對量子力學的理解精選(九篇)

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第1篇：對量子力學的理解范文

無論是對于大學生還是研究生，量子力學都是一門最基本的課程。它以極其驚人的精確程度解釋微觀世界的各種現(xiàn)象，對它的深刻理解和廣泛應用，產(chǎn)生了給我們的世界帶來革命變革的各種高新技術。量子力學語言今日已經(jīng)成為物理學家們?nèi)粘１夭豢缮俚闹匾涣鞴ぞ?。然而，絕大多數(shù)物理學家都深知，對于量子力學基礎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意并信服的理論形式。

許多量子力學教科書闡述量子力學的理論形式，并將其用來理解原子、分子、流體和固體的性質(zhì)，處理輻射與物質(zhì)的相互作用，使我們對于周圍的物理世界有更深刻的理解。還有一些教科書闡明這一學科的發(fā)展歷史，指出量子力學經(jīng)歷了哪些步驟才達到了現(xiàn)代形式。

本書對為避免由正統(tǒng)解釋量子力學概念的困難而找出的各種替代形式，給出了清晰而客觀的闡述，仔細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述對于量子力學中許多看似難以解釋、哲學上矛盾和違反直覺的奇妙行為，從而使讀者對于我們當前對該理論的理解有更全面的認識。

全書共分成11章：1.歷史回顧；2.目前狀況，剩余的概念困難； 3.愛因斯坦、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.量子糾纏的應用；8.量子測量； 9.實驗：在真實時間看到的量子扁縮； 10.各種各樣的解釋； 11.附：量子力學的基本數(shù)學工具。書末還有11個附錄，對于正文內(nèi)容做出一些數(shù)學與物理的延伸和補充。

本書作者長期從事量子力學的教學與研究，他與Claude CohenTannoudji 及Bernard Diu 合作撰寫的《量子力學》（Quantum Mechanics）是一部非常著名的教科書，在世界范圍內(nèi)有深遠的影響。他在本書中探索了量子力學與生俱來的基本問題和困難，描述并比較了各種各樣的解釋，討論了這些解釋的成功之處和依然存在的問題。對于那些想要知道量子力學所面對的問題的更多細節(jié)但又不具備該學科專門知識的物理和數(shù)學的研究人員，本書是理想的參考書；而對于那些對量子物理及其奇特行為感興趣的科學哲學家也應該很有吸引力；對于想要更進一步鉆研量子力學的物理系和科學哲學系的大學生和研究生以及希望擴大自己量子力學知識的理論物理學家，本書提供了難得的和非常有參考價值的豐富資源。

第2篇：對量子力學的理解范文

量子力學的建立始于對原子物理實驗給出解釋，其基本概念是從上世紀20年展起來的，并于30年代和40年代取得了快速而巨大的進展。特別是對全同粒子體系的深入研究最終導致現(xiàn)代基本粒子概念的誕生和量子場論的突破性進展，促進了人們對于宇宙的深刻理解。從更為實用的方面講，量子力學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，它的廣泛應用導致了在不同領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，各種類型的納米尺度的量子設備被成功地制造出來，它們在處理量子信息和制備納米電路等高新技術方面具有引人注目的應用前景，從而受到廣泛的關注。大多數(shù)學生希望了解量子力學理論應用于解決現(xiàn)實生活中的問題的解決方案。他們對于深入理解各種實用領域的量子理論基礎方面的濃厚興趣，遠大于對現(xiàn)代超弦理論和宇宙學的或所謂的終極理論的興趣。本書所針對的主要對象正是這類學生，作者期望將學生們的這些實際需求作為高等量子力學課程所涵蓋的主要內(nèi)容。

本書是作者在荷蘭代爾夫特理工大學（Delft University of Technology）講授高等量子力學課程內(nèi)容的基礎上撰寫的。這所大學是研究諸如半導體量子點、超導量子計算設備、分子電子學等量子力學應用方面世界一流的中心之一。學校開設的很多理論課都是圍繞更有效地支持這類研究而設計的。其中的高等量子力學作為研究生的必修理論課就是典型的代表。本書在開始仍然對初等量子力學做了簡明扼要的介紹，然后很快將重點轉(zhuǎn)移到應用這些理論來理解量子設備的實質(zhì)性內(nèi)容上來。作者力求使本書在理論技巧和數(shù)學知識方面的基礎更加扎實，只要涉及到理論工具，一定會給出一些如何使用這些工具的實例。這些實例取自許多不同的領域，使得本書適應更為寬泛的讀者群，特別是那些非粒子物理專業(yè)的學生。

全書內(nèi)容分成5個部分，共計13章：第1部分 二次量子化，含第1-3章：1.初等量子力學；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； 6.超流。第3部分 場與輻射，含第7-10章：7.經(jīng)典場； 8.場的量子化；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；12.躍遷和耗散。第5部分 相對論量子力學，含第13章：13.相對論量子力學。

作為一部教科書，本書充分考慮了教學需要，敘述清晰、透徹，推導詳盡。每一小節(jié)都有一些“控制問題”，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題，其中部分題目給出了詳細解答。本書重點突出，特別適合于凝聚態(tài)物理相關專業(yè)的研究生選做高等量子力學的教材。

第3篇：對量子力學的理解范文

關鍵詞:量子力學;量子測量;偏振

中圖分類號:O413．1 文獻標識碼:A 文章編號:1000-0712(2016)03-0005-03

量子力學是近代物理學的基礎，并且其應用領域已延伸至化學、生物等許多交叉學科當中，這一課程已成為當今大學生物理教學中一個極為重要的組成部分．由于量子力學主要是描述微觀世界結(jié)構(gòu)、運動與變化規(guī)律的學科，微小尺度下的許多自然現(xiàn)象與人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗相距甚遠，量子力學的概念有悖于人們的直覺，難以被初學者接受．如果在教學中能夠結(jié)合具體的物理實驗，從現(xiàn)象到本質(zhì)引導學生思考，就可以使抽象的量子概念落實到對具體實驗現(xiàn)象的歸納總結(jié)上來．偏振光實驗是一個現(xiàn)象直觀而且學生容易操作的普通物理實驗，在學生掌握的已有知識基礎上，進行新內(nèi)容的教學，符合初學者的認知規(guī)律．利用光的偏振現(xiàn)象來闡述量子力學基本概念已被一些國內(nèi)外經(jīng)典教材采納，如物理學大師狄拉克所著的《量子力學原理》［1］，費因曼所著的《費因曼物理學講義》［2］，曾謹言教授所著的《量子力學卷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)合自己的教學體驗，著重從可觀測量和測量的角度來考慮問題，在以上經(jīng)典教材的基礎上，進一步整理和挖掘光子偏振所能體現(xiàn)的量子力學基本概念．從量子力學的角度對偏振實驗現(xiàn)象進行分析，使同學們對態(tài)空間、量子力學表象、波函數(shù)統(tǒng)計解釋、態(tài)疊加原理等量子力學概念有一個直觀形象的認識，領會量子力學若干基本假定的內(nèi)涵思想．最后，從量子角度分析了一個有趣的偏振光實驗，加深學生對量子力學基本概念的理解，并展示了量子力學的奇妙特性．

1偏振光實驗的經(jīng)典解釋

如圖1(a)所示，沿著光線傳播的方向，順次擺放兩個偏振片P1、P2．光束經(jīng)過P1后變?yōu)榕c其透振方向一致且光強為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，透過偏振片P2的光的強度為I0cos2θ．按照經(jīng)典的光學理論，此現(xiàn)象可理解如下:在一個與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個xy平面直角坐標系，這里為了描述問題的方便，選定x軸沿P2的透振方向．如圖1(b)所示，透過偏振片P1的光電場矢量E可分解為兩個分量:沿x方向振動的電場矢量Ex和沿y方向振動的電場矢量Ey．偏振光照射到P2偏振片時，投影到y(tǒng)方向的電場矢量被吸收，投影到x方向的電場矢量透過，振幅增加了一個常數(shù)因子cosθ，因而強度變?yōu)樵瓉淼腸os2θ倍，這正是馬呂斯定律所給出的結(jié)果．

2偏振光實驗體現(xiàn)的量子力學概念

下面我們由偏振光的實驗現(xiàn)象出發(fā)，引出量子態(tài)、態(tài)空間等量子概念，并用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，討論在多個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)

從實驗得知，當線偏振光用于激發(fā)光電子時，激發(fā)出的光電子分布有一個優(yōu)越的方向(與光偏振方向有關)，根據(jù)光電效應，每個電子的發(fā)射對應吸收一個光子，可見，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，這樣我們可以說單個光子處在某個偏振態(tài)上．沿x方向偏振的光束里，每個光子處在|x〉偏振態(tài)，沿y方向偏振的光束中，每個光子處在|y〉偏振態(tài)．假設我們在實驗中把光的強度降到足夠低，以至于光子是一個一個到達偏振片的．在圖1所示的例子中，通過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，會是一種什么樣的情形，會不會有部分光子被吸收，部分光子透過的情況發(fā)生，但是實驗上從來沒有觀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〉，被整個吸收;或變到量子態(tài)|x〉，完全透過．下面我們用量子力學的語言來描述單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，引入量子測量、態(tài)空間、表象、態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計解釋等量子概念．

2．2量子測量、態(tài)空間、表象

單個光子與偏振片發(fā)生相互作用的過程，可以看成是一個量子測量的過程，偏振片作為一個測量裝置，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，測量的結(jié)果只有兩個，透過或被吸收，透過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，可見光子經(jīng)過測量后只可能處在兩種偏振狀態(tài)，這正是量子特性的反應．在量子力學中，針對一個具體的量子體系，對某一力學量進行測量，測量后得到的值是這一力學量的本征值，我們稱它為本征結(jié)果，相應的量子態(tài)坍縮到此本征結(jié)果所對應的本征態(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)系足以展開這個量子體系的任何一個量子態(tài)．很自然，我們在這里把經(jīng)過偏振片測量后，所得到的兩種可能測量結(jié)果(透過或吸收)作為本征結(jié)果，它們分別對應的兩種偏振狀態(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)來展開，展開系數(shù)給出一個具體的表示，這就涉及到量子力學表象問題．在量子力學中，如果要具體描述一個量子態(tài)通常要選擇一個表象，表象的選取依據(jù)某一個力學量(或力學量完備集)的本征值(或各力學量本征值組合)所對應的本征函數(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展開任何一個量子態(tài)，展開系數(shù)的排列組合給出某一個量子態(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，具體說來是由偏振片的透振方向決定．在具體分析問題時，為了處理問題的方便，光子與哪一個偏振片發(fā)生相互作用，在數(shù)學形式上，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，這涉及到怎么合理選擇表象的問題．

2．3態(tài)疊加原理、波函數(shù)統(tǒng)計解釋

以上簡單的試驗也可以作為一個形象的例子來說明量子力學中的態(tài)疊加原理．態(tài)疊加原理的一種表述為［5］:設系統(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是體系可以實現(xiàn)的狀態(tài)(波函數(shù))，則它們的任何線性疊加式總是表示體系可以實現(xiàn)的狀態(tài)．在我們的例子中，任何一個偏振片所對應的透振態(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，參照圖1所示，通過偏振片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)也都是光子可能實現(xiàn)的偏振態(tài)．量子力學還假定，當物理體系處于疊加態(tài)式(1)時，可以認為體系處于φi量子態(tài)的概率為|ci|2．從前面的分析我們知道，當用偏振片P2對偏振態(tài)|P1〉進行測量時，此狀態(tài)隨機地坍縮到|x〉偏振態(tài)或|y〉偏振態(tài)，坍縮到|x〉偏振態(tài)的概率為cos2θ，也就是單個光子透過偏振片的概率，多次統(tǒng)計的結(jié)果恰好與馬呂斯定律相對應，這充分體現(xiàn)了波函數(shù)的概率統(tǒng)計解釋．

