量子力学的哥本哈根解释(二)

玻尔很清楚,对原子世界的任何解释都必须考虑到一个重要的经验事实。作用量量化的发现意味着量子力学无法实现上述经典物理学原理。每当我们测量电子的位置时,仪器和电子都会以不可控的方式相互作用,因此我们无法同时测量电子的动量。直到 20 世纪 30 年代中期,爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发表了他们著名的思想实验,旨在证明量子力学是不完整的,玻尔的言论就好像测量仪器扰动了电子一样。这篇论文对玻尔的思路产生了重大影响。显然,玻尔意识到,谈论扰动似乎表明——正如他的一些对手可能理解的那样——原子物体是具有明确固有运动学和动力学特性的经典粒子。在 EPR 论文发表后,他明确表示:“原子物理学的整个情况剥夺了古典物理学理想化赋予此类对象的固有属性的所有意义。”

因此,根据玻尔的说法,测量设备的状态和对象的状态在测量过程中不能彼此分离,但它们形成一个动态整体。玻尔将这种整体论称为原子过程的“个体性”。因此,他不仅想到相互作用是无法控制的,而且系统与测量由于纠缠而形成不可分割的统一体——尽管玻尔没有使用这个术语(Faye 1991、1994;Howard 1994、2004)。

同样在 EPR 论文发表后,玻尔谈到了海森堡的“不确定性关系”,这表明了他的主张的本体论后果,即运动学和动态变量除非涉及实验结果,否则定义不明确。此前,他经常将其称为海森堡的“不确定性关系”,好像这只是一个认识论限制的问题。此外,玻尔不再将描述视为互补,而是将其视为现象或信息。他引入了“现象”的定义,要求对整个实验装置进行完整的描述,并将现象视为运动学或动态特性值的测量。

玻尔关于互补性和量子力学解释的更成熟的观点,即他在 EPR 论文之后的观点,可以总结为以下几点:

物理理论的解释必须依赖于实验实践。

实验实践以某种前科学的描述实践为前提,这种描述实践为实验测量仪器建立了规范,从而确定了什么才是科学经验。

我们理解环境的前科学实践是对物理对象随时间分离、定位、识别和重新识别的感觉体验的一种适应。

这种前科学经验是通过一些共同的范畴来把握的,比如事物的位置和位置变化、持续时间和持续时间变化、因果关系、术语和原则,这些现在已成为我们共同语言的一部分。

这些共同的范畴为客观知识提供了先决条件,任何对自然的描述都必须使用这些概念才能客观。

经典物理学的概念仅仅是上述范畴的精确规范。

因此,经典概念——而不是经典物理学本身——在任何物理经验的描述中都是必要的,以便理解我们在做什么,并能够将我们的结果传达给他人,特别是在描述实验中出现的量子现象时;

普朗克对作用量化的经验发现要求对使用经典概念的基础进行修订,因为它们并不是同时适用的。只有当它们适用于作用量化可以忽略不计的实验相互作用时,它们的使用才有明确的定义。

在实验案例中,作用的量化起着重要作用,经典概念的应用并不是指物体的独立属性;相反,将运动学或动力学属性归因于独立于特定实验相互作用而存在的物体是定义不明确的。

作用的量化要求限制经典概念的使用,以便这些概念仅适用于一种现象,玻尔将其理解为对物体进行测量的宏观表现,即物体与仪器之间不可控的相互作用。

物体的量子力学描述不同于测量仪器的经典描述,这要求在描述中将物体和测量设备分开,但分界线不是宏观仪器和微观物体之间的分界线。有人详细论证说(Howard 1994),玻尔指出,在量子力学描述中,测量设备的部分有时可以被视为物体的一部分。

量子力学形式主义并没有为物理学家提供“图像”表示:ψ 函数并不像薛定谔所希望的那样代表一种新的现实。相反,正如 Born 所建议的那样,ψ 函数绝对值的平方表示测量结果的概率密度。由于波动方程涉及虚量,因此该方程只能具有符号特征,但形式主义可用于预测测量结果,从而确定位置、动量、时间和能量等概念应用于现象的条件。

