从其中所蕴涵的经典概念的矛盾推出关于这些经典概念的可定义的最大精确度间的普遍反比关系即测不准关系,从而使这个关系代表了时空和因果描述间的互补性的一种简单的符号化表示,测不准关系中共轭物理量的测量精确度间的反比关系恰当地反映了两物理量的互斥互补关系。

  海森堡把他所发现的测不准关系看作是对经典概念的适用性的限制和对经典物理量的可确定程度的限制,并且正是由于这种不确定性导致因果律的失效和量子力学的统计描述,这种解释带有明显的操作论和实证论倾向,是一种只讲其然而不讲其所以然的解释。互补性诠释则给出了其所以然的说明,是对测不准关系的更深层的理解,避免了上述操作解释的弊端。如海森堡把物理量的测量的不确定度解释为测量的操作结果,而不是不同概念的可定义和可观察的互补性的结果,就会导致由于我们测量和认识能力的限制,使我们对本来可能存在精确值和因果性的客体只能作有限精确度和统计描述的实证论的和不可知论的问题。测不准关系所表征的一种物理量的测量中仪器的作用导致另一种物理量的不确定,证明了互补性诠释的仪器对客体的不可控制作用的说法,但是这种仪器的干扰作用是对原子客体进行描述所必需的,也是量子力学描述中所包含的,而不是对客体进行描述所要排除的。

  Popper的统计系综诠释认为,测不准关系的含义是两个正则共轭变量的标准偏差之积有一下限n/4π,它不象互补性诠释的测不准关系是从对理想实验的分析得到的,而是量子力学形式体系的逻辑数学推论,而且由于现在实际的对测不准关系的实验检验还不能达到个体粒子测量所要求的精确度,而往往是对许多粒子的统计平均的偏差的测量,所以统计系综诠释显得比互补性诠释有更坚实的经验支持。我认为,也许统计系综诠释较互补性诠释在数学上更严密,但互补性诠释对量子性的描述特点的分析显得更深刻。

  4.对描述的完备性问题的回答和理解

  完备性问题和测量问题是量子力学诠释之争的两个焦点问题,近几十年量子力学的基础研究主要围绕这两个问题展开且使问题不断演化,并挖掘出不少新的内容,互补性诠释无论对这两个问题的提出还是发展都有着直接的影响,而它对这两个问题的解释也成为互补性诠释本身的重要内容。

  完备性问题是爱因斯坦与玻尔论战的第三次交锋中在著名的E-P-R论文中提出的。文中通过一个E-P-R实验论证了量子力学的描述不是对实在的完备描述。此文引起的首先是关于何为实在的讨论,后来讨论的焦点转移到关于E-P-R关联究竟意味着非局域性、非因果性还是不可分离性的问题。

  E-P-R的论文从没有干扰而能预言的客体的物理属性为物理实在这一实在概念出发,通过大家所熟知的E-P-R实验,论证了量子力学描述不是对实在的完备描述。简述如下:相互作用后的两粒子,按量子力学描述,可以通过对第一个粒子的两非对易物理量的测量而不加干扰地得到对第二个粒子的同样的两非对易物理量的预言,既然是不加干扰且两粒子相距无限远,第二个粒子的两非对易量虽对应于第一个粒子的不同时的两次测量,但却是同时属于第二个粒子的物理实在,否则就得假设两粒子间具有超距作用;E-P-R又认为,完备描述应同时对同时存在的物理实在进行描述,但量子力学的描述却将对非对易的两个物理实在的描述看作互补的,即对一个进行精确描述时对另一个则不能进行同时的精确描述,所以E-P-R得出结论说,量子力学蕴涵着E-P-R悖论,其原因是量子力学描述不完备。

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