3典型例子

在教學中我們可以引入一個有趣形象的例子，進一步加深對量子力學基本概念的理解．如圖2(a)所示，一束光入射到兩個順序排列的偏振片上，偏振片P3的透振方向相對于偏振片P1的透振方向順時針轉(zhuǎn)過90°角，我們不妨在一個與光傳播方向垂直的平面內(nèi)選定一個xy平面直角坐標系，P1的透振方向沿x軸，P3的透振方向沿y軸．光通過偏振片P1后變成光強為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．下面我們將看到一個有趣的現(xiàn)象，在偏振片P1和偏振片P3間插入一個偏振片P2，其透振方向在P1和P3之間，這時光竟可以透過P3偏振片．對此試驗，我們可由馬呂斯定律給出經(jīng)典的解釋．我們不妨設P2的透振方向相對于P1順時針轉(zhuǎn)過45°角，通過偏振片P1后，變?yōu)楣鈴娛荌0的偏振光，且偏振方向與P1透振方向一致;再通過偏振片P2后，光強變?yōu)镮0/2，偏振方向沿順時針轉(zhuǎn)過45°角，與偏振片P2透振方向一致;最后通過偏振片P3后，光強進一步減弱為I0/4，偏振方向又沿順時針改變45°角，與偏振片P3透振方向一致．可以看到一個有趣的現(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程中，所建立起來的量子概念給出具體解釋．取直角坐標系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，兩組基矢之間的關系可表示為(3)由偏振片P3所決定的基矢組仍為{|x〉，|y〉}，不過透過的光子處在|y〉基矢態(tài)．光子透過偏振片P1后，其偏振狀態(tài)處在|x〉態(tài)，由式(3)，此狀態(tài)可以按P2的基矢組展開為(4)根據(jù)式(4)，經(jīng)過P2偏振片的測量，光子有1/2的概率坍縮到|x'〉態(tài)，光子透過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為3的測量下，偏振狀態(tài)發(fā)生改變，有1/2的概率坍縮到|y〉態(tài)，透過偏振片，有1/2的概率坍縮到|x〉態(tài)，被偏振片吸收，總體來說透過偏振片P1的光子有1/4的概率透過偏振片P3，與經(jīng)典的馬呂斯定律相一致．特別注意到光子透過偏振片P1后，狀態(tài)為|x〉態(tài)，與|y〉態(tài)正交，沒有|y〉態(tài)的組分，但光子透過偏振片P3后卻正處在|y〉態(tài)，這充分體現(xiàn)了測量可以使量子態(tài)改變的量子假定，展示了量子測量的奇妙特性．

4總結(jié)

結(jié)合對偏振光實驗的量子解釋，我們分析了若干重要的量子力學概念．但嚴格說來，光子的問題不屬于量子力學問題，只有在量子場論中才能處理．采用光子的偏振情形來討論某些量子概念，理論上雖稍欠嚴謹，但如上文所述，確實能夠直觀形象地反映量子力學中的若干基本假定，使抽象的量子力學概念落實到對具體實驗的分析中來，易于被初學者接受，我們不妨在學生開始學習量子力學時引入此例，有助于學生理解抽象的量子概念，領會量子力學的思維方式．

參考文獻:

［1］狄拉克．量子力學原理［M］．北京:科學出版社，1966．

［2］費因曼．費因曼物理學講義［M］．上海:上?？茖W出版社，2005．

［3］曾謹言．量子力學卷1．［M］．北京:科學出版社，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：對量子力學的理解范文

量子力學是當代科學發(fā)展中最成功、也是最神秘的理論之一。其成功之處在于，它以獨特的形式體系與特有的算法規(guī)則，對原子物理學、化學、固體物理學等學科中的許多物理效應和物理現(xiàn)象作出了說明與預言，已經(jīng)成為科學家認識與描述微觀現(xiàn)象的一種普遍有效的概念與語言工具，同時也是日新月異的信息技術革命的理論基礎；其神秘之處在于，與其形式體系的這種普遍應用的有效性恰好相反，量子物理學家在表述、傳播和交流他們對量子理論的基本概念的意義的理解時，至今仍未達成共識。量子物理學家在理解和解釋量子力學的基本概念的過程中所存在的分歧，不是關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)典物理學理論那樣，把量子理論理解成是對客觀存在的原子世界的正確描述之間的分歧。

在量子力學誕生的早期歲月里，這些分歧的產(chǎn)生主要源于對量子理論中的波函數(shù)的統(tǒng)計性質(zhì)的理解。因為量子力學的創(chuàng)始人把量子力學理解成是一種完備的理論，把量子統(tǒng)計理解成是不同于經(jīng)典統(tǒng)計的觀點，在根本意義上，帶來了量子力學描述中的統(tǒng)計決定性特征。而理論描述的統(tǒng)計決定性與物理學家長期信奉的因果決定論的實在論研究傳統(tǒng)相沖突。在當時的背景下，對于那些在經(jīng)典物理學的熏陶下成長起來的許多傳統(tǒng)物理學家而言，對量子力學的這種理解是難以容忍的。這些物理學家仍然堅持以經(jīng)典實在觀為前提，希望重建對原子對象的因果決定論的描述。這種觀點認為，現(xiàn)有的量子力學只是臨時的現(xiàn)象學的理論，是不完備的，將來總會被一個擁有確定值的能夠解決量子悖論的新理論所取代。量子哲學家普遍地把這種實在論稱之為定域?qū)嵲谡?，或者稱為非語境論的實在論。從EPR悖論到貝爾定理的提出正是沿著這一思路發(fā)展的。這種觀點把量子論中的統(tǒng)計決定論與經(jīng)典實在論之間的矛盾，理解成是量子論與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾。

但是，自從1982年阿斯佩克特等到人完成的一系列實驗，沒有支持定域隱變量理論的預言，而是給出了與量子力學的預言相一致的實驗結(jié)果以來，量子論與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾焦點，由對量子理論中的統(tǒng)計決定性特征的質(zhì)疑，轉(zhuǎn)向了對更加基本的量子測量過程中的“波包塌縮”現(xiàn)象的理解。因為量子測量問題是量子理論中最深層次的概念問題。馮諾意曼在本體論意義上引入量子態(tài)的概念來表征量子實在的作法，直接導致了至今難以解決的量子測量難題。到目前為止，所有的量子測量理論都是試圖站在傳統(tǒng)實在論的立場上，對量子測量過程作出新的解釋。玻姆的本體論解釋在承認量子力學的統(tǒng)計性特征，把量子世界看成是由客觀的不確定性、隨機性和量子糾纏所支配的世界的前提下，通過假設非定域的隱變量的存在，尋找對量子測量過程的因果性解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非定域的實在論。[1] 多世界解釋在承認現(xiàn)有的量子力學的形式體系和基本特征是完全正確的前提下，通過多元本體論的假設來對具有整體性特征的量子測量過程作出整體論的解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非分離的實在論。[1]

量子測量現(xiàn)象的非定域性和非分離性所反映的是量子測量過程的整體性特征。問題是，相對于科學哲學研究而言，如果把量子測量系統(tǒng)理解成是一個包括觀察者在內(nèi)的整體，我們將永遠不可能在觀察者與被觀察系統(tǒng)之間作出任何形式的分割。而觀察者與被觀察系統(tǒng)之間的分界線的消失，將會使我們在不考慮觀察者的情況下，對物理實在進行客觀描述的夢想徹底地破滅。這是因為，一方面，如果我們認為量子力學的形式體系是正確而完備的理論，那么，就能夠用量子力學的術語描述包括觀察者在內(nèi)的整個測量過程。這時，觀察者成為整個測量系統(tǒng)中的一個組成部分參與了測量中的相互作用；另一方面，如果我們?nèi)匀豢释褚钥煞蛛x性假設為基礎的經(jīng)典測量那樣，在以整體性假設為基礎的量子測量系統(tǒng)中，也能夠得到確定而純客觀的測量結(jié)果，那么，他們必須要在觀察者與被觀察的量子系統(tǒng)之間作出某種分割，觀察者才有可能站在整個測量系統(tǒng)之外進行觀察。然而，在量子測量的具體實踐中，這個重要的“阿基米德點”是永遠不可能得到的。因為對量子測量系統(tǒng)進行的任何一種形式的分割，都必然會導致像“薛定諤貓”那樣的悖論。這樣，關于量子論與實在論之間的矛盾事實上轉(zhuǎn)化為，在承認量子力學的統(tǒng)計性特征的前提下，如何解決量子測量的整體性與傳統(tǒng)實在論之間的矛盾。

以玻爾為代表的傳統(tǒng)量子物理學家在創(chuàng)立了量子力學的形式體系之后，并不追求從量子測量現(xiàn)象到量子本體論的超越中提供一種本體論的理解。而是在認識論和現(xiàn)象學的意義上做文章。玻爾認為，觀察的“客觀性”概念的含義，在原子物理學的領域內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了語義上的變化。在這里，客觀性不再是指對客體在觀察之前的內(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“客觀性”理解成是“主體間性”的觀點，在認識論意義上，所隱藏的直接后果是，使“客觀性”概念失去了與“主觀性”概念相對立的基本含義，從而使量子力學成為支持科學的反實在論解釋的一個重要的立論依據(jù)。與此相反，近幾十年發(fā)展起來的多世界解釋，試圖以多元本體論的假設為前提，恢復對客觀性概念的傳統(tǒng)理解；玻姆的本體論解釋則是以粒子軌道與真實波的二元論假設為代價，把測量過程中的整體性特征歸結(jié)為是量子勢的性質(zhì)。這兩種解釋雖然在理解量子測量現(xiàn)象時堅持了傳統(tǒng)實在論的立場。但是，這些立場的堅持是以在量子力學中增加某些額外的假設為代價的。這正是為什么近幾十年來，反思與研究量子力學與量子測量的概念基礎問題，成為不計其數(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，在量子物理學家的心目中，微觀客體的非定域性特征和量子測量的非分離性特征已經(jīng)成為不爭的事實。如果我們站在科學哲學的立場上，像當初接受量子統(tǒng)計性一樣，也接受量子力學描述的微觀系統(tǒng)的這種整體性特征。那么，量子測量過程中被測量的系統(tǒng)與測量儀器（包括觀察者在內(nèi)）之間的整體性關系將會意味著，在微觀領域內(nèi)，我們所得到的知識，事實上，總是與觀察者密切相關的知識。這個結(jié)論顯然與長期以來我們所堅持的真理符合論的客觀標準不相容。因此，接受量子力學的整體性特征，就意味著放棄真理符合論的標準，需要對傳統(tǒng)實在論的核心概念——理論和真理的性質(zhì)與意義——進行重新理解。這樣，現(xiàn)在的問題就變成是，能否在接受量子力學的統(tǒng)計性和整體性特征的前提下，闡述一種新的實在論觀點呢？如果答案是否定的，那么，科學實在論將永遠不可能得到辯護；如果答案是肯定的，那么，與理論的整體性特征相協(xié)調(diào)的實在論是一種什么樣的實在論呢？這正是本文所關注的主要問題所在。

2．認識論教益：隱喻思考與模型化方法的突現(xiàn)

自近代自然科學產(chǎn)生以來，公認的傳統(tǒng)實在論的觀點是建立在宏觀科學知識基礎之上的一種鏡像實在論。在宏觀科學的研究領域內(nèi)，觀察者總是能夠站在整個測量系統(tǒng)之外，客觀地獲得測量信息。在有效的測量過程中，測量儀器對測量結(jié)果的干擾通?？梢院雎圆挥嫛y量結(jié)果為理論命題的真假提供了直接的評判標準，使命題和概念擁有字面表達的意義（literal meaning）或非隱喻的意義和指稱。因此，鏡像實在論是以觀察命題的真理符合論為前提的。