将这些经典概念归因于测量现象依赖于现象的实验背景,因此整个设置为我们提供了在量子物理领域应用运动学和动力学概念的定义条件。

这些现象是互补的,因为它们的表现取决于相互排斥的测量,但通过这些各种实验获得的信息耗尽了对物体的所有可能的客观知识。

玻尔认为原子是真实的。原子既不是启发式的也不是逻辑构造。有几次他直接用实验论据强调了这一点,与后来的伊恩·哈金和南希·卡特赖特的观点非常相似。他不相信量子力学形式主义是正确的,因为它给了我们一个字面的(“图形的”)而不是量子世界的符号表示。用现代术语把玻尔描述为一个反对理论现实主义的实体现实主义者是很有意义的(Folse 1986;Faye 1991)。

正是由于量子力学中的虚量(其中正则共轭变量 p 和 q 的交换规则将普朗克常数引入形式主义,即 qp − pq = ih/2π),量子力学并没有给我们一个“图形”表示的世界。玻尔认为,相对论也没有给我们提供一个文字表示,因为在四维流形的第四坐标定义中,光速是以 i 为因子引入的(CC,第 86 页和第 105 页)。相反,这些理论只能在明确定义的条件下象征性地用来预测观察结果。因此,许多哲学家在理论方面将玻尔解释为反现实主义者或工具主义者。然而,玻尔提到量子力学中使用虚数作为他拒绝图形表示的论据似乎不合时宜。虚数的使用更多的是关于传统的尺度选择的问题,即测量应该用虚数还是实数来表示,而不是用这些数字来表示某个量级不是实数。Dieks (2017) 对玻尔的论点进行了细致的讨论,他得出结论,在量子力学的背景下,玻尔认为虚数与不相容的物理量有关。

总的来说,玻尔认为量子力学中互补性的要求在逻辑上与相对论中相对论的要求是一致的。他认为这两种理论都是观察问题的新方面的结果,即物理学中的观察与上下文相关。这又是由于相对论领域中所有作用的最大传播速度和量子力学领域中任何作用的最小传播速度的存在。正是由于这些普遍的限制,在相对论中,不参考观察者(背景)就不可能明确地区分时间和空间,在量子力学中,也不可能明确区分物体的行为和它与观察手段的相互作用(CC,第 105 页)。

互补性首先是对携带某些本体主义影响的量子力学的语义和认识学读数。 Bohr的看法是在现代哲学术语中短语,归因于原子对象的某个运动或动态值的句子的真实条件取决于这些真理条件必须包括参考实验的方法的涉及的装置设置以及实验的实际结果。 这项索赔称为Bohr的无限性论文(Murdoch 1987; Faye 1991)。 因此,那些指责这种在测量期间使用波浪函数的神秘崩溃操作的解释的物理学家们没有得到它。 Bohr接受了出生的统计解释,因为他认为ψ函数只有象征意义,并且没有代表任何真实的。 只有在BOHR放入它时,才能谈论波浪功能的崩溃,ψ函数可以给出图像表示,它有意义,他强烈拒绝。

实际上,Bohr,Heisenberg和许多其他物理学家认为互补性是对量子世界的唯一合理解释。 他们认为它使我们根据任何物理描述和世界可能的客观知识的条件了解原子现象。 Bohr认为原子是真实的,但最近的文学中仍然是一个很多辩论点,他认为他们是有点现实,无论它们是否与他们所观察到的东西一样。 Henry Folse认为,Bohr必须在特点与超越物体之间进行差异。 原因是,这是谈论测量仪器谈论原子对象的物理干扰,因为Bohr有一段时间(ofse 1985,1994)。 但是Jan Faye答复了Bohr与他对EPR思想实验的讨论相结合的干扰隐喻,因为他意识到它是误导性的。 此外,除了古典表现出测量中的古典物体之外,BoHR的作品中没有进一步证据表明BoHR的编写表明BoHR将在原子对象(尽管是非常不可能的且无法进入的情况下)(Faye 1991)。

5.使用古典概念

哥本哈根解释中的核心要素是BoHR对描述实验结果和浓度形式主义的经验解释来利用古典概念。 归因于古典概念的特殊认知状态是从一开始强调的东西。 这是1934年的报价:

