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透析量子力学:揭示我们对它的真正理解

时间:2024-06-08 百科知识 版权反馈
【摘要】:在本质上,这是玻尔的观点,他的哥本哈根哲学是处理量子力学的一种神秘方式,但是它可以避开任何不正当的或不必要的有关什么是“实在的”的假设。就理解来说,骑自行车与量子力学完全相反。我们能在内心的及智力的意义上很好地理解量子力学吗?量子力学毕竟有意义,并且哥本哈根解释有效。

透析量子力学:揭示我们对它的真正理解

50.我们总是很理解量子力学吗?

我们理解不理解?量子力学犹如智力器官,它帮我们弄清楚在各种情况下所发生的事情,它工作得非常好并告诉我们需要知道的任何答案。由于尼耳斯·玻尔维护和采用的附加的哥本哈根哲学,随着大多数工作着的物理学家的不同程度上的理解,最终我们懂得测量如何进行。我们只要一点点智力的自我训练,以致我们避开那些不能同时回答的问题,一切都很满意。

当然,一般说来理解需要智力器官那样多的内脏感觉,或许更多。当某个事物对我们变得有意义时,我们才理解它,事物变得有意义是因为它们顺应某种思想,不管怎样无约束地想象和定义的关于世界如何运行的思想。量子力学虽然不顺应我们从日常经验获得的有关世界如何活动的任何图像,它使我们远离关于这世界像是什么的感觉,使我们失衡。正是由于这个理由,许多物理学家一直无力抵抗这样一种感觉,即量子力学是错误的,或者至少也是不完备的。例如,统计物理学和信息论大师埃温·翟奈说:

非常清楚,现在的量子理论不仅不使用甚至不敢提及“真实的物理情态”的概念。这个理论的保卫者们说这种概念是哲学上的天真,是过时的思考方式,并认为对此点的察觉构成关于人类知识本性的一种深刻的新智慧。我认为它构成一个极端的不合理,并且在这个理论的某些地方,实在和我们关于实在的知识之间的区别已变得模糊了,结果是中世纪巫术特征多于科学

所以有你选择的余地:传统的古典客观性,不然就是中世纪的巫术!如果不是完全有序,那么就是完全混乱!

物理学以及其他的科学,生长出这样一种客观实在的信念,即宇宙确实在那儿并且我们正在测量它。在物理学能够保持这种哲学时,没有理由质问它。这信念被保持的时间越长,它就越像是物理学基础的本质部分或许是所有一切的最本质的部分。

然而量子力学的进步打破了这种实在观——实验支持量子力学的公理。在你测量它之前没有什么东西是实在的,并且如果你企图从不同组的测量推论真正实在的东西,那么你就陷入矛盾——这是绝对做不到的。对于许多物理学家来说这似乎是对科学自身的异端邪说,然而这新的实在观出现以来的几十年里,量子力学和所有其他科学都仍然在运行。基础没有破裂,墙也没有倒塌。

真正的信徒可能从中获得勇气并断言,客观实在必定仍然在量子力学之外的某个地方。这就是爱因斯坦所信赖的,也是诱导玻姆提出他的隐变量的理论的东西。但是同等有效的结论是,仅就逻辑推理而论,如果量子力学是物理学的基础,并且如果量子力学并不体现客观的实在观,那么明确的客观实在观对于物理学的指导也就不是不可少的。在本质上,这是玻尔的观点,他的哥本哈根哲学是处理量子力学的一种神秘方式,但是它可以避开任何不正当的或不必要的有关什么是“实在的”的假设。

新的发展在于,量子力学不顾其缺乏客观实在而造成一个宏观世界,其行为仿佛它总是客观实在的。表明自然并不符合贝耳定理的阿斯比实验,等于演示量子力学的非客观性能以一个仔细设计和执行的实验公开。它特别有效并且这样的演示并非偶然地发生在我们周围的世界里。(www.xing528.com)

所以,几乎悖论地,我们时常能相信客观实在,因为量子力学预言世界应该那样行为。但这是因为世界以我们已经获得的如此深奥的客观实在信念的方式行为——这就是使得量子力学如此难懂之处。

你会骑自行车吗?但你理解如何骑自行车吗?如果你不知道如何骑,骑车这件事好像是可笑的并且是不可能的,而一旦你知道如何骑,你又不能用语言和图像向其他人说明如何骑。你只要不断练习骑车,你终归会明白如何骑车。然后你会骑自行车并且你也不再不理解。

就理解来说,骑自行车与量子力学完全相反。在骑车问题上,我们的内心达到愉快的程度,但却留下智力方面的疑难问题。物理学家们一直在分析自行车的力学,生理学家们一直在为人的维持平衡的能力烦恼,而对我们如何站在船上还未能有简单的科学说明。我们有一个内心的理解而没有一个智力的理解。关于量子力学甚至对大多数的物理学家来说,则完全是另一种经验,即我们能够训练我们的智力并学习如何成功地使用量子力学,但从未感觉到很愉快。

我们能在内心的及智力的意义上很好地理解量子力学吗?这个问题,我们从未达到对它的直接经验的机会,是其许多奇异性的个人经验。甚至物理学家们,他们考虑它的理论问题并完成我们已经谈及的那些精巧的实验,也在某种程度上按照数学化的概念或被探测电子统计学讨论这个问题。这些完全不是量子世界的生物。实际上,量子世界的真正居民(波函数)按定义是不可能与我们亲近的。只当一个波函数与一个测量装置相互作用时我们才看见一个结果,并把波函数本身看做一个真实的物理事物——如海浪或电磁能包——的任何企图都立刻导致麻烦。

所以,如果你问及我们是否总是很理解量子力学,那么回答或许应为不是,绝不是,因为它是一个我们不能经验的世界,并且经验是能给我们以理解的唯一东西。

但是这也太悲观了。量子力学毕竟有意义,并且哥本哈根解释有效。寻找伪装以古典风格的隐蔽量子力学之路将绝不会成功。你总是不得不把一个难题换成另一个难题,为摆脱不确定性最后难免找替代的多宇宙或不可探知的导波或者某种这类发明物。

代替之,人们必须学会在表面价值上认可量子力学,并且承认它的奇异的本性是可以处理的。它绝不遵从我们关于世界看上去应该像的那种经验论的观点,而是构造出它自己的合法的世界,并且我们必须尊重它。或许最基本的训诫在于,在最深的层次上量子力学是真正不可知的,即使如此,那个以量子力学世界为基础的世界一般说来还是能够被认识和理解的。被视为反对量子力学的最高权威爱因斯坦总是说“上帝不玩骰子”,“上帝难以捉摸,但他不怀恶意”。最后,被触怒的玻尔告诫爱因斯坦说:“不要命令上帝做什么!”

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