真理符合論的最實質(zhì)性的內(nèi)容是，堅持命題與概念同實際的事實相符合。長期以來，科學家一直把這種觀點視為是科學研究活動的價值基礎。

維特根斯坦在其著名的《邏輯哲學導論》一書中，把真理的這種符合論觀點表述為：就像唱片是聲音的畫像并具有聲音的某些結(jié)構(gòu)一樣，命題所描述是事實的畫像，并具有與事實一致的結(jié)構(gòu)。因為用語言來思考和說話，就是用語言來對事實作邏輯的模寫，它類似于畫家用線條、色彩、圖案來描繪世界上的事物。所以，用語言描述的圖象與世界的實際圖象之間具有同構(gòu)性。1933年，塔爾斯基對這種真理觀進行了定義。在當前科學哲學的文獻中，人們習慣于用“雪是白的”這一命題為例，把塔爾斯基對真理的定義形象地表述為：“雪是白的”是真的，當且僅當，雪是白的。

普特南把塔爾斯基對真理的這種定義概括為“去掉引號的真理論”。塔爾斯基認為，要想使“‘雪是白的’是真的”，這個句子本身成真，當且僅當，“雪是白的”這個事實是真實的，即我們能夠得到“雪是白的”這一經(jīng)驗事實。這個看似簡單的句子隱含著兩層與常識相一致的符合關系：第一層的相符合關系是，語言表達的命題與實際事實相符合；第二層的相符合關系是，觀察得到的事實與真實世界相符合。在日常生活中，像“雪是白的”這樣的經(jīng)驗事實是非常直觀的，只要是一個正常的人，都有可能看到“雪確實是白色的”這個實際存在的事實。因此，人們對它的客觀性不會產(chǎn)生任何懷疑，能夠作為“‘雪是白的’是真的”這個句子的成真條件。

然而，量子力學揭示出的微觀測量系統(tǒng)中的整體性特征，既限制了我們對這種理想知識的追求，也向傳統(tǒng)的客觀真理標準的價值觀提出了挑戰(zhàn)。這是因為，在量子測量的過程中，對命題的這種理想的描述方式和對對象的如此單純的觀察活動，已經(jīng)不再可能。以玻爾為代表的許多物理學家雖然在量子力學誕生的早期就已經(jīng)意識到這一點。但是，在科學哲學的意義上，他們在拋棄了真理符合論之后，卻走向了認識論的反實在論；馮諾意曼的測量理論以真理符合論為基礎，要求在觀察者與測量儀器之間進行分割的做法，直接導致了量子測量中的“觀察者悖論”；現(xiàn)存的非分離與非定域的實在論解釋，也是以真理符合論為基礎，在量子力學的形式體系中增加了某些難以令人接受的額外假設，來解決量子測量難題。從哲學意義上看，這種借助于額外假設來使量子力學與實在論相一致的作法并沒有唯一性。它不過是借助于各種哲學的想象力來解決量子測量難題而已。

由此可見，量子測量難題的產(chǎn)生，實際上是以真理符合論為基礎的傳統(tǒng)實在論的觀點，來理解量子測量過程的整體性特征所導致的?，F(xiàn)在，如果我們像放棄經(jīng)典的絕對時空觀，接受相對論一樣，也放棄真理符合論的實在論，接受現(xiàn)有的量子力學。那么，在當代科學哲學的研究中，我們需要以成功的量子力學帶給我們的認識論教益為出發(fā)點，對理論、概念和真理的性質(zhì)與意義作出新的闡述。量子力學所揭示的微觀世界與宏觀世界之間的最大差異在于，我們對微觀世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的認知，不可能像對宏觀世界的認知那樣，使觀察者能夠站在整個測量語境的外面來進行。

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始摸起，最初，他們所得到的對大象的認識是不相同的，因為每個人根據(jù)自己的觸摸活動都只能說出大象的某一個部分。只有當他們摸完了整個大象時，他們才有可能對大象的形狀作出客觀的描述。然而，雖然他們對大象的描述始終是從自己的視角為起點的，并建立在個人理解的基礎之上。但是，不可否認的是，他們的觸摸活動總是以真實的大象為本體的。在微觀領域內(nèi)，量子世界如同是一頭大象，物理學家如同是一群盲人，有所區(qū)別的是，物理學家對微觀世界的認識不可能是直接的觸摸活動，而只能借助于自己設計的測量儀器與對象進行相互作用來進行。在這個相互作用的過程中，包括觀察者在內(nèi)的測量語境成為聯(lián)系微觀世界與理論描述之間的一個不可分割的紐帶。

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

這兩個層次之間的相似關系是建立在經(jīng)驗基礎之上的，而不是建立在邏輯或先驗的基礎之上。這樣，雖然科學家在建構(gòu)理論模型的過程中，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)活動是以最終達到使理論描述的可能世界與真實世界之間的結(jié)構(gòu)與關系相似為目的的。因此，測量語境的存在成為科學家建構(gòu)活動的一個最基本的制約前提。建構(gòu)理論模型的活動是一種對世界的認知活動。建構(gòu)活動中的虛構(gòu)性將會在與公認的實驗事實的比較中不斷地得到矯正，直至達到與真實世界完全一致為止?；蛘哒f，在一定的語境中，當從理論模型作出的預言在經(jīng)驗意義上不斷地得到了證實的時候，類比的相似性程度將隨之不斷地得以提高；當科學共同體能夠依據(jù)理論模型所描述的可能世界的結(jié)構(gòu)來理解真實世界時，相似性關系將逐漸地趨向模型與世界之間的一致性關系。

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

如果把科學活動理解成是對世界的模擬活動，那么，在理論的建構(gòu)活動中，科學理論的概念與術語所描述出的可能世界，只在一定的語境中與真實世界具有相似性。所以，相對于不可能被觀察到的真實世界而言，科學的話語（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。只有當理論與世界之間的關系趨向于一致性關系時，對某些概念的隱喻性理解才有可能變成字面語言的理解。所以，在科學研究的活動中，研究對象越遠離日常經(jīng)驗，科學話語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，物理學家在理解微觀現(xiàn)象時，不可能在微觀對象的粒子性和波動性之間作出任何選擇的原因所在。實際上，微觀粒子的波——粒二象性概念只是在現(xiàn)象學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，它們不是對真實世界的基本結(jié)構(gòu)的實際描述。正如惠勒的“延遲實驗”所揭示的那樣，物理學家不可能選擇用其中的一類圖象來解釋另一類圖象。只有當關于微觀世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)在可能世界的模型中得到全部模擬時，原來的波——粒二象性的概念才被一個更具有普遍意義的新的量子態(tài)概念所取代。

如果科學語言只具有隱喻的意義，科學理論所描述的是可能世界，那么，物理學家對測量現(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。這種描述既依賴于觀察者的背景知識，也依賴于當時的技術發(fā)展的水平。就像格式塔心理學所闡述的那樣，同樣的圖形、同一個對象，不同的觀察者會得出不同的結(jié)論。在這個意義上，測量與觀察不再是純粹地揭示對象屬性的一種再現(xiàn)活動，而是觀察者與對象發(fā)生相互作用之后，受到測量語境約束的一種生成活動。在這個活動中，就現(xiàn)象本身而言，至少包含有兩類信息：一是來自對象自身的信息；二是包括觀察者在內(nèi)的測量系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生相互作用時新生成的信息。

從這個意義上看，微觀粒子在測量過程中表現(xiàn)出的波——粒二象性只是一種現(xiàn)象學意義上的相似，而不是微觀粒子的真實存在。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，還要受到物理學家的背景知識和社會條件的制約，甚至受到已接受的可能世界的基本理念的制約。按照對理論、真理和測量的這種理解方式，由“波包塌縮”現(xiàn)象所反映的問題，就變成了提醒物理學家有必要對過去所忽視的物理測量過程的各個細節(jié)，對宏觀與微觀之間的過渡環(huán)節(jié)，進行更細致的理論研究的一個信號，成為進一步推動物理學發(fā)展的一個技術性的物理學問題，而不再是觀念性的與實在論相矛盾的哲學問題。

玻姆的量子論是試圖用非隱喻的字面語言對真實的量子世界進行描述，而現(xiàn)有的量子力學在它的產(chǎn)生初期則是用隱喻的語言對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力學與海森堡等人的矩陣力學能夠得出完全相同的結(jié)果，并最終證明兩者在數(shù)學上是等價的。在量子力學的語境中，不論是波動圖象，還是粒子圖象都只是理論與世界之間的現(xiàn)象學意義上的初級相似。在以后的發(fā)展中，量子力學所描述的可能世界的預言與真實世界的實驗現(xiàn)象相一致的事實說明，當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的公理化體系之后，這些現(xiàn)象學意義上的相似已經(jīng)上升到認識論意義上的結(jié)構(gòu)相似，說明量子力學描述的可能世界與真實世界在微觀領域內(nèi)是一致的。這時，以波——粒二象性為基礎的隱喻圖象被整體論的世界圖象所取代。這也許正是物理學家可以在拋開哲學爭論的前提下，只注重量子物理學的技術性發(fā)展的一個原因所在。而相比之下，玻姆的理論不過是追求傳統(tǒng)意義上的非隱喻的字面圖象和傳統(tǒng)哲學觀念的一種理想產(chǎn)物。

在對理論、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系不是建立在命題與概念的層次上，而是以測量語境為本體，建立在物理模型與真實世界之間從現(xiàn)象學意義上的初級相似到認識論意義上的結(jié)構(gòu)相似的基礎之上的。測量語境的本體性，成為我們在認識論意義上承認科學理論是一個信念系統(tǒng)的同時，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文本的極端觀點的根本保證。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世界之間的這種一致性關系在一定程度上是依賴于社會技術條件的動態(tài)關系。因此，以一致性為基礎的真理是依賴于語境的真理，它永遠是一個動態(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“把科學研究的目的理解為是追求真理”這句話的最好解答。

3．從思維方式的變革到語境實在論的基本原理

當我們把對理論、真理和意義的這種理解方式應用于對真實世界的認識時，也可以在測量語境的基礎上，對理論進行實在論的解釋。所不同的是，這種實在論不再是把科學理論理解成是提供關于世界的某種鏡象圖景的、以強調(diào)語言與命題的真理符合論為基礎的那種實在論，而是把科學理論理解成是通過先對世界的模擬，然后，與真實世界趨于一致的、依賴于測量語境的實在論。不同的理論模型和測量語境可以提供對世界的不同描述。但是，通過進一步的觀察或?qū)嶒灒覀兛梢耘袛嗄囊粋€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系是一種相似關系，而不再是相符合的關系；測量結(jié)果與對象之間的關系是在特定條件下的一種境遇性關系，而不再是一種純粹的再現(xiàn)關系。我們把這種與量子力學的整體性特征相一致的量子實在論稱為“語境實在論”。用語境實在論的觀點取代傳統(tǒng)實在論的觀點，必然帶來思維方式的根本轉(zhuǎn)變。需要以整體性的語境論的思維觀取代傳統(tǒng)思維觀。這種思維方式的逆轉(zhuǎn)主要通過下列幾個方面體現(xiàn)出來：

首先，在本體論意義上，用普遍的本體論的關系論（global-ontological relationalism）的觀點取代傳統(tǒng)的本體論的原子論（ontological atomism）的觀點。承認關系屬性或傾向性屬性的存在，承認概率的實在性，承認世界中的實體、屬性與關系之間的整體性。傳統(tǒng)的原子本體論總是把世界理解成是由可以進行任意分割的部分所組成，整體等于部分之和，牛頓力學是這種本體論的一個典型范例；關系本體論則把世界理解成是一個不可分割的整體，整體大于部分之和，量子力學是這種本體論的一個典型范例。與原子本體論中認為實體可以獨立地擁有自身的屬性所不同，在關系本體論中，實體及其屬性總是在一定的關系中體現(xiàn)出來。這里存在著兩層關系：一層是實體之間的內(nèi)在關系屬性；另一層是實體固有屬性表現(xiàn)的外在關系條件。前者具有潛存性，后者為潛存性向現(xiàn)實性的轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了有利條件。 其次，在認識論意義上，用理論模型的隱喻論的觀點取論模型的鏡象論的觀點。傳統(tǒng)的模型鏡象論觀點把理論理解成是命題的集合，命題與概念的指稱和意義是由對象決定的，它們的集合構(gòu)成了對對象的完備描述；而模型隱喻論的觀點雖然也認為理論能夠以命題的形式表示出來，但是，理論不是命題的集合，而是包含有模仿世界的內(nèi)在機理的模型集合。理論與世界之間的關系不是傳統(tǒng)的相符合關系，而是在一定的語境中，理論描述的可能世界與真實世界之間以相似為基礎的一致性關系。理論系統(tǒng)的模型與真實系統(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，當理論所描述的可能世界與真實世界相一致的時候，理論的真理才能出現(xiàn)。這是對基本的認識論概念的倒轉(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)在正好反過來，是通過對逼真性概念的理解來達到對真理的理解。