不再是经典理论的基本概念可能会对物理体验的描述变得多余。 ......它继续单独应用这些概念,使得可以将量子理论的象征主义与经验数据相关联。 (ATDN,第16页)

后来他在经常引用的段落中表达了同样的观点:

要认识到,这一现象超越了古典物理解释的范围,所有证据的陈述必须以古典术语表达。 这些论点只是通过“实验”这个词,我们指的是我们可以告诉别人我们所做的事情以及我们所学到的东西,因此,实验安排的陈述和观察结果必须以明确的语言表达,具有适当的术语术语古典物理学。 (APHK,第39页)

Bohr看到了古典概念,以便采购明确沟通关于在实验室发生的事情。 古典概念是不可或缺的,因为它们使物理学家能够以明确的通用语言描述观察,因为它们是物理学家与观察内容的数学形式主义连接的观察。

多年来,不同的作者提出了对为什么Bohr认为古典概念对量子现象的描述是不可避免的不同的解释。 在这里,我们将对五种不同哲学框架的解释组分组:1)经验主义,2)康亚主义,3)务实,4)达尔文主义和5)实验主义。

经验主义。 此视图由逻辑实证主义者表示。 他们认为,对任何科学理论的解释应该在经验观察中接受。 根据实证主义者,没有理论是认知的,除非其术语可以连接到能够表达验证该理论的结果的术语。 观察术语直接引用可观察到的物理物体或可观察的物质性质,而通过将它们与观察术语连接的对应规则明确定义理论术语。 因此,古典术语,就像位置和动量,正是这样的术语,使物理学者能够将身体含义归类为量子力学。

kantianism。 许多哲学家和物理学家都认识到康德和博尔思想之间的强烈血缘关系或对BOHR的直接康德的影响。 在三十岁的c.f. VonWeizsäcker和Grete Hermann试图根据Neo-Kantian的想法来了解互补性。 随着冯威迪斯齐尔多年来,“康德和物理学家之间的联盟在康德的时间内为时期,仍然是; 在Bohr中,我们开始察觉到它的可能性“。 一系列现代学者(ofse 1985; Honner 1982,1987;福伊1991;凯撒1992; Chevalley 1994; Pringe 2009;咖啡座2010; Bitbol 2013,2017;和Kauark-Leite 2017)也强调了凯蒂安平行区。 虽然这些学者找到了共同的主题,但他们也不同意康德或新康奈特的想法可以用它的眼镜,我们可以通过它来看看Bohr对量子力学的理解。 另一方面,Cuffaro(2010)认为,任何适当的“Bohr解释应该从康德开始”,并且“互补性自然而然地从广泛的康德认识论框架自然而然” 康德的假设是,我们的直觉形式和我们的思路类别构成了任何客观经历的超越条件。 因此,空间和时间被称为直觉的形式,以及诸如因果关系,统一,多个和整体的理解类别是心灵强加于我们直觉中出现的感觉印象的先验概念。 以一种类似的方式,据称Bohr看到了空间,时间,因果,统一和全部的概念,作为对量子现象的任何客观描述所需的先验类别,并且该古典物理学是这些先验概念的解释和运行化。

实用主义。 有些学者们提倡对Bohr论文有关经典概念不可或缺的致命的务实解释。 这里的解释侧重于我们如何实验地了解原子的东西。 我们通过与原子系统互动的信息来了解原子,而不是通过描绘它们,并且在体验类别方面占互动。 实用主义者通常拒绝正常类别的先验状态,因为他们将它们带到偶然。 从物理角度来看,我们需要古典语言来了解我们的科学实践是一个简单的事实 它不需要任何哲学理由(Dieks 2017)。 同样地,Dorato(2017)将Bohr的不可或缺的论文与Peter Sweeson的描述性形象进行了比较,我们所有人都分享了一个关于实验世界的共同概念计划,这是无法获得进一步的理由。 在Bohr和i.c之间的比较中也是ovse笔记。 刘易斯,古典概念反映了我们的经验需求和共同利益,如果这些需求和利益发生变化,可能最终会改变(Folse 2017)。 共同语言与一些基本实证概念的实际澄清的发展使我们成为古典物理学,因为这种改进的语言使我们能够以明确和客观的方式沟通我们的观察。 作为Bohr所说的:“......即使现象超越经典物理理论的范围,必须以简单的语言给出实验布置和观察记录的陈述,适当地由技术物理术语提供补充。 这是一个明确的逻辑需求,因为“实验”一词是指我们可以告诉别人我们所做的事情以及我们所学到的东西的情况。“ (APHK,第71页)。 使用古典概念来掌握世界是有益的,有利于彼此了解。 这种经验概念为我们提供了物理实验的功能和结果的客观描述。

