哥本哈根学派与爱因斯坦之争

哥本哈根学派与爱因斯坦之争 哥本哈根学派与爱因斯坦之争 哥本哈根学派和爱因斯坦之争 首先是科莫会议拉开了论战的序幕。在这次会议上，波尔第一次提出了互补原理，为哥本哈根解释提供了第三个坚实的支柱(另两个支柱是上文中的不确定原理、概率解释)。虽然波尔的发言得到了哥本哈根学派的积极反应，但由于两位哥本哈根学派的主要敌手都未能到场，所以真正的交锋还要推迟几个月才能开始。 一个多月后的第五届索尔维会议则是当之无愧的爱因斯坦与波尔之间的决斗。根据海森堡的描述，在此次会议上，爱因斯坦每天早上提出一个新颖的思想实验，试图证明量子理论存在着内部的矛盾，但是波尔总能在一天的傍晚对爱因斯坦的质疑提出合理的解答。凭借光量子理论，评价爱因斯坦是量子理论的先驱早已绰绰有余，但是在量子理论蓬勃发展的时候，他却成为了其坚定的反对者。下面我们就将着重介绍爱因斯坦反对哥本哈根学派的理由与原因。 爱因斯坦首先试图从量子理论内部发现矛盾，使它不攻自破，这集中体现在了第五和第六届的索尔维会议 上，但每一次的攻击反而加固了它的地位。于是，爱因斯坦反对哥本哈根学派的主要理由转为:完备性的不足和实在性的缺乏。 完备性指出理论与现实世界存在着一种映射。一个完备的理论应该能够同时精确地描述这个世界中粒子的一切信息 ，而不能准确描述世界的量子理论只能作为一种“临时 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ”，一种“绥靖哲学”，却不应当成为一种物理实在而被接受。1934到1935年期间，爱因斯坦、 共同发表了一篇论文:鲍里斯•波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森•罗森(Nathan Rosen) 《量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗,》。在文中提出了著名的“EPR佯谬”。 EPR佯谬 指出:假设一个自旋为0的例子(|Q,)衰变成两个半自旋的粒子——电子(E)和正电子(P)。由于角动量守恒，就会有: |Q,=|E?,|P?,—|E?,|P?, 也即整个态是自旋向上的电子和自旋向下的正电子、自旋向下的电子和自旋向上的正电子的线性叠加。如果我们在自旋向上或向下态的方向测量电子时，若发现电子自旋的确是向上的，我们就要跃迁到态|E?,|P?,，这样正电子的自旋态必须向下;同样地，如果我们发现电子自旋是向下的，态就跃迁到|E?,|P?,，此时正电子就是自旋向上的了。上述的情境是按照自旋向上或向下来描述的，当然如果采用任何其他的方向，结果还会是完全相同。但结果所显示的超距作用是和相对论的光速不变原理相违背的～(这也意味着对因果律的违背。) 波尔对EPR的解释清楚的表明了哥本哈根学派和爱因斯坦在思想基础上的尖锐冲突，即理论“实在性”的问题。爱因斯坦始终坚持经典的“实在”影像，在EPR佯谬中，他直接假定了客观自旋粒子的存在;但在波尔看来，没有观察就没有实在，外部世界只有和观测手段联系在一起才具有意义。在观察之前，并没有两个粒子，只有一个E和P相互联系而形成的“虚无”整体，是我们对其中任何一个的观察扰动了另一个的状态。在哥本哈根解释中本质、实在、本来这些概念都是没有意义的，或者用非哲学的语言来说，任何物理量仅谈论它本身，都会是没有意义的，我们只有先描述我们是如何测量的，才能够讨论这个物理量的意义。这种只描述“物理实在”，不能描述“客观实在”的观点是爱因斯坦所不能接受的。 至此，我们看到爱因斯坦是如此坚定地反对量子理论，以至于我们难以用他有足够的证据支持自己的观点来解释这一行为。也许，这更多的是源于他本人的一种信仰:“你相信掷骰子的上帝，我却相信客观存在的世界中的完备定律和秩序。”不过，科学上的许多发展 恰恰是靠信仰来推动的。 薛定谔的猫 薛定谔的“杀猫实验”与EPR文章在同一年发表，与EPR论断不同，猫佯谬至今还未能得到令人满意的解决。 我们后续的讨论都将围绕这只令人疯狂的猫而展开。 