第三，在方法論意義上，用語義學方法取代傳統(tǒng)的認識論方法。在傳統(tǒng)的認識論方法中，是用命題的真理或圖象與世界之間的逼真度的術語來表達科學實在論的一般論點。然而，這種方法使我們從開始就需要清楚地辨別對一些解釋性描述的理解。例如，在相同的研究領域內(nèi)，我們?yōu)槭裁茨軌蛘f，一個理論比與它相競爭的另一個理論更逼近真理或更遠離真理？對于諸如此類的問題，如果沒有一個明確的和可辯護的回答方式，那么，逼真性概念要么是空洞的；要么就是不一致的。結(jié)果，對理論的逼真性的論證反而成為對“認識的謬誤（epistemic fallacy）”的證明，并在某程度上支持了認識論的懷疑論觀點。但是，如果我們在語義學的語境中，通過對逼真性概念的分析與辯護，然后，衍生出理論的真理，對上述問題的理解方式將不會陷入如此的認識論困境。并且從認識論的懷疑論也不會推論出語義學的懷疑論。

第四，在經(jīng)驗的意義上，用現(xiàn)象生成論的測量觀取代現(xiàn)象再現(xiàn)論的測量觀。所謂現(xiàn)象再現(xiàn)論的測量觀是指，把物理測量結(jié)果理解成是對對象固有屬性的一種再現(xiàn)，測量儀器的使用不會對對象屬性的揭示產(chǎn)生實質(zhì)性的干擾，它扮演著一個單純意義上的工具角色。理論術語能夠?qū)@些觀察證據(jù)進行精確的表述。觀察證據(jù)的這種純粹客觀性成為建構(gòu)與判別理論的邏輯起點；而現(xiàn)象生成論的測量觀則認為，測量是對世界的一種透視，測量結(jié)果是在對象與測量環(huán)境相互作用的過程中生成的。測量結(jié)果所表達的經(jīng)驗事實，不是純粹對世界狀態(tài)的反映，因為經(jīng)驗事實存在于我們的信念系統(tǒng)之中，而不是獨立于觀察者的意識或論述之外與世界的純粹符合，只是在特定的測量語境中的一種相對表現(xiàn)，是相互作用的結(jié)果?；蛘哒f，測量語境構(gòu)成了對象屬性有可能被認識的必要條件。

所以，理論的逼真度與科學進步之間的聯(lián)系，應該在經(jīng)驗的意義上來確立?？茖W進步的記錄并不是真命題的積累，而是從模型系統(tǒng)與真實系統(tǒng)之間的相似性出發(fā)，用逼真度的概念衡量科學研究綱領接近真理的程度。在這里，相似性不是一個命題，也不是兩個世界之間的一種固定不變的關系，而是依賴于語境的一個程度性的概念。它的內(nèi)容將會隨著我們對世界的不斷深入的理解而發(fā)生變化。所以，科學進步不是真命題積累的問題，而是理論的成功預言與經(jīng)驗事實的函數(shù)。

第五，在語義學的意義上，用整體論或依賴于語境的隱喻語言范式取代非隱喻的字面真理范式（literal-truth paradigm）。從17世紀開始，非隱喻的字面真理的范式就已經(jīng)被科學家廣泛地接受為是理想的語言。其動機是期望把理論模型的言語和論證，建立在優(yōu)美而簡潔的數(shù)學和幾何的基礎之上。當時的理性論者和經(jīng)驗論者把科學語言當成是理想的合乎理性的語言，或者說，把科學的經(jīng)驗和知識看成是人類經(jīng)驗和知識的典范。這種觀點認為，所有的知識與真實世界之間的關系是根據(jù)表征知識的命題方式來討論的，科學語言與概念的意義由它所表征的世界來確定，它們不僅在本質(zhì)上具有固有的字義，而且語言本身的字面意義就是使用詞語的標準。語言的意義不僅與語言的用法無關，而被認為是客觀地對應于世界的各個方面。科學的話語總是關于自然界的現(xiàn)象、內(nèi)在結(jié)構(gòu)和原因的話語。

然而，在整體論的隱喻語言范式中，理論所討論的是由科學共同體提出的關于世界的因果結(jié)構(gòu)的信念，知識與真實世界之間的關系是根據(jù)可能世界與真實世界之間的相似關系來討論的。在這里，兩個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，語言與概念的意義是極其模糊的和語境化的，隱喻的表達通常并不直接對應于世界中的實體或事件：即，按照字面的意義理解隱喻的陳述常常是錯誤的。例如，在理解量子測量現(xiàn)象時，實驗已經(jīng)證明，或者強調(diào)使用粒子語言，或者強調(diào)波動語言都是失敗的。這也是玻爾的互補性原理在量子力學的時期歲月里容易被人們所接受的高明之處。從本文的觀點來看，關于微觀世界的粒子圖象或波動圖象只不過是傳統(tǒng)思維慣性的一種最顯著的表現(xiàn)而已。事實上，這兩種圖象都只是一種隱喻意義上的圖象，而不代表微觀世界的真實圖象。隱喻與其它非字面的言詞是依賴于語境的。正如后期維特根斯所言，語言與概念的意義依賴于活動，使用一個符號的充分必要條件必須包括對活動的描述。

在這種整體論的思維方式的基礎上，我們可以把語境實在論的主要觀點，總結(jié)為下列六個基本原理：

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

方法論原理：對一個真實過程的理論模型的建構(gòu)，是對不可能被觀察到的真實世界的機理和結(jié)構(gòu)的模擬。對于真實世界而言，它在現(xiàn)象學意義上的表現(xiàn)與它的內(nèi)在結(jié)構(gòu)或機理在定性的意義上具有一致性。即，理論模型具有經(jīng)驗的適當性。

認識論原理：理論描述的可能世界與真實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)。這些共性是在實驗與測量語境中找到的。

語義學原理：在一定的語境中，理論模型與真實系統(tǒng)之間的相似關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世界的一種極限。

價值論原理：科學理論的建構(gòu)在最終意義上總要受到實驗證據(jù)的制約，科學理論的發(fā)展總是向著越來越接近真實世界機理的方向發(fā)展的。

倫理學原理：包括人類在內(nèi)的自然界具有不可分割的整體性，關于人類行為的評價標準應該建立在人與自然的整體性關系上。

4．科學進步的語境生成論模式

探討科學進步的模式問題一直是科學哲學研究中的重大理論問題之一。不同的學派提出了不同的觀點。邏輯實證主義者繼承了自培根以來的哲學傳統(tǒng)，認為科學的發(fā)展在于對經(jīng)驗證實的真命題的積累。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)稱為“逼真性”，逼真性的程度稱為“逼真度”。他認為，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)驗確認的真命題所組成。真命題越多，理論的逼真度就越高。在所有這些觀點中，逼真性的主要特性是用命題與事實的符合作為近似真理的基本單元。換言之，是用命題真理的術語來理解理論的逼真性。在這里“符合”沒有程度上的差別；逼真性與真理之間的關系是部分與整體之間的關系。這種“符合”或“與事實相符”包含著四個方面的關系：其一，句子的主語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）與主語之間的指稱關系；其三，謂詞表達與被選擇的事態(tài)之間的指稱關系；其四，說話者所選擇的對象與事態(tài)之間的相適合關系。[1]

然而，這種以真命題的多少來衡量理論的逼真度的方法，似乎沒有辦法回答諸如下面的那些問題：如果一個理論最后被證明是與事實不相符，那么，這個理論怎么可能接近真理呢？比如說，在當前的情況下，量子場論還是一個不成熟的理論，它在未來一定會被加以修改，那么，我們能夠說，量子場論不如牛頓力學與事實更相符嗎？此外，“符合事實”這個概念也會遇到同樣的問題：如果某個理論根本就是錯誤的，我們又怎能說，它與事實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，實際上，它卻在根本意義上就是錯的。例如，化學中的“燃素說”、物理學中的“地心說”，等等，這些理論都曾經(jīng)在科學家的實際工作中，起到過積極的作用。但是，后來的發(fā)展證明，它們都是錯誤的假說。另一方面，這種方法還無法解釋為什么在前后相繼的理論中使用的同一個概念，卻具有不同的內(nèi)涵這樣的問題。例如，經(jīng)典物理學中的質(zhì)量概念不同于相對論力學中的質(zhì)量概念；量子力學的中微觀粒子概念也比經(jīng)典物理學中的粒子概念擁有更豐富的內(nèi)涵。庫恩在闡述他的科學進步的范式論模式時，為了避免上述問題的出現(xiàn)，走向了徹底的相對主義。

如果我們用強調(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理解理論的逼真性，那么，上述問題就很容易得到解決。在特定的語境中，并存著的相互競爭的理論，分別描繪出幾個相互競爭的可能世界，這些可能世界與真實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，將會越客觀、越接近于真理。真理是理論的逼真度等于1時的一種極限情況。例如，牛頓力學比伽里略的力學更接近真理的真正理由是，因為牛頓物理學所描繪的世界模型比伽里略物理學所描繪的世界模型與真實世界更相似。而不應該把這個結(jié)論替換成是，在每一個方法中通過真命題的計數(shù)來使它們與精確地說明真實世界的真命題的總數(shù)進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于可能世界的。不同層次的可能世界雖然賦予同一個概念以不同的內(nèi)涵。但是，由于更深層的可能世界更接近真實世界的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，所以，對為什么同一個概念會有不同內(nèi)涵的問題就容易理解了。

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

前語境階段——語境確立階段——語境擴張階段——語境轉(zhuǎn)換階段

——新的語境確立階段……

在科學進步的這個模式中，前語境階段是指，當科學進入一個新的研究領域時，面對不可能被舊理論所解釋的有限數(shù)量的實驗證據(jù)和存在的重要問題，科學家首先是進行大膽的創(chuàng)新和積極地猜測，提出可能與證據(jù)相一致的相互競爭的理論或假說。這些理論或假說分別描繪出了相互競爭的各種可能世界的圖象。這個時期，科學家在建構(gòu)理論時，通過模型與現(xiàn)象的比較來約束他們的想象?；蛘哒f，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自不可能被直接觀察到的對象本身。科學家在相互競爭的理論中作出選擇時，依賴于兩個主要的歸納根據(jù)：其一，相信任何一個理論模型的建構(gòu)都是為了盡可能準確地模擬真實世界的結(jié)構(gòu)和機理；其二，依據(jù)模型所產(chǎn)生的信念能夠作為成為設計新的實驗方案的基礎，這個實驗方案的設計是為了探索世界，和檢驗模型與它所表征的世界之間的類似程度。在特定領域內(nèi)和一定的歷史條件下，根據(jù)一個理論的信念所設計的實驗越新穎，在得到應用之后，越能夠證明理論的成功性。同時，理論的調(diào)整總是向著與新的實驗結(jié)果相一致的方向進行的。而新的實驗結(jié)果是由自然界中某種未知的因果機理引起的。

