量子力學(xué)的哲學(xué)解釋課件

1、量子力學(xué)的哲學(xué)解釋閱讀資料玻爾：尼耳斯玻爾哲學(xué)文選，戈革譯，商務(wù)印書館，1999海森伯：物理學(xué)和哲學(xué)，范岱年譯，商務(wù)印書館，1981海森伯：物理學(xué)家的自然觀，吳忠譯，商務(wù)印書館，1990吳大猷：物理學(xué)的歷史和哲學(xué)，金吾倫等譯，中國大百科全書出版社，1997賴欣巴哈：量子力學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)，侯德彭譯，商務(wù)印書館，1965羅森菲耳德：量子革命，戈革譯，商務(wù)印書館，1991John Earman: “Determinism in the Physical Sciences”, In: M. Salmon et al eds. Introduction to the Philosophy of Scien

2、ce, Prentice-Hall Inc., 1992 一、量子力學(xué)的創(chuàng)立普朗克(Max Planck, 1858-1947)1900年提出量子假說黑體輻射量子假說：能量只有以分立的能量子發(fā)射或吸收。普朗克常數(shù)6.62610-34 m2kg/s愛因斯坦(A. Einstein,1879-1955)光電效應(yīng)：發(fā)射光子的能量與光的強(qiáng)度無關(guān)，只與光的顏色有關(guān)與頻率有關(guān)。愛因斯坦1905年提出電磁波的能量和動(dòng)量公式：E=h，p=h/固體比熱：把量子假說應(yīng)用到固體中原子的彈性振動(dòng)。盧瑟福(E. Rutherford, 1871-1937)盧瑟福1911年的原子散射實(shí)驗(yàn)：用粒子撞擊金箔原子模型：原子由原

3、子核和一些電子組成，原子核帶正電，差不多包含了原子的全部質(zhì)量；而電子環(huán)繞原子核旋轉(zhuǎn)，就像行星環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)一樣。德布羅意(L.V. de Broglie, 1892-1987)1923年連續(xù)在法國科學(xué)院通報(bào)上發(fā)表三篇關(guān)于物質(zhì)波的短文：輻射波和量子、光學(xué)光量子、衍射和干涉、物理學(xué)量子、氣體動(dòng)理論及費(fèi)馬原理，創(chuàng)立了物質(zhì)波理論。 博士論文量子理論的研究(1924)5提出“物質(zhì)波”概念：整個(gè)世紀(jì)以來，在光學(xué)上，與波動(dòng)方面的研究相比，忽略了粒子方面的研究；而在實(shí)物粒子的研究上，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)誤？是不是我們把粒子方面圖像想得太多，而忽略了波的圖像？” 薛定諤(E. Schrdinger, 1887-19

4、61)薛定諤1926年提出了波動(dòng)力學(xué)同年證明了矩陣力學(xué)與波動(dòng)力學(xué)在數(shù)學(xué)上的等價(jià)玻恩(Max Born,18821970)玻恩1926年提出薛定諤波函數(shù)的概率詮釋d=|2哥本哈根學(xué)派1927年，海森伯提出不確定性(測不準(zhǔn))原理。玻爾提出互補(bǔ)性概念哥本哈根解釋：量子論的哥本哈根解釋是從一個(gè)佯謬出發(fā)的。物理學(xué)中的任何實(shí)驗(yàn)，不管它是關(guān)于日常生活現(xiàn)象的，或是有關(guān)原子事件的，都是用經(jīng)典物理學(xué)的術(shù)語來描述的。經(jīng)典物理學(xué)的概念構(gòu)成了我們描述實(shí)驗(yàn)裝置和陳述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的語言。我們不能也不應(yīng)當(dāng)用任何其他東西來代替這些概念。然而，這些概念的應(yīng)用受到測不準(zhǔn)關(guān)系的限制。當(dāng)使用這些概念時(shí)，我們必須在心中牢記經(jīng)典概念的這個(gè)有限

5、的適用范圍，但我們不能夠也不應(yīng)當(dāng)企圖去改進(jìn)這些概念。(海森伯) 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)量子力學(xué)的哲學(xué)意義對(duì)決定論的批評(píng)對(duì)因果性的質(zhì)疑對(duì)實(shí)在性的挑戰(zhàn)二、量子力學(xué)與決定論德謨克利特(Democritus，約前460-約前370)原子論：世界萬物是由原子構(gòu)成Atom：不可分割原子在物理上不可分割，原子之間存在虛空，原子不可毀滅，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)。世界萬物彼此不一樣，是因?yàn)榻M成它們的原子在形狀、大小、數(shù)量上不一樣。決定論：沒有什么是可以無端發(fā)生的，萬物都是有理由的，而且都是必然的。(留基伯)麥克斯韋(J. Maxwell, 1831-1879)同樣的原因總是產(chǎn)生同樣的結(jié)果。相似的原因產(chǎn)生相似的結(jié)果初始狀態(tài)的微小變化，在

