玻爾整體論思想的內(nèi)容,物理教學論文

玻爾整體論思想的內(nèi)容,物理教學論文原標題：玻爾科學思想中的整體論內(nèi)容內(nèi)容摘要：為了應對挑戰(zhàn)量子力學完備性的EPR論文，玻爾以互補性為基礎，以量子態(tài)表征關系和量子現(xiàn)象為主要內(nèi)容，提出了整體論思想，該思想是其量子力學解釋的一部分，盡管存在一定的模糊性，但在復原論的科學傳統(tǒng)下仍有其獨特的歷史與哲學意義。本文本文關鍵詞語語：玻爾；EPR論文；整體性；互補性整體論的思想早在量子力學誕生之初就有所具體表現(xiàn)出，如德布羅意1927年提出的導波理論就有整體論的影子。1935年愛因斯坦、波多爾斯基和羅林森發(fā)表的著名論文(能以為量子力學對物理實在的描繪敘述是完全的嗎？〕對量子力學的完備性提出疑議。通常根據(jù)3位作者姓氏的首字母，將該論文稱為EPR論文。對此，哥本哈根學派的首要人物玻爾很快給予了回應，他試圖采用整體性來拯救量子力學描繪敘述的完備性。1玻爾整體論思想的提出1935年之前的愛因斯坦-玻爾論戰(zhàn)主要以量子力學的邏輯自洽性為焦點；1935年的EPR論文和玻爾的回應則關注量子力學描繪敘述的完備性。玻爾的整體論思想正是為了應對EPR論文挑戰(zhàn)而構(gòu)成的。EPR論文根據(jù)實在性判據(jù)和完備性判據(jù)，舉例反駁了量子力學描繪敘述的完備性。實在性判據(jù)是指假如在對系統(tǒng)沒有任何干擾的情況下，能夠確定地〔即以概率〕預言一個物理量的值，那么對應于這個物理量，存在著物理實在的一個要素.完備性判據(jù)是指只要當物理實在的每一個要素在物理理論中都有一個對應物，這個物理理論才是完備的[1].EPR論文構(gòu)造了由兩個粒子〔粒子1和粒子2〕組成的系統(tǒng)，華而不實每個粒子的位置和動量都不對易〔x1和p1不對易，x2和p2不對易〕。對于由兩個粒子位置和動量運算構(gòu)成且知足對易關系的算符x1-x2和p1+p2,存在函數(shù)〔x1-x2-a〕，它同時是算符x1-x2〔本征值為a〕和算符p1+p2〔本征值為0〕的本征函數(shù)。這樣，若測得粒子1的坐標x1為x,就能夠通過計算得知粒子2的坐標x2為x-a;若測得粒子1的動量p1為p,就能夠通過計算得知粒子2的動量必定為-p.設a足夠大，也就是講粒子1與粒子2在空間上遠離，使得對粒子1的測量不會對粒子2產(chǎn)生干擾。根據(jù)EPR論文中的實在性判據(jù)，能夠斷定對應于x1,p1,x2和p2存在著4個獨立的物理實在元素。而根據(jù)量子力學，x1和p1不對易，x2和p2也不對易，因而這兩對量中各只要一個獨立的物理實在元素與其對應。愛因斯坦等人據(jù)此推論出量子力學不完備。對此，玻爾很快回應講EPR論文將實在性判據(jù)應用于量子力學問題是不恰當?shù)模瑴y量程序?qū)τ趩栴}中的物理量賴以確定的條件有著根本的影響，由于必須把這些條件看成是能夠明確應用物理實在這個詞的任何現(xiàn)象中的一個固有的要素[1].玻爾以為在不明確測量儀器〔簡稱儀器〕的情形下并不能夠賦予被測客體〔簡稱客體〕以明確的物理屬性，這是由于物理屬性是在儀器與客體等要素所共同構(gòu)成的整體語境中產(chǎn)生的。這樣一來，量子力學描繪敘述的完備性就通過整體性得以拯救了。2玻爾整體論思想的內(nèi)容玻爾的整體論思想是在互補性這一哲學主干上成長起來的，兩者的本質(zhì)是一致的。整體論強調(diào)測量時儀器與客體之間的關系，表示出的是一種量子態(tài)代表關系的觀念。1938年，玻爾還明確提出了量子現(xiàn)象的概念，用于強調(diào)他的整體論思想。2.1互補性玻爾第一次公開提出互補性概念是在1927年的科摩會議上，他以為這是量子力學所需要的新哲學立場。在經(jīng)典物理學中，時空描繪敘述是與因果描繪敘述結(jié)合在一起共同描繪敘述的，而在量子理論中兩者是互補又互斥的。正如不確定性原理所給出的，時空描繪敘述的位置與因果描繪敘述的動量不能夠同時精到準確。緣何互補又互斥呢？這是由于在量子理論中客體與儀器之間的互相作用不能忽略，如在測量電子位置時，儀器和電子以一種不可控的方式互相作用，造成了對電子動量的干擾，使得人們不能在精到準確得知電子位置的同時又精到準確得知電子的動量，即既不能賦予現(xiàn)象又賦予觀察動作以一種通常的物理意義下的獨立的實在性[1].1935年后，玻爾又提出互補性源于實驗布置之間的相互排擠性，強調(diào)在量子力學中必須用到兩種不同的實驗布置，華而不實一種實驗布置允許無歧義地應用位置概念，另一種實驗布置允許無歧義地應用動量概念。測量電子位置的實驗布置不適用于測量電子動量，反之亦然。這樣一來，玻爾把互補性又轉(zhuǎn)用到操作意義上來，強調(diào)兩種實驗布置之間的互相排擠使得不能同時使用時空描繪敘述和因果描繪敘述。玻爾提出互補性是為了給量子力學提供一個哲學的理解框架，而歷史的發(fā)展表示清楚互補性后來確實成為了哥本哈根解釋的核心。玻爾以為，在將經(jīng)典物理學的概念應用于原子領域時存在著本質(zhì)上的限度：它們僅能描繪出物理客體的部分圖像，如波的圖像或粒子的圖像，這些不同的圖像相互補充，分別描繪敘述了量子客體的不同方面。在量子理論中，需要從經(jīng)典物理學單一的描繪敘述方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榛パa的描繪敘述方式，即采用波粒二象性概念。2.2表征關系的態(tài)在對EPR論文的回應中，玻爾訴諸于客體與儀器的整體不可分性，表示清楚了他對量子態(tài)表征關系的立場。對一個系統(tǒng)態(tài)的描繪敘述，不僅限定于被測粒子，而且要包括粒子與所牽涉到的全部儀器之間的關系。這樣一來，量子力學的基本問題就從系統(tǒng)S具有物理量的某個值的概率是多少，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^一個詳細的儀器A在系統(tǒng)S上測量物理量得到某個值的概率是多少。在對EPR論文的爭論中，玻爾和愛因斯坦成認他們的分歧基本上是哲學上的[2].正如EPR論文中實在性判據(jù)所明示的，愛因斯坦堅信僅當一個量能夠確定性地被測量時它才是實在的，強調(diào)實體本身的實在性。而玻爾更看重的是在什么樣的實驗布置下來測量，以為實體只要在關系中才是實在的，只要在特定關系中議論實體才有意義，關系比實體更為基本。在玻爾所代表的哥本哈根學派看來，量子態(tài)僅僅僅是在工具主義的意義上被使用的。實在性扎根于觀察之中，脫離了詳細的測量議論量子客體的物理屬性是不恰當?shù)?。只能在明確的測量語境或與儀器特定關系狀態(tài)下議論粒子及其屬性，絕不