然而，說明的成功（explanatory success）只是理論逼近真理的一個象征或一個結(jié)果，或者說，說明的成功只是理論逼近真理的一個必要條件。凡是逼真的理論都必定能夠?qū)嶒灛F(xiàn)象作出成功的說明。但是，并不是每一個擁有成功說明的理論都是逼真的理論。在理論的說明中，理論的逼真性與不斷增加的成功之間的聯(lián)系應該是一個認識論問題，而不是一個語義學問題。一個完整的科學理論從產(chǎn)生到成熟通常要經(jīng)過三個階段：其一，對現(xiàn)象的描述階段，這個階段得到了在經(jīng)驗上恰當?shù)哪Ｐ?。例如，在量子力學之前，玻爾等人提出的各種原子模型；第二個階段是建立一個理論的說明模型。例如，現(xiàn)有的量子力學的數(shù)學形式體系。第三個階段是為成功的說明模型尋找一種可理解的機理，或者說，對說明模型提供語義學的基礎。相對于一個成熟的科學理論而言，現(xiàn)象——模型——機理三者之間的相互關系具有內(nèi)在的不可分割的整體性。這也就是為什么原子物理學家在理解量子力學的內(nèi)在機理的問題上沒有達成共識時，產(chǎn)生了量子力學的解釋問題的原因所在。

在這里，我們所說的模型是指物理模型而不是僅僅指數(shù)學模型。物理模型除了包括數(shù)學模型之外，還包括理解世界的構(gòu)成機理的模型。物理模型是為數(shù)學模型提供一個語義學基礎。例如，分子運動論模型是解釋壓強公式的語義學基礎；場的觀點是理解引力理論的語義學基礎。所以，物理學中的模型是指真實物理系統(tǒng)的替代物，它既具有解釋的作用，也能夠把抽象的數(shù)學系統(tǒng)翻譯為一個可理解的論述。正是在這個意義上，物理學模型是指一個模型簇。由這些模型簇所描繪的可能世界的結(jié)構(gòu)與真實世界的結(jié)構(gòu)之間的相似關系，在選擇理論時是很重要的。一方面，它能夠使理論在科學實踐中被不斷地修改和擴展以適應新的現(xiàn)象，而不是靜止的和孤立的；另一方面，它使相互競爭的理論之間的選擇在科學實踐的規(guī)則與活動之內(nèi)自然地得到了求解。這時，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準，與要么強調(diào)經(jīng)驗證實，要么強調(diào)經(jīng)驗證偽的標準不同，它永遠是動態(tài)的和依賴于研究語境的概念。它既有助于把淘汰掉的理論中的某些合理化因素進行再語境化，也能夠確?？茖W描述和與此相關的實驗技巧與獨立于人心的世界之間建立起一種物理聯(lián)結(jié)，從而堅持了存在著一個不可能被觀察到的獨立于人心的世界的本體論的實在論觀點。大體上，衡量可能世界與真實世界之間的結(jié)構(gòu)或機理的相似程度可以通過它們之間的共有屬性（或共同特征）來進行。如果用S（A ，B）表示兩個世界之間的基本特征的相似關系，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，這些量之間的關系可以定性地表示為：[1]

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

這個公式說明，兩個世界之間的相似關系是它們的共性與差異的函數(shù)。當C1遠遠大于C2和C3時，兩個系統(tǒng)之間的共性將比差異處于更重要的支配地位。其中，三個系數(shù)C1、C2和C3 的值是通過實驗來確定的。這樣，我們就有可能在經(jīng)驗的意義上來研究相似關系。在經(jīng)驗的意義上，如果相互競爭的理論中的某個理論的描述和說明模型能夠完全依據(jù)當前的實驗結(jié)果和本體論概念被加以校準，那么，我們就可以認為，這個理論是似真的（plausible）。理論越擬真，它就越逼真。

在一個特定的語境中，當一個理論的說明與理解模型能夠完全經(jīng)得起經(jīng)驗的考驗時，科學共同體將認為理論描繪的可能世界與真實世界之間達到了某種一致性。這時，科學的發(fā)展進入了語境確立的階段。這個階段相當于庫恩的常規(guī)科學時期或范式形成時期。這時，科學家不僅擁有共同的信念和共同的語言，而且擁有對真實世界的共同圖象。他們相信，理論描繪的可能世界代表了真實世界的內(nèi)在機理；理論描繪的圖象就是不可觀察的真實世界的圖象。為了進一步探索真實世界的精細結(jié)構(gòu)，科學家常常會根據(jù)現(xiàn)有理論提供的信念和約定，設計新的實驗規(guī)劃，預言新的實驗現(xiàn)象，特別是運用成熟理論中的理論實體進行實驗操作，從而形成了一個相對穩(wěn)定的語境階段。但是，這個相對穩(wěn)定的語境邊界是非常不確定的。

當科學家把成熟理論所揭示的世界機理作為一個范式和信念的基礎，延伸推廣到解釋其它相關領域的現(xiàn)象時，科學的發(fā)展進入到語境的擴張階段。其中，既包括理論研究的信念與方法的擴張，也包括以它的基本原理為基礎的技術與實驗的擴張。例如，在牛頓理論確立之后，不論是物理學還是化學家，他們都用牛頓力學的基本思想解釋他們所面臨的其它領域內(nèi)的新的實驗現(xiàn)象，并且成功地制造出了許多測量儀器；同樣，現(xiàn)代技術的崛起和分子生物學、量子化學等學科的產(chǎn)生都是量子力學的基本原理成功應用的結(jié)果。所以，語境擴張的過程實際上是已有語境膨脹的過程。當科學共同體在語境擴張的過程中，遇到了與理論信念相矛盾的而且是他們料想不到的實驗事實時，他們才有可能開始對理論的信念產(chǎn)生懷疑，這時，理論的應用邊界，或者說，語境擴張的邊界逐漸地變得明確起來，科學的發(fā)展開始進入語境轉(zhuǎn)換階段。在這個階段，舊語境的擴張受到了限制，新的語境處于形成與培育當中。新的理論競爭也就隨之開始了。隨著新理論競爭的開始，科學共同體的信念也在不斷地發(fā)生著改變，直到一個全新的語境形成為止。

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

這里包括兩個層次的生成，其一，理論的形成與完善是在特定的語境中進行的；其二，科學進步也是在語境的變更中完成的。但是，值得注意的是，強調(diào)語境化并不意味著使科學進步成為無規(guī)則的游戲。把理論系統(tǒng)放置于特定的語境當中，強調(diào)了系統(tǒng)的開放性和連續(xù)性。在這個意義上，語境論的事實也是一種客觀事實。運用語境論的隱喻思考與模型化方法，不僅能夠使科學進步過程中的微觀的邏輯結(jié)構(gòu)與宏觀的歷史背景有機地結(jié)合起來，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)化到新的語境當中，從而使得語境在自然更替的同時，一方面，完成了理論知識的積累與繼承的任務；另一方面，揭示出更深層次的世界機理。所以，語境生成論的科學進步模式既不會像庫恩的范式論那樣，走向相對主義，也不會像普特南那樣，走向多元真理論?？茖W進步的語境生成論模式，既能夠包容相對主義的某些合理成份，又能夠堅持實在論的立場。

5．結(jié)語

從量子力學的認識論教益中抽象出的語境實在論的觀點，是一種具有更廣泛的解釋力，并且有可能把許多觀點有機地融合在一起的實在論觀點。它不僅能夠賦予量子力學以實在論的解釋，而且為解決科學實在論面臨的許多責難，理清上世紀末圍繞“索卡爾事件”所發(fā)生的一場震驚西方學壇的科學大戰(zhàn)，[1] 提供了一條可能的思路。法因曾經(jīng)在《擲骰子游戲：愛因斯坦與量子論》一書中斷言“實在論已經(jīng)死了”。[2] 然而，我們通過對量子力學與實在論的分析，在放棄了傳統(tǒng)的真理符合論之后，運用隱喻思考與模型化方法所得出的結(jié)論則是，“實在論還活著，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：對量子力學的理解范文

歐內(nèi)斯特?索爾維（E.Ernest Solvay 1838-1922）是比利時工業(yè)化學家。1861年他發(fā)明了氨堿法于1863年創(chuàng)辦了一個正式的制堿工廠，實現(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。

索爾維是一個很像諾貝爾的人，本身既是科學家又是家底雄厚的實業(yè)家，萬貫家財都捐給了科學事業(yè)。用助召開世界最高水平學術會議――“索爾維會議”。 1912年在布魯塞爾創(chuàng)辦索爾維國際物理學化學研究會。此前于1911年秋天他通過嚴格篩選的邀請方式在布魯塞爾舉辦了主題為“輻射與量子”的第1屆國際索爾維物理學會議。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，開始重新恢復了定期3年舉行一屆的系列會議。每次會前經(jīng)嚴格挑選，邀請當時世界最著名的物理學家，討論物理學發(fā)展的重大的關鍵性前沿問題。由于前幾次索爾維會議適逢20世紀10-30年代的物理學大發(fā)展時期，參加者又都是一流物理學家與化學家，使得索爾維會議在現(xiàn)代物理學的發(fā)展歷史上占據(jù)了重要的地位。這些會議的召開對促進世界科學事業(yè)的發(fā)展起了非常重要的作用。

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

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

本書是該會議的一本文集，其中包括了一些“指定報告人的談話”，在這些談話中這些聲名顯赫的科學家以獨特的洞察力給出了各種前沿論題的評述。

該文集列出了本屆索爾維會議7次全體會議的全部內(nèi)容。各次會議的主題分別為（括號內(nèi)為會議主席）：1.歷史與反思（M.Henneaux）；2.量子力學基礎和量子計算（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（H.Geotgi）；6.量子理論和弦理論（J，Polchski）； 7.一般討論和結(jié)束語（D.Gross）。

秉承索爾維會議的一貫傳統(tǒng)，這個會議文集還包括了一些對于每個邀請報告的評論以及與會者的討論，討論中提出了各種不同的觀點。經(jīng)過仔細編排，這些熱烈討論的場面被完整地記錄在了會議文集中。

本書對于那些對量子理論的深刻含意以及量子哲學感興趣的讀者，包括理工科高年級的大學生和研究生，特別是從事物理學史的教學與研究人員，都是一部難得的、有價值的參考書。

第6篇：對量子力學的理解范文

近年來，許多人著書立說，認為當代物理學與東方哲學(包括中國與印度)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哲學，特別是易哲學的共同點。易哲學主要源出于《易傳》，該書是約在公元前3世紀編成的，傳統(tǒng)的看法是由儒家編纂的，但從它的內(nèi)容來看應該推測是由道家編纂的。

簡單地把量子力學與易哲學做直接的類比，只能給出它們之間相同性的膚淺描述。為了把這種無定形的直覺變成為一種有價值的、具有透徹性的思想，必須要在本體論的層面上對二者進行深入的分析比較。本文作者試圖在這一工作的基礎上，融合量子力學與易哲學這兩方面的思想成果，建立起一個嶄新的哲學觀，這一哲學觀將會較好地對量子力學做出哲學上的詮釋，同時也包含對易經(jīng)哲學中的主要哲學思想進行科學化與形式化的轉(zhuǎn)變。

2 量子力學的本體論表述

2.1 玻爾的哲學觀

從經(jīng)典物理學到量子力學，這一過渡對物理學觀念產(chǎn)生了深遠的影響?，F(xiàn)在人們已清楚地認識到，經(jīng)典物理學的原理僅適用于有限的范圍，而且只是一種近似。經(jīng)典力學的標準哲學詮釋混淆了物理的現(xiàn)象與本體論的概念，并且與量子力學是不相容的。