6、系統(tǒng)的最終狀態(tài)中也只產(chǎn)生微小變化。決定論的哲學(xué)分析上帝是不擲骰子的？量子力學(xué)的概率解釋(薛定諤貓)決定論式但“混沌”的系統(tǒng)決定論與自由意志三、量子力學(xué)與因果性亞里士多德四因說質(zhì)料因：構(gòu)成事物的物質(zhì)形式因：事物的形式或精神本質(zhì)目的因：創(chuàng)造事物的目的動(dòng)力因：事物形成的動(dòng)力因素與今天的“原因”一詞的含義相當(dāng)。潛能：介于可能性與實(shí)在性之間牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理除那些真實(shí)而已足夠說明其現(xiàn)象者外，不必去尋求自然界事物的其他原因；對(duì)于自然界中同一類結(jié)果，必須盡可能歸之于同一種原因;物體的屬性，凡既不能增強(qiáng)也不能減弱者，又為我們實(shí)驗(yàn)所能及的范圍內(nèi)的一切物體所具有者，就應(yīng)視為所有物體的普遍屬性；在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中，我

7、們必須把那些從各種現(xiàn)象中運(yùn)用一般歸納而導(dǎo)出的命題看做是完全正確的，或者是非常接近正確的；雖然可能想象出任何與之相反的假說，但是沒有出現(xiàn)其他現(xiàn)象足以使之更為正確或者出現(xiàn)例外之前，仍然應(yīng)當(dāng)給予如此的對(duì)待。休謨(David Hume, 1711-1776)由歸納法得到的因果律是否具有必然性?用心理習(xí)慣來說明因果律羅素火雞問題康德(I. Kant)十二范疇1 關(guān)于量(OF QUANTITY) 單一性(Unity) 多數(shù)性(Plurality) 總體性(Allness)2 關(guān)于質(zhì)(OF QUALITY) 實(shí)在性(Reality) 否定性(Negation) 限制性(Limitation)3 關(guān)于關(guān)系(O

8、F RELATION) 依附性與存在性(of Inherence and Subsistence) 因果性與依存性(of Causality and Dependence) 交互性(of Community)4 關(guān)于模態(tài)(OF MODALITY) 可能性-不可能性(Possibility-Impossibilit) 存在性-非存在性(Existence-None) 必然性-不必然性(Necessity-Contingency)四、量子力學(xué)與實(shí)在性愛因斯坦：“有一個(gè)離開知覺主體而獨(dú)立的外在世界，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)?！?教條的實(shí)在論：所有有關(guān)物質(zhì)世界的陳述都能夠客觀化。實(shí)用的實(shí)在論：確有一些陳述

9、能被客觀化，事實(shí)上，我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)絕大部分是由這樣一些陳述所組成。海森伯：所有哥本哈根解釋的反對(duì)者在一個(gè)論點(diǎn)上都是一致的。在他們看來，回到經(jīng)典物理學(xué)的實(shí)在概念，或者用一個(gè)更普通的哲學(xué)術(shù)語來講，回到唯物主義的本體論，那是值得想望的。他們寧愿回到一個(gè)客觀的實(shí)在世界的觀念，這個(gè)世界的最小部分，就象石頭和樹木一樣，是客觀地存在著的，與我們是否觀測它們無關(guān)。EPR佯謬A. Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen (1935): “Can Quantum Mechanical Description of Reality Be Considered Complet

10、e?”, Physics Review如果一個(gè)物理理論對(duì)物理實(shí)在的描述是完備的，那么物理實(shí)在的每個(gè)要素都必須在其中有它的對(duì)應(yīng)量，即完備性判據(jù)。當(dāng)我們不對(duì)體系進(jìn)行任何干擾，卻能確定地預(yù)言某個(gè)物理量的值時(shí)，必定存在著一個(gè)物理實(shí)在的要素對(duì)應(yīng)于這個(gè)物理量，即實(shí)在性判據(jù)。EPR認(rèn)為，量子力學(xué)不滿足這些判據(jù)，所以是不完備的。定域?qū)嵲谡?local realism)哥本哈根學(xué)派的回應(yīng)玻爾：在生活的舞臺(tái)上，我們不僅僅是觀眾，而且也是演員。 海森伯：于是，基本粒子這種客觀實(shí)在性已經(jīng)離奇地消失了，它不是消失在某種新的、朦朧的或者至今尚未得到解釋的實(shí)在觀念的迷霧之中，而是消失在不再描述基本粒子的行為而只描述我們對(duì)這種行為的知識(shí)的數(shù)學(xué)的透徹的明晰性之中。原子物理學(xué)家不得不服從這一事實(shí)：他的這門科學(xué)不過是人與自然界的論爭的這一無限長鏈中的一個(gè)環(huán)節(jié)，并且不能簡單地談?wù)撟匀唤纭氨旧怼薄?海森伯的小結(jié)近代科學(xué)在它產(chǎn)生初期以自覺的謙遜為其特征；這種謙遜使得各種關(guān)于嚴(yán)格限定的關(guān)系的闡述只是在這些限定的領(lǐng)域里才是有效的。十九世紀(jì)間，這種謙遜大部分喪失了。物理學(xué)知識(shí)被當(dāng)成為關(guān)于自然界總體的論斷。物理學(xué)想支配哲學(xué)家，來自多方的呼聲要求真正的哲學(xué)家必須是科學(xué)的哲學(xué)家。今天，物理學(xué)正經(jīng)歷著一場根本的變革，變革