杀猫实验中我们设想有一个匣子:里面有一个辐射源、一个 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 辐射粒子的检测器(盖革计数器)、一瓶毒药和一只活猫。检测器的打开时间仅足以使辐射材料中的一个原子以百分之五十的机会发生衰变，同时检测器会记录下这个粒子。如果检测器确实记录下了这样一个事件，那么装毒药的瓶子将被敲碎，猫就会被毒死;否则，猫将活着。在我们未打开匣子进行观察之前，我们是无法知道实验结果的，辐射发生的可能性是一半对一半，它既是衰变的又是不衰变的，毒药瓶既是打破的又是不打破的，更离奇的是，那只猫，它既是死的又是活的～如果辐射粒子的振幅是1/?2，那么在匣子外的我们看来猫处与这样一个状态:|ψ,=1/?2{|死,+|活,}。 我们似乎可以勉强地接受在人不能直接观察的微观尺度上，电子是处于叠加态的，但现在这种量子效应放大到了我们的日常生活，这是人们难以想象的。在解释这个问题时，哥本哈根学派的“非实在性”表现得更加明显，他们认为:不仅是猫，所有的事物，在我们不去观察的时候，都是处在不确定的叠加状态，“当我们不观察时，月亮是不存在的”。而一旦人的观察参与进来，波函数立即坍缩，U过程被R过程取代，世界的图景也唯一确定下来。 也许这样的描述还是不够直观，让维格纳的朋友来帮我们更清楚的了解这件事情的重要性吧。假设在这个匣子里不仅有薛定谔的猫，还有一位戴着防毒面具的、观察着这只猫的人，他是维格纳的朋友，而维格纳则退到另一间房子中，不去观测匣子中发生了什么。现在，我们询问维格纳:你的朋友现在怎样,维格纳一定不会说自己的朋友正处在一种又活又死的状态，当朋友——这个观察者进入匣子时，他的观察将导致波函数(希尔伯特空间中的矢量)不断坍缩，客观的状态被唯一确定，猫只可能是活和死中的一种。 但我们对猫就不能这么说，为什么,也许是因为猫是没有意识的:人可以感觉到自己的存活，而猫不能。而意识，将是下面我们要着重论述的问题。 意识 首先让我们简单了解一下冯•诺依曼的无限复归链，这可能说明了意识的重要性。在1932年冯•诺依曼出版了《量子力学的数学基础》，他指出我们用来测量目标的那些实验仪器本身也是由不确定粒子所组成的，它们也拥有自己的波函数。当我们用仪器B去观测处于叠加态的物质A的时候，A的状态虽然确定下来了，但叠加状态将转移到仪器B上，如果我们再用仪器C来观测仪器B„„这种叠加态将一直传递下去，形成一条无限复归链，只有当人来观察结果的时候，这一切的不确定才能最终平静下来。物理学也许需要“意识”。 如果我们接受上面的推断，接下来，我们就需要弄明白意识 究竟是什么,我们将主要介绍整体论(Holism，或称还原论)的解释。在整体论看来，意识从物质的角度来看，是和组成这个世界的其他物质没有什么不同的，重要的是，意识本身独特的“组合模式”赋予了它不一样的意义。这就如同音乐的魅力不在于单个的乐符，而是乐符的“组合模式”。贝多芬《第九交响曲》中的单个乐符，同其他刺耳的音乐中所用的没有什么不同，但是《第九交响曲》将乐符按照独特的方式排列组合在了一起，这个整体就能给人不一样的感受了。 但这种说法中还蕴含着可怕的推论:如果意识只是物质的一种排列组合，那它就是可以复 制的。假设我们发明了一种仪器，它可以扫描我身体里每一个原子的位置和状态，并在另一个星球上重新组合起来，那么这个新的我究竟是不是我呢 ,此外，如果意识只是一种载体，载体本身并不重要，重要的是载体的内容，所以“意识”也许可以脱离人而存在，我们还可以用其他的物质来承载意识。当然还有一种比较安全的看法，认为意识确实有某种主动效应 。 参考书目: 《上帝掷骰子吗——量子物理史话》，曹天元著，辽宁教育出版社2006年 这本很好懂，写得很有趣。 《寻找薛定谔的猫》，[美] 约翰•格里宾著，张广才译，海南出版社2009年 这个难度适中。 《皇帝新脑》，[英]罗杰?彭罗斯著，许明贤 吴忠超译，湖南科学技术出版社2007年 这个比较专业，我其实没引用，因为没看懂。。。 按照这个梯度看，应该还是比较舒服的。