尼爾斯·玻爾是在量子論出現(xiàn)時期的一位偏好哲學的著名物理學家。他對量子理論引起的哲學問題進行過深刻思考。玻爾關于量子力學的哲學觀既深刻又有局限性，這源于他的方法學。他的方法學的中心部分是關于物理學概念體系的分析。他尖銳地指出，西方本體論的概念是對經(jīng)驗現(xiàn)象產(chǎn)生的概念體系的不適當?shù)耐馔?。玻爾的哲學觀的局限在于，他的方法學過份強調(diào)了物理學中的經(jīng)驗基礎而忽視了他分析中暴露出的量子力學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：或許可以用所謂“量子假設”來表述，即一個基本的不連續(xù)性或更確切地說是分立性，存在于任何原子過程中。這對經(jīng)典理論來說是完全陌生的，這一分界以普朗克的量子運動為標志。據(jù)此，他做出以下結(jié)論：量子假設表明，有關原子現(xiàn)象的任何觀察，都不可避免地包含觀察者與觀察媒介的相互作用。

2．2 相互作用原理

當然，玻爾自己很小心地避開了本體論的話題，也拒絕提出任何本體的假設，因為這樣的假設違背了他的方法論的原則。雖然如此，因為上面說過量子力學包涵著新的思想材料，我們可以看見他的立場很含蓄地贊成了本體實體的存在。這是因為他的立場既要把觀察描述成一種相互作用又要把在不同實驗條件下對同一被觀察物得出的現(xiàn)象的描述，作為對這一被觀察物的互補性的信息。

需要一種新的本體論的原則，來描述本體與現(xiàn)象之間的關系。這個原則可取之于兩個來源，一個是玻爾對觀察與相互作用的觀念；另一個是假設現(xiàn)象是本體與觀測儀器相互作用的結(jié)果。這導致了相互作用原理：

現(xiàn)象是由于本體與觀測媒介相互作用的結(jié)果。

相互作用原理將全面的現(xiàn)實分為兩個領域：一個領域是本體現(xiàn)實，它與實驗媒介相互作用，這一現(xiàn)實是獨立存在于相互作用之外的；另一領域是指相互作用的結(jié)果，這是被稱為現(xiàn)象的現(xiàn)實，相互作用使得這一現(xiàn)實可以被實驗所感覺到。從這一理解出發(fā)，本體論的中心問題是探索這一本體現(xiàn)實的性質(zhì)。

2．3 通向本體論的三個步驟

建立量子力學的本體論哲學體系可以分為三個步驟。第一個步驟是給出這一概念的形式化的數(shù)學結(jié)構(gòu)。薛定諤方程中的波函數(shù)概念是量子力學的中心形式化概念。玻恩的幾率詮釋符合了使波包與實驗統(tǒng)一起來的需求，但是創(chuàng)造一個本體論的獨立實在的概念需要完全不同的方法。由于薛定諤方程可以用來描述觀測之間的真實變化過程，而符合薛氏方程的波包的量子力學的干涉有物質(zhì)的結(jié)果，所以本文作者認為，薛氏方程所描述的波包概念是一個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，假如有實體滿足該描述，為了真正的存在，它們還要滿足什么樣的其他條件。在目前情形下，我們必須考慮波包應具有怎樣的本體性的性質(zhì)才能得以存在，這即是說一個單獨的波包不能做一個本體實體，我們必須考慮要加上怎樣更多的性質(zhì)去構(gòu)成一個完備的本體實體。這一考慮的結(jié)果將會給波包一個實在性的詮釋。具有波包的數(shù)學結(jié)構(gòu)的真實存在，將與我們通常所認為的自然實體有著截然的不同。這一詮釋需要一個全新的概念體系的框架。因此，詮釋的問題，便是在波包的數(shù)學結(jié)構(gòu)基礎上，創(chuàng)造一個全新的范疇體系，來表達一個合適的本體實體概念。這一概念必須承認，實體在孤立時是非局域性的，而當與一個實驗媒介發(fā)生系列相互作用后，便會成為局域的。根據(jù)這一要求，本文作者提出一個新的概念就是“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，是要建立一個普遍的哲學體系，使我們能夠理解現(xiàn)實的一切，它將包含而又超出我們一開始所討論的所有科學問題。這將導致對精神一類性質(zhì)的問題的哲學探索，以及對雙波包體系的哲學上的思考。后一問題是本文的主要重點，并將在“3”討論，出于適當?shù)膭訖C，將在“2．5”對精神和意識問題做出一個粗略的描述。

2．4 雙波包

本體實體必須是某種真實波包，從而波包的形式體系可以用來描述它。構(gòu)成這一波包的波可以認為是一組單色正弦元波。這樣的波包是量子力學的群包的本體論的詮釋。它所組成的各個單色正弦波不是真正的本體實體，但是為了構(gòu)成真實的波包，它們必須具有一種似實非實的存在性質(zhì)。它們沒有現(xiàn)象上的存在，是因為它們自己本身不能有量子力學的干涉從而產(chǎn)生局域化而被觀測到?？梢哉f本體實體的原料不是正弦波而是正弦波之間的量子力學的干涉。

構(gòu)成這波包的波，必然有很復雜的相互關聯(lián)，這樣波與波之間的干涉才能建立并保持下來。進一步，它們還必須具有一些特別的性質(zhì)來造成它們的粒子現(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)而形成的一個極限小結(jié)構(gòu)，那么，這就可以用相關聯(lián)的重新調(diào)節(jié)來解釋群包的塌縮，就是粒子的出現(xiàn)。所以，在波包形成與塌縮時，便會通過相關聯(lián)來建立或調(diào)節(jié)構(gòu)成波之間的干涉。

在量子力學中，沒有任何力可以在波包中調(diào)節(jié)一個單獨的元波。所有的量子力學的力都表現(xiàn)于不可分割的基本粒子之間，不表現(xiàn)于一個基本粒子之內(nèi)。因此，本文作者認為本體性的干涉實際上是通過一種比量子力學的力更復雜精巧的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。借鑒電磁相互作用與強相互作用中的光子與膠子概念，可以把這些干涉相應地解釋為一種本體性的實體，即所謂的相調(diào)節(jié)子，因為它調(diào)節(jié)正弦元波的相位。

為構(gòu)成一個波包，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)成一個調(diào)節(jié)波包。沒有相調(diào)節(jié)子來調(diào)節(jié)一群正弦元波，這群正弦元波就不能構(gòu)成一個波包。因此正弦波包的存在依靠著相調(diào)節(jié)子波包的作用。所以本文作者認為，一個基本的本體實體，是由一對雙波包構(gòu)成的，它包含密切相關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上的本體論的中心概念。

2．5 精神與意識

相互作用原理和雙波包的本體論提供了一個基礎，可以用來建立一個關于意識的解釋性體系，而這一點用其他的量子論詮釋是無法達到的。首先，我們利用相互作用原理把意識經(jīng)驗解釋為本體現(xiàn)實與經(jīng)驗媒介、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展而來的。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，而非量子力學的群波包。因此，意識是本體實體的相調(diào)節(jié)子與人類的器官的相互作用結(jié)果。意識現(xiàn)象與它的相應本體現(xiàn)實分子的關系，與物質(zhì)實體與它的相應本體現(xiàn)實分子的關系類似。當然，在進入相互作用中的本體現(xiàn)實分子的性質(zhì)必須被詮釋為如下兩種不同的情形：進入物理作用的是正弦元波包，它是量子力學的群波包，可用薛定諤方程描述；有意識現(xiàn)象做結(jié)果的是相調(diào)節(jié)子波包，它不能用量子力學來描述。但是只是通過量子力學概念體系就能夠發(fā)揮這個概念。在這兩個范圍內(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。在意識的方面，可以類似地稱之為相調(diào)節(jié)子波包的塌縮。可是由于我們沒有一個關于相調(diào)節(jié)子波包的決定性概念，這樣說必然依舊相對地不明朗。無論怎樣，這種概念在區(qū)分相互作用的來源與結(jié)果上有著重要的用處，正像在量子力學中一樣。正如物質(zhì)實體是現(xiàn)象，意識也是現(xiàn)象。它是本體實體與人類的器官的相互作用的結(jié)果，就像量子力學的粒子是本體實體與觀察媒介的相互作用的結(jié)果一樣。

現(xiàn)在，我們有了一個關于精神哲學的全新的概念體系。我們可以稱其最高范疇為相調(diào)節(jié)子領域中的“心”或“靈”，它相應于傳統(tǒng)上西方哲學對心與靈的理解。但我們必須注意，傳統(tǒng)的解釋有嚴重缺陷，因為人們把關于心和靈的本體的因素與意識的現(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，歸到現(xiàn)象性的自我，即意識。心或靈概念中剩下的本體論的內(nèi)容應該被詮釋為一個相調(diào)節(jié)子波包系統(tǒng)。進一步地，相調(diào)節(jié)子除在解釋量子力學的現(xiàn)實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，并將它擴大到整個自然界。

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

3 中國的本體論與量子力學

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)向建立一個解釋現(xiàn)實的普遍的哲學概念體系。縱觀西方哲學概念，沒有類似雙波包理論的。西方哲學有二元論的傳統(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)與精神兩個領域是截然隔離的。這就是說，物質(zhì)與精神這兩個領域中的每一個別的實體，都有著獨立的本體的存在。但是在雙波包理論中，正弦元波包與相調(diào)節(jié)子波包只能互相關聯(lián)地存在以構(gòu)成獨立存在的真實波包。在這里要強調(diào)，由邏輯觀點來說正弦元波包與調(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存在，僅僅是構(gòu)成真實存在的某種前提性的東西。

3．2 雙波包本體論與陰陽

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

陰陽的概念，來源于對自然現(xiàn)象中呈現(xiàn)的對立兩方面的觀察，并認為這是自然界存在與運行的基本動力。例如，男人與女人的對立被認為是產(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)變化的動力。當《易經(jīng)》演變成為一個哲學體系時，陰與陽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之間的類同之處。純的陰與陽可以被認為是正弦元波與相調(diào)節(jié)子波。正弦元波與相調(diào)節(jié)子波單獨地并不構(gòu)成真實的存在，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)成真實實體。這十分近似于對陰陽的本體論解釋的原理。陰和陽并不單獨構(gòu)成真實世界。自然中沒有任何東西是純陰或純陽的。所有存在之物都是陰與陽相互交織的雜交體。本體現(xiàn)實是由兩個不同的似實非實的領域組成，這兩個領域的成分本身又不是真實的實體。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 復雜性的兩個層次

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，這是另外一項類比的根據(jù)。在雙波包本體論與《易經(jīng)》哲學中，真實存在的基本成分都是由兩個部分組成：一個雙波包包含了正弦元波包和相調(diào)節(jié)子波包，而一個有六爻的別卦是由二個有三爻的經(jīng)卦組成的。這便產(chǎn)生了兩個層次上的現(xiàn)象的復雜性，在《易經(jīng)》中這一點被十分清楚地闡明了。把這一點應用到雙波包情形上，對于一個深刻的哲學問題會產(chǎn)生十分有趣的觀點。

《易經(jīng)》把現(xiàn)實組成描述為兩個階段，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，而事件以及關于變化運動的規(guī)律是由有六爻的別卦的結(jié)構(gòu)揭示出的?！兑讉鳌は缔o傳(下)》說：“八卦成列，象在其中矣。因而重之，爻在其中矣?！?/p>

從雙波包實在論的觀點看，不同程度的復雜性的區(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誤的。最好是區(qū)分兩個不同層次的復雜性的現(xiàn)象的領域，每一個層次又包含了相應的變化規(guī)則。

在20世紀，好多西方哲學家試圖將意識現(xiàn)象歸并到物質(zhì)現(xiàn)象，兩個層次的復雜性對這個歸并方案導致了一個既新穎又深刻的觀點。這一方案對西方的唯物論哲學家們一直是一個難于應付的問題?！艾F(xiàn)象”這個概念，在普通語言中，比在經(jīng)典物理學中，是豐富多了?，F(xiàn)象的本質(zhì)在物理上處理為位置與動量這些東西，但是對某種層次的現(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經(jīng)驗這類現(xiàn)象。