进化论。 在几个地方,Bohr讲述了我们共同语言中所体现的古典概念,这适于考虑我们的物理体验。 选择“适应”这个词似乎表明Bohr依靠达尔文的自然选择理论,在他寻求解释中。 古典概念对于我们的经验描述是必不可少的,因为我们被大自然所强迫使用一种适应我们的视觉体验的共同语言,这再次是人类适应其物理环境的结果(Faye,2017)。 除了Bohr使用“适应”这个词之外,Bohr的前助理莱昂罗森·罗森·罗森·罗恩·罗恩·罗恩·罗恩·卢尔·互补者,明确表明“互补逻辑”是由于人类演变而导致的:“我怀疑我们的大脑的开发和通信系统,如我们的大脑需要我们自己物种在进化过程中已达到的组织复杂性”(Rosenfeld,(1961 [1979]),p。515)。 自然选择在我们的前任安装某些永久性视觉认知方案,这种认知适应解释了为什么这些方案,后来反映在我们的共同语言中,获得特权的认识状态,并在精致的经典概念方面保持物理的这种状态。

实验主义。卡米莱里 (2017) 称玻尔为实验哲学家。其他人,如佩罗维奇 (2013) 也认为玻尔更关注理解量子实验的结果,而不是解释量子形式主义。这一观点在佩罗维奇 (2021) 中得到证实,他指出传统归纳法是玻尔从实验数据构建假设的方法,正如他认为这一事实是理解玻尔关于对应和互补性的观点的先决条件。然而,卡米莱里在他的论文中提出,玻尔面临的挑战是,一方面,实验观察需要将实验和被观察对象严格分开,另一方面,由于我们今天所说的纠缠,“不再可能明确区分物理对象的自主行为及其与作为测量仪器的其他物体的必然相互作用”(CC,第 84 页)。因此,根据卡米莱里的说法,玻尔通过区分实验的功能和结构解决了这一挑战。

玻尔的核心见解是,如果测量仪器要达到为我们提供物体知识的目的——也就是说,如果要用功能来描述它——它就必须用经典的方式描述。当然,总是可以从纯结构的角度将实验装置表示为量子力学系统,而不参考其功能。然而,任何对实验装置的功能描述,在这种描述中,实验装置被视为达到目的的手段,而不仅仅是动态系统,都必须使用经典物理学的概念。(Camilleri,2017,第 30-31 页)

这一分析不仅解释了为什么玻尔认为经典概念对于解释目的是必不可少的,而且还表明了为什么他认为动量、位置和持续时间等属性只能归因于与特定实验装置相关的原子对象。正如 Dieks (2017) 在否认玻尔有任何更深层次的哲学动机时所提到的:经典概念的使用是实验室生活的一部分。“这种经典描述基本上只是日常语言的描述,通过添加物理术语而概括,它是我们事实上用来描述我们环境的描述”(Dieks 2017)。但由于作用量子,以普朗克常数为符号,为物理学家提供有关时空协调的精确信息的实验的功能与为他们提供有关能量和动量的精确信息的实验的功能是不相容的。

事实上,关于经典概念不可或缺性的某些解释既有相似之处,也有重叠之处。然而,并非所有提出的解释都是正确的。尽管玻尔努力的目的是对量子形式主义进行经验解释,但他的经验主义与逻辑实证主义者的经验主义不同。他并不试图将有关理论实体的术语简化为有关感觉数据或纯粹感知现象的术语。他只是坚持物理学家从原子物体实验中收集的经验证据必须用经典力学中发展出来的相同概念来描述,这样他们才能理解量子理论的全部内容。

(本章完)

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