对量子力学互补性诠释的理解哲学论文(第5页)
本文共计10069个字,预计阅读时长34分钟。【 字体:大 中 小 】
其次,双缝实验中双缝后的波函数ψ(x)是两缝的波函数之和即ψ(x)=ψ[,A](x)+ψ[,B](x)但当测定究竟粒子穿过哪一个缝时就会使干涉项消失,这是因为ψ(x)=ψ[,A](x)+ψ[,B](x)所蕴涵的测量条件和描述方式与|ψ(x)|[2]=|ψ[,A](x)|[2]+|ψ[,B](x)|[2]所蕴涵的不同,前者是在双缝后的屏幕上测得的干涉情况,后者是在各单个缝后测得衍射的相加,由于在测粒子是否穿过一个缝时,测量仪器对客体的作用使客体的互补物理量发生了改变,如测粒子动量时就会使它的位置发生不可控制的改变而引起位置的一个不准量,这种不准量将引起相等的条纹位置的不准量,从而不再出现任何干涉效应。所以这里的干涉项的消失不是客体测量前的自身状态向测量后状态的突变,而是观察干涉效应向寻求粒子轨道的描述的转变,是一种观测条件下的态向另一种观测条件下的态的转变,它所表现的是互补性现象在互斥的实验装置下的不同表现。
对于一般力学量Q,ψ(x,t)可按Q的本征值所对应的本征函数展开, 其中u[,n](x)为Q的本征值Q[,1]、Q[,2]…Q[,n]的本征函数,按量子力学,当测量到本征值Q[,1]时,系统就处于本征态u[,1](x),其几率是|a[,1](t)|[2],但在观测到确定数值前,量子力学给出的是ψ(x,t)而不是Q[,1]和u[,1](x),但实际上,所给出的预言和实际测得Q[,1]的几率|a[,1](t)|[2]是一致的, ,由于u[,n](x)是正交归一函数系,u[*,m](x)u[,n](x)=0,当m≠n时,所以干涉项不出现, ,这就是说,ψ(x,t)给出的就是测量时各本征值出现几率的分布,对客体状态的由ψ(x,t)到u[,n](x)的转变只是对客体测量后所有可能状态的几率分布的集合预定到其中一个状态元素按相同几率实现的描述变化,而并不对应客体本身的在有无测量的不同条件下的状态的变化。
所以按照互补性诠释,由ψ(x,t)到u[,n](x)的波包收缩不是测量引起的测量前后客体状态的变化。测量肯定会引起客体的变化,但这种变化已经包含在ψ(x,t)中,而且不同类型的测量会引起不同的变化,这由所测得的不同类型的本征值和本征函数表现出来,如果 中有干涉项,那么新的测量所引起的变化还会表现在干涉项的消失上。因此,波包收缩中干涉项的消失是由互斥的测量导致的由一种描述向互补的另一种描述的转换造成的,而波包收缩中由对许多可能值的预言到其中一个值的实现的波函数的变化,只是预言条件的变化引起的统计预言的变化,而不对应客体本身的状态变化。
由此可见,在测量的波包收缩过程中,引起客体状态变化的是不同的测量的实验条件和它们对客体的不同类型的作用,关于客体知识的变化引起的是对客体的统计预言条件的变化,而不是客体本身的状态变化,所以,这里没有任何主体的作用,也不需要引入主体意识的最后一瞥。冯.诺意曼之所以需要引入人的最后一瞥,是因为他把仪器在测量中的作用当作一个纯粹的量子客体,而没有看到在仪器身上所必须兼有的使确定的观察结果和经典概念的适当运用成为可能的特性,这样一来,就象冯氏所分析的那样,我们的观察和描述就必然要无限后退,直至求助于意识的最后一瞥。
当然,从量子现象的普遍性上讲,仪器也与微观客体一样具有量子性,但量子性又必须通过我们的宏观观察和经典概念来观察和描写,所以,仪器又是认识的一个逻辑起点,它必须能够直接被观察且能用经典概念进行描述。只有这样我们才能通过仪器来观察和描述微观客体。仪器的这种既是量子客体又是宏观客体的二重性是互补描述的基础。我们的认识必须从直接观察和由这种观察而定义的概念开始,但又必须对超出这种直接观察和日常概念框架的新现象进行逻辑一致的描述,这就必然导致概念框架和描述方式的改变。如果没有仪器的直接可观察性,就不能得到任何微观客体的经验、现象和可描述的东西,而如果没有仪器与客体的一致性,仪器也就不可能对客体的信息进行反映记录,所以,仪器的二重性是认识微观客体的必然要求。这并不会引起宏微分界问题(即把世界分为宏观和微观两个截然分裂的世界的问题),而只意味着一个可直接认识,而另一个则需借助于宏观仪器的观察,因为量子性是客观物体具有的普遍特性,只是由于这种特性超出了日常概念的理解范围而必须借助于对日常概念的修正来达到对它的理解。量子性的认识特殊性并不在于它的微观尺度,而在于它的非连续的、个体的观察条件与我们建立日常概念时的连续的、无限可分的观察条件不同,这种不同就需要我们对各概念的适用条件和相互关系进行修正。实际上,宏观客体的观察也一样需要借助于我们建立概念时的观察,这里不是宏观微观的不同,也没有二者的截然分界,只有所描述现象在多大程度上与我们建立概念的观察条件的符合程度的不同,所以,微观描述一方面是对经典描述的修正,一方面又以经典概念为基础,这不是一个逻辑矛盾,而是意味着微观描述必须以可直接理解的经典概念为起点,通过对这些概念在新的观察条件下适用程度和相互关系的修正来达到对微观现象的合理描述,这不是互补性诠释的矛盾,而是理解量子概念与经典描述的矛盾所必需的。