使復雜性的層次性原理適應雙波包理論的概念體系便會產(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)子波包與意識聯(lián)系在一起。物理學的原理僅僅是作用在整個現(xiàn)象范圍的一部分；而作用在這個有限的物理范圍的原理比之作用在整個現(xiàn)象現(xiàn)實的原理要有限得多。任何包含人在內(nèi)的變化必須包含相調(diào)節(jié)子對正弦元波的影響。這表明，物理只是現(xiàn)象現(xiàn)實的一部分的描述，在目的性可以被概括進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的兩種復雜性的二層次的原理有兩個重要不同的地方。第一，組成《易經(jīng)》的六爻別卦與兩個三爻的經(jīng)卦的性質(zhì)是一樣的，但是，組成雙波包的兩個成分是不同的，互補性的。第二，在《易經(jīng)》的體系中陰陽的互相交織組成三爻經(jīng)卦，經(jīng)卦是獨立的真正的現(xiàn)象，陰陽是現(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 關于自然概念的含義

自然的含義在西方科學中與在易哲學中是不同的，在西方物理學中，自然是與能測量的自然屬性聯(lián)系在一起的，例如位置與動量，所以意識與目的的范疇被完全排斥在外。西方方法學的優(yōu)點在于分離測量過程，這使得科學得以誕生。它的缺點是丟棄了現(xiàn)實中的一個十分重要的部分。

孕育了科學的哲學背景現(xiàn)在卻成了它的絆腳石，因為它使科學與一個包括意識在內(nèi)的全面世界不能相容。量子力學把經(jīng)典物理的物質(zhì)的本體論粉碎了。我們應當更進一步，希望能在量子力學的體系中發(fā)掘出能包含目的性在內(nèi)的關于自然的觀念?！兑捉?jīng)》的一種方法做到了這一點，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，它是以科學哲學的理論方式來敘述的。

基于這一觀點，可以得出結(jié)論：自然的概念應該包含目的性。物理學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。雙波包的哲學體系的相調(diào)節(jié)子波包卻潛在的蘊涵了目的性的因素。這樣自然化目的性的結(jié)果相似于《易經(jīng)》的自然概念?？墒窃谝捉?jīng)的體系中，三爻的經(jīng)卦跟六爻的別卦都有目的性，不過是兩個層次的。物理學的偉大成就證明自然界有一個非目的性的層次。這表明，在這個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 道的三個層面

關于自然的廣義概念中，易經(jīng)哲學強調(diào)一種整體性的原理，其中一個抽象的單一的自然的規(guī)則“道”可以在自然界中不同的實體與結(jié)構(gòu)中有不同的表現(xiàn)?！兑讉鳌ふf卦》中說：“是以立天之道，曰陰與陽。立地之道，曰柔與剛。立人之道，曰仁與義?！钡赖娜齻€自然層面可以解釋為，一個統(tǒng)一的規(guī)則概括了物理、生命和目的性過程。這一點與西方的觀念截然不同。西方哲學家對此進退兩難：要么把目的性現(xiàn)象看成是物理過程(唯物主義)；要么把物理過程看成是目的性現(xiàn)象(唯心主義)；要么認為二者是完全地不相容(二元論)。為了把這一統(tǒng)一的原理引進現(xiàn)代的西方科學框架中，需要對非決定論與目的性做出新的解釋，這將給予它們一個共同的基礎核心。

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)象擴大到意識現(xiàn)象，也可以對非決定論提出新的解釋。在量子力學中，從決定論轉(zhuǎn)換到非決定論，不會給出更深的哲學意義。

這是因為，量子力學不過是簡單的而已。如果能給出一個物理上的解釋，一個選擇可以怎樣從一些可能性中做出，那么在量子力學觀念上這將不是非決定論了。可是相調(diào)節(jié)子的假設提出選擇過程在量子力學描述的領域之外受到影響。

在雙波包中，正弦元波包領域與相調(diào)節(jié)子波包領域在本體論上是截然分開的。相調(diào)節(jié)子波包對一個事件的影響，從本體論上而言，是在量子力學描述范圍之外的。所以，這樣講并不矛盾：在物理上是非決定論的，但在更廣的整個現(xiàn)實范圍里卻遵從某一選擇。在這一意義上，物理現(xiàn)實只是本體的現(xiàn)實的一個部分而量子力學是它的完全性描述。這意味著，量子力學在玻爾與愛因斯坦爭論的意義上是完全的，因為在它的范圍內(nèi)它是完整的；但在一個本體論的意義上說，它又是不完全的，因為它只是描述了本體現(xiàn)實的一個部分而已。

在單個粒子的量子體系中，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，而這一塌縮過程在標準的量子力學看來是純隨機的。在兩個粒子的情形中，例如在貝爾實驗中所描述的那樣，兩個粒子的量子力學的干涉糾纏在一起以至兩個事件的結(jié)果是相干的。這兩個粒子的相調(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)成復雜組織的根據(jù)。在更復雜的系統(tǒng)中，相調(diào)節(jié)子波包之間的相互關聯(lián)變得更強，逐漸地導致了生命、行為、意識和目的性。在更復雜的系統(tǒng)中，選擇變得更復雜，更有效。量子力學的可能的觀察結(jié)果的選擇變?yōu)橥耆康男缘淖杂梢庵具^程。這需要建立一系列的新概念，量子力學的選擇是其中一個極端，自由意志是另一極端。這一系列新生的概念可以延伸至

包括意識與目的性，覆蓋所有層次，而且必須在雙波包的基礎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)成真實實在，也作為最基本的選擇。第二，在包含生命在內(nèi)的十分復雜的物理體系中，從無生命物質(zhì)到生物體的構(gòu)成過程，是一個更高級的規(guī)則；這是由相互關聯(lián)的相調(diào)節(jié)子所構(gòu)成的(關于所有的有關的物理粒子)。最后，考慮到人類行為的適應性和意識以及目的性的出現(xiàn)，更高級的相調(diào)節(jié)子過程必須構(gòu)造出來。

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

第7篇：對量子力學的理解范文

分子與梨子間有個邊界，在那兒量子力學的奇特行為消失，出現(xiàn)我們熟悉的古典物理行為。量子力學只適用于微小世界的這種印象，普遍存在于人們的科學知識里。例如，在暢銷名著《優(yōu)雅的宇宙》的第一頁，美國哥倫比亞大學的物理學家布賴恩·格林提到，量子力學“提供一個理論架構(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，包括愛因斯坦的相對論）則負責最大尺度的世界。

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

一直到十幾年前，實驗學者仍未證實量子行為可以出現(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)在我們身體的細胞里。

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

纏結(jié)難解的故事

對量子物理學家而言，古典物理是全彩世界的一個黑白影像，無法完整呈現(xiàn)這個豐富的世界。在舊教科書的觀點里，當尺度一變大，色調(diào)就不再豐富。個別粒子具量子性質(zhì)，一堆粒子則變?yōu)楣诺洹?/p>

然而，關于尺寸并非決定性因素的第一個線索，可以追溯到物理學歷史上最有名的思想實驗之一：薛定諤的貓。

1935年，薛定諤想出一個病態(tài)的情節(jié)來說明微觀與宏觀世界是連在一起的，我們無法畫出界線。量子力學說，放射性原子可以同時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系，使得原子衰變會導致貓死亡，則貓會如同原子般處于模棱兩可的量子態(tài)。怪異性質(zhì)由一個感染到另一個，大小在此并不重要，問題是為何貓的主人都只會看到他們的寵物非死即活？

以現(xiàn)代的觀點，世界看起來像古典的，是因為物體與環(huán)境間復雜的交互作用將量子效應掩藏了起來。例如，貓的生死信息通過光子和熱交換，迅速滲漏到環(huán)境里。量子現(xiàn)象會牽涉到不同古典狀態(tài)的組合（例如同時死與活），而這種組合會很快散逸掉。這種信息的滲漏便是“去同調(diào)”過程的基礎。

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

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)將幾個獨立粒子捆綁為不可分割的整體。一個古典系統(tǒng)總是可被分割的，至少原則上是如此；由個別組件集合而得的性質(zhì)，在個別組件里也會有。但是纏結(jié)的系統(tǒng)無法如此分割，并且會導致奇怪的結(jié)果：纏結(jié)的粒子即使互相遠離，仍會表現(xiàn)為單一整體，這就是愛因斯坦所稱的、著名的“幽靈般的超距作用”。

物理學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，以順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸指向任意給定的方向：水平、垂直、45°角等。測量其自旋時，必須選定一個方向，觀測粒子是否沿著那個方向轉(zhuǎn)動。

為了方便說明，假設粒子表現(xiàn)的是古典行為。你可以讓一個粒子沿水平軸順時針方向旋轉(zhuǎn)，另一個沿水平軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)；如此一來，二者的總自旋為零。它們的轉(zhuǎn)動軸在空間中是固定的，測量結(jié)果取決于你選的方向是否沿著粒子的轉(zhuǎn)動軸。如果對二者都做水平軸的測量，則會看到兩個粒子的轉(zhuǎn)動方向相反；如果都做垂直軸的測量，則完全不會偵測到這兩個粒子的轉(zhuǎn)動。

然而，如果是具有量子性質(zhì)的電子，則情況會驚人的不同。你可以讓粒子的總自旋為零，即使你沒有給定個別粒子的轉(zhuǎn)動方向。測量其中一個粒子時，你會看到它隨機以順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動，就好像粒子是自己決定要朝哪個方向轉(zhuǎn)。而且，不管你選擇測量哪個方向，只要對這兩個粒子測量同一方向，則測得的轉(zhuǎn)動方向永遠相反，一個順時針，一個逆時針。它們怎么知道要這樣做？這仍然是個極其神秘的性質(zhì)。不僅如此，如果你對一個粒子做水平軸測量，對另一個做垂直軸測量，則仍可測量到部分自旋，這就好像粒子沒有固定的轉(zhuǎn)動軸。因此，測量結(jié)果是古典物理無法解釋的。

誰在幫助原子排列？

大部分的纏結(jié)實驗都只用到幾個粒子，因為一大群粒子不容易隔絕環(huán)境的影響，其中的粒子很容易跟無關的粒子纏結(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。對我們這些尋找纏結(jié)的實際用途（例如量子計算機）的研究人員來說，保持纏結(jié)是一項重要的挑戰(zhàn)。

2003年，有一個巧妙的實驗證實，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)。

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

為了避免熱能所造成的無序運動，阿普爾的團隊是在極低的溫度下做實驗（僅千分之幾K）。不過，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，在銅羧酸鹽之類的材料里發(fā)現(xiàn)了宏觀纏結(jié)，自旋粒子間的交互作用強到可以抗拒熱能所造成的無序。在其他例子里，則必須用外力抵擋熱效應。物理學家在越來越大、越來越高溫的系統(tǒng)里看到纏結(jié)：從以電磁場捕獲的離子到晶格里的超冷原子，再到超導量子位。

第8篇：對量子力學的理解范文

關鍵詞：波粒二象性 理解 認識 量子力學

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

一、波粒二象性的概念

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

根據(jù)量子力學理論，微觀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)。因為當微觀粒子體現(xiàn)出波動性時，粒子性會變得不顯著，相對的，當微觀粒子體現(xiàn)出粒子性時，波動性會變得不顯著，兩種性質(zhì)何者體現(xiàn)出來取決于不同的條件。因此，從本質(zhì)上來看，波粒二象性這種概念也可以看作是在描述微觀粒子的這種特殊行為。

如前文所述，波粒二象性最初是愛因斯坦為詮釋光的性質(zhì)問題所提出的，屬于光量子學說的一部分。根據(jù)該理論，光的構(gòu)成基礎是光子，這是一種光能量子，擁有動能與動量，因此光雖然在宏觀上會體現(xiàn)出明顯的波動性，但在微觀上則是粒子性更為顯著，即光具有波粒二象性。這種說法完美地解釋了光電效應，因為光電效應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（光電效應方程），光子想要擊出電子，攜帶的能量必須達到一定值。根據(jù)量子化效應，電子在接受光子能量時只能整份接受，所以光子能否把電子擊出取決于每個光子的單份能量，而不是總能量。雖然光強越高，光子數(shù)量也就越多，但光強對單份光子的能量并無影響。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，而光子頻率同時決定了光的顏色。因為藍光比紅光的頻率要高，所以藍光的單份光子能量更高，這能量會在與電子撞擊時整份轉(zhuǎn)移給電子，將電子擊飛，由此就引發(fā)了光電效應。紅光的頻率比藍光低，單份光子能量也低，雖然光強高、光子數(shù)量多，但光子均不足以擊飛電子，所以無法產(chǎn)生光電效應。

