解读量子力学,该如何解释量子世界的诡异现象?

宇宙时空 2024-11-17 14:39:52

在物理世界的宏大图景中,量子力学揭示出一个基本的“不确定性原理”。

这一原则是自然界固有的规则,它确定了测量的精度极限。与测量装置无关,这一原则意味着任何对一个系统的测量操作,都会不可避免地干扰到系统本身,导致测量结果出现“不精确”的现象——当你观察它时,你的观察行为本身就改变了系统的状态,进而导致观察结果的不确定性。一切都转化为“观察到的现象”。

在科学的长河中,没有哪个理论能像量子力学一样,引发了如此深远的哲学思考,自其诞生以来直至今日,在其惊人的应用前景中,它始终伴随着激烈的哲学辩论。

对于人类来说,朴素的实在论——这种与我们日常生活经验紧密相连的自然观念,仿佛是生物的本能反应。但在科学领域,科学家们常常需要面对超出日常经验的奇异现象,他们必须依靠抽象的理论才能对所观察的现象作出合理的解释。是理论赋予现象意义,而非从现象中直接归纳出理论。这样,实在论的客观性问题就变得复杂多变,关于观察者之外是否存在一个独立于观察的客观世界,成为一个无法回避的议题。

在量子力学出现之前,科学家们普遍持有两个基本的信念:一是自然现象的发生都有其原因和规律,相同的实验条件总会导致相同的实验结果,这是决定论的因果观念;二是科学理论是对现象背后客观世界规律的揭示,科学的目标在于掌握这些规律并作出预测。

然而,量子力学的出现,从根本上对这两个信念提出了质疑。正如波恩所言:“从量子力学的角度来看,对于任何一个具体的情况,不存在一个可以用来确定碰撞结果的量;但我们同样没有实验证据去相信,原子拥有某种内部特性,足以要求一个确定的碰撞结果……我个人倾向于放弃原子领域的决定论。但这是哲学问题,仅靠物理论证无法作出定论。”

如果物理学家全盘接受量子力学波函数的统计诠释,这就意味着科学预言的确定性被削弱,“就像占卜者一般,我们只能说出一些含糊其辞的话,使得科学变成一个追求不确定性的事业。”反过来,如果我们认为量子力学真实地描绘了现象背后的世界,那么这个世界的神秘性质令人难以置信。反之,若认为量子力学并未描绘现象背后的世界,那么这将彻底颠覆科学家长久以来坚守的科研传统,这正是量子力学带来的哲学困惑之一。

另一个困惑源于量子测量问题。测量结果的概率是数学概念而非物理事实,是测量过程中主客体互动的综合反映,量子力学探讨的正是主客体之间的相互关系和作用。在量子测量中,主客体的界限变得模糊,量子力学不再是纯粹客观的,它还包含了主观的因素。“量子力学的建立,是以放弃对物理现象的客观诠释,以及放弃我们分辨观察者与被观察者的能力为代价的”

量子力学提醒我们,基于日常经验的理解力,我们无法领悟那些根本无法体验的微观世界。量子领域本质上充满随机性,是一个整体性的存在。微观粒子是抽象空间的实体,其演变遵循的是统计性的因果规律。

与此同时,量子力学似乎还告诉我们,物质的真实性存在于观察行为之中,不存在与我们的精神世界并行的独立客观世界。我们所描绘的物质世界,实际上是依赖于我们的精神世界而存在的。量子之间的超距作用,是生命个体意识活动的体现,世界的真实性根植于个体生命的感知与理解之中。

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