二、波粒二象性的研究發(fā)展

1.波粒二象性提出前的相關研究

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，人們嘗試通過光所引發(fā)的現(xiàn)象來解析光的本質(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、光電效應等。直到愛因斯坦在1905年提出光具有波粒二象性之前，兩派物理學家已經(jīng)為此爭論了數(shù)百年。在這兩派觀點中，波動說的理論體系比較完善，能解釋絕大多數(shù)宏觀現(xiàn)象，而且隨著橫波理論與合成波理論的提出，原本波動性無法解釋的偏振現(xiàn)象也得到了解釋，因此波動說在歷史上相當長的一段時期里都是解釋光的性質(zhì)的主流學說。但該派理論始終無法找到光波載體這種波的最基本要素，所以一直不夠完善，光電效應發(fā)現(xiàn)后，波動說的根基更是直接被動搖。粒子說的理論體系則相對缺乏完善性，對光的多種宏觀波動性現(xiàn)象都缺乏有力的解釋，但在波動性理論無法解釋的多種現(xiàn)象上，粒子說都可以做出相當完美的詮釋。在這種互有優(yōu)劣的情況下，兩派理論被長期爭論可以說是理所當然的。

2.波粒二象性的提出

1887年，光電效應被德國物理學家赫茲發(fā)現(xiàn)，這種特殊的光效應令波動說與粒子說都陷入了一種尷尬的境地。首先，雖然光的波動說在當時已經(jīng)成為主流，但波動說完全無法解釋光電效應現(xiàn)象。另一方面，一直以來都能解釋波動說無法解釋的光學現(xiàn)象的粒子說也只能對光電效應做出部分解釋，雖然根據(jù)粒子說理論，可以認為光電效應中的電子是被光的粒子撞擊出去的，但為什么藍光可以引發(fā)光電效應而紅光不能，這點連粒子說也無法解釋?？梢哉f，光電效應令兩派學說同時面臨瓶頸。

在這種情況下，普朗克的能量子理論給了愛因斯坦極大的啟發(fā)，他以此為基礎提出了光量子的概念，認為光能量并非連續(xù)分布，而是分作無數(shù)份彼此集中的，這樣一來光就會同時具備波動性和粒子性，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在內(nèi)的所有宏觀與微觀光學現(xiàn)象，引起了物理學界的極大震動，愛因斯坦也憑該理論獲得了1921年的諾貝爾獎。

需要注意的是，愛因斯坦雖然提出了光的波粒二象性，但在該理論中，無論是波動性還是粒子性都與經(jīng)典物理學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中的應用基礎。

3.波粒二象性的研究拓展

光的波粒二象性提出后，作為其基礎之一的光電效應方程在1916年得到了實證，此后該概念開始在物理學界得到了廣泛的認可，針對其進行的深化和拓展研究也越來越多。在諸多研究成果中，以德布羅意的研究成果最為顯赫，他針對波粒二象性理論進行逆向思考，對傳統(tǒng)的實物微觀粒子進行了重詮釋，提出實物微觀粒子與光一樣具有波粒二象性，這將波粒二象性從光學的理論概念拓展到整個量子力學領域的理論概念，極大地促進了量子力學的發(fā)展。

結(jié)語：

總體來說，波粒二象性理論為物理學界的發(fā)展做出了極大貢獻，不僅解釋了光的本質(zhì)，而且奠定了量子力學的基礎。但近年來，隨著相對論量子力學的進一步發(fā)展，該理論也受到了一定的質(zhì)疑，這會是未來的物理學界極為關注的一個問題。

參考文獻：

[1] 黃志洵. 波粒二象性理論的成就與存留問題[J]. 北京廣播學院學報（自然科學版），2000（04）

[2] 孔令文. 論述光的波粒二象性[J]. 邯鄲師專學報， 2000（03）

第9篇：對量子力學的理解范文

【關鍵詞】波動性；波粒二象性；粒子性

近代物理學的研究表明，一切微觀體系都具有波粒二象性，這是被實驗結(jié)果所證實了的，是為人們所普遍公認的。然而，在量子力學或原子物理學的一些教科書中，在講述微觀體系或光的波粒二象性時，往往有如下一些說法出現(xiàn)：“既在某些情況下具有波動性，在另一些情況下又具有微粒性”?！肮庠趥鞑ミ^程中具有波動性，在和物質(zhì)相互作用時具有粒子性?！弊髡哒J為，類似的這種表述是不確切的，嚴格地說是錯誤的。這種說法，不利于讀者對整個量子力學理論體系的認識和理解，甚至產(chǎn)生誤解。

一、關于波粒二象性表述的誤區(qū)

（一）它否定了“二象性是一切微觀體系的本質(zhì)屬性”這一基本事實

我們注意到上述引文“具有”一詞的表述，言下之意是微觀體系或光在“具有波動性”的情況下不具有粒子性；反過來，當它“具有微粒性”的情況下，就再也不具有波動性?；蛘哒f，“光在傳播過程中”就不具有微粒性，而“在和物質(zhì)相互作用時”就不具有波動性。

“波粒二象性”是光和每個物質(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、時刻存在的。過去已有許多實驗證實了這一點，而最近瑞士科學家發(fā)現(xiàn)的光子以某種方式在10km距離相聯(lián)系的實驗證據(jù)則進一步證實了這一點。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)”的東西都是與過程無關的，是不因外界環(huán)境和條件的影響而改變的，只不過本質(zhì)屬性的某一方面或某些方面在某種情況下表現(xiàn)出來，而在某些別的情況下則被壓抑而不表現(xiàn)出來罷了。毫無疑問，不表現(xiàn)出來的東西并不意味著就是不存在的、不“具有”的東西。

（二）容易引導讀者陷入經(jīng)典物理學觀念的束縛中

在經(jīng)典物理學中，所謂波動，指的是某一實在的物理量（例如力、位移、壓強、電場強度等）在空間（通過介質(zhì)）的傳播過程，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、動量等，并且在時空中有一條確定的運動軌道。在傳統(tǒng)的經(jīng)典物理學看來，波動性和粒子性是完全對立的，絕對不能統(tǒng)一，不能同時存在于一個客體中。上述說法恰恰給讀者以這樣的印象，并且似乎所說的粒子性和波動性就是經(jīng)典意義下的粒子性和波動性。

（三）從哲學上說，是違背對立統(tǒng)一規(guī)律的，是形而上學的

這種說法實際上把“波動性”和“粒子性”割裂開來，對立起來，互不相容，采取“有此無彼”“有彼無此”或“非此即彼”“非彼即此”的形式，彼此無法共存于一個統(tǒng)一體中，因而與對立統(tǒng)一的辯證規(guī)律是相違背的，是形而上學的。

（四）動搖了量子力學理論的認識基礎

微觀體系具有波粒二象性，這是量子力學理論認識的基礎，或者說是量子力學理論的物理基礎，由這個基礎出發(fā)，才建立起整個量子力學的理論體系，包括微觀體系的運動狀態(tài)用波函數(shù)來描述，波函數(shù)（運動狀態(tài)）的變化遵循薛定諤方程，微觀體系的力學量用算符表示等。如果微觀客體不是時刻具有波粒二象性，而是某些時候具有波動性，在別的不具有波動性的時候才具有粒子性；反之亦然，那么，量子力學就失去了認識基礎。隨之，建立在這個基礎上的整個量子力學的理論框架也將倒塌。

二、量子力學教學中的注意事項

根據(jù)以上分析，作者認為在量子力學教學中應注意如下問題。

（一）要徹底擯棄經(jīng)典物理學觀念的束縛

首先要明確，在微觀領域，不可能像經(jīng)典物理學那樣，給微觀粒子拼湊出一個具體模型，歷史上曾有過設想微觀體系是粒子組成的疏密波，也有人設想粒子由波組成的波包等模型。但這些模型都因與實驗事實不符而被否定。從邏輯上說，企圖用從宏觀現(xiàn)象中抽象出來的概念、模型去套微觀體系是注定要失敗的。

其次要明確，我們僅僅是借用了經(jīng)典物理學的“微粒性”和“波動性”概念（確切地說，是重復使用了這兩個“術語”），然而，卻與經(jīng)典意義下該兩個概念有著本質(zhì)上的區(qū)別。我們所說的波動性，指的僅僅是客體在某些條件下會表現(xiàn)出干涉、衍射等相干性這些體現(xiàn)波動性的現(xiàn)象，而并不是說它是實在的物理量在空間的傳播。我們所說的粒子性，指的是客體在與物質(zhì)相互作用時是整體集中出現(xiàn)的，但并不存在軌道?！败壍馈?，對于經(jīng)典物理學來說，它是一個很好的概念，但是在微觀領域，卻不能使用這個概念，這是因為，古今中外，沒有任何人用任何方法觀察到任何微觀客體的運動軌道。換句話說，微觀客體的運動不存在軌道。

（二）微觀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，即一對共軛力學量具有不確定度關系。其數(shù)學表達式為：

pq≥h/2

其中p、q分別為廣義動量和廣義位置。

這種模糊性的后果之一就是擯棄了電子、光子等微觀粒子在空間沿特定路徑或軌道運動的直觀概念。對于遵循一確定軌道運動的一個粒子來說，每一時刻它都必定具有一個位置（路徑上的一點）和一個速度（路徑的切矢量），但是一個微觀粒子不可能同時具有二者。著名的托馬斯?楊雙縫實驗最有代表性地顯示了量子的模糊性。

（三）要用辯證的觀點去理解“波粒二象性”

或許有人要問，電子“實際”是什么？光子“實際”是什么？這本來是沒有意義的?；蛘咧辽伲斈闾岢鲞@樣的問題時，物理學家不可能給予回答，甚至量子力學的先驅(qū)者波爾也說過：“物理學不告訴我們世界是什么，而是告訴我們關于世界我們能夠談論什么”。例如，關于電子，我們常常談論的是它的質(zhì)量、電荷、自旋以及當它處于原子中時的分布情況（分布概率）等。如果確實要回答的話，那就是，它們都是矛盾的統(tǒng)一體。正如黑格爾所說：“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)”。微觀客體是一個矛盾的統(tǒng)一體。一物質(zhì)都是一個矛盾的統(tǒng)一體。如果我們認定“波動性”和“粒子性”是一對矛盾，或者說是矛盾的兩個方面的話，那么，它們“既是波，又是粒子”“既具有波動性，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，是貫穿于運動的全過程的。當然，我們這里所說的“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，按照哥本哈根的觀點，“一個原子、電子，或無論什么東西，都不能說是以其名詞的完全與常規(guī)的意義而‘存在’的”?！坝捎凇印母拍顝膩砭褪侵辉趯λ鼘嵭杏^察的實踐中才會碰到，所以，人們可以堅持認為：物理學家所必須關注的只是一致地關聯(lián)各種觀察結(jié)果”在經(jīng)典物理學中，能量是一個純抽象的量，只是以簡單的方式將力學過程中各種觀察聯(lián)系在一起的一組數(shù)學關系中的一部分，于是，“像電子、光子或原子這些詞，應該按同樣的方式來看待即它們是一些在我們想象中將實際上只是一組關聯(lián)各種觀察的數(shù)學關系固定起來的模型”。

最后，作者認為，對微觀體系的波粒二象性這一本質(zhì)屬性應該給予如下全面、準確的表述：微觀體系具有波粒二象性；在某些情況下波動特性表現(xiàn)明顯，而在另一些情況下，微粒特性表現(xiàn)明顯。

參考文獻：