量子力學多世界解釋的哲學審視80
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量子力學多世界解釋的哲學審視;賀天平;摘要:多世界解釋是由量子力學“測量難題”出發(fā),基;關鍵詞:量子力學測量難題多世界解釋;太原作者賀天平,哲學博士,山西大學科學技術哲學研;一、引言;)告訴我們,量子系統(tǒng)在兩種情況量子力學正統(tǒng)解釋(;),這使“縮”(測量”成為微觀世界中thecol;、哲學視閾下的‘多世界解釋’問題研究”(10BZ;)和教育部新世紀優(yōu)秀人才支
量子力學多世界解釋的哲學審視
賀天平
摘 要:多世界解釋是由量子力學“測量難題”出發(fā),基于不同視角和方法提出的一種關于整個量子力學的解釋理論。該理論并不是一種單一的解釋理論,而是多種解釋理論的集合,包括相對態(tài)解釋、德·維特理論、多視域解釋、多心靈解釋、多歷史解釋和多纖維理論等。多世界解釋存在著共同的物理框架和哲學基礎,每種解釋在理論綱領和思想內核上又具有一定的獨立性。多世界解釋的理論貢獻一是超越還原論,走向整體論;二是解構二元論,回到一元論;三是消解非決定論,堅持決定論。然而,在量子力學解釋沒有得到最終的確認之前,尋求量子力學在哲學上的合理解釋仍然是一條艱辛而漫長之路。
關鍵詞:量子力學 測量難題 多世界解釋
太原 作者賀天平,哲學博士,山西大學科學技術哲學研究中心教授()。030006
一、引 言
)告訴我們,量子系統(tǒng)在兩種情況量子力學正統(tǒng)解釋(orthodoxinterretation。鹣伦裱煌姆绞窖莼T诜菧y量過程中,量子系統(tǒng)按照薛定諤方程演化,是熵不變過程,其演化方式是決定論和連續(xù)性的;在測量過程中,量子系統(tǒng)發(fā)生突變,是熵增加過程,其演化方式是非決定論和突變性的。第二種演化方式用數(shù)學化的語言),用物理化的語言表述就是“表述就是“投影假設”(波包塌roectionostulate。穑辏
),這使“縮”(測量”成為微觀世界中thecollaseofwaveorwavefunctionacket -pp
、哲學視閾下的‘多世界解釋’問題研究”(10BZX023) 本文系國家社會科學基金項目“
)和教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目“量子力學解釋與測量難題”(KCET080884--
教育部人文社會科學重點研究基地重大項目“當代物理學的語境解釋”(07JJD720050)的階段性成果。
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量子力學多世界解釋的哲學審視
。難以理解而又神秘的物理現(xiàn)象,導致眾所周知的“測量難題”
科學家和哲學家以“測量難題”為核心,,對傳統(tǒng)物理學的認識論基礎作了根本性修正,對決定論、因果論和實在論等問題進行了深刻辨析,這一系列問題構成了)。通常認為,所謂的“量子力學解釋難題”(thedifficultroblemsofinterretation 。穑
①圍繞量子力學解釋,科學界展開了!敖鉀Q測量難題是量子力學解釋的核心困難”
)就曾說過:“(曠日持久的爭論。1對)形式體系的解974年,雅默(MaxJammer 釋……在提出理論之后……的今天,卻仍然是一場空前爭論的主題。(而且因此)
②雅默之后,這場爭論不但……把物理學家和科學哲學家分成了許多對立的學派”。
)的研究,截至2沒有絲毫的緩解,反而愈演愈烈。據(jù)埃里則(A.Elitzur005年,
③比較有影響的量子力學解釋至少有13種之多。
)就是其中最重要的一種。2多世界解釋理論(themanorldsinterretation0 -w。
)通過對7世紀80年代末,羅伯(L.D.Raub2位宇宙學家和理論物理學家的調查
④2發(fā)現(xiàn),58%的學者相信多世界解釋是正確的;003年,美國物理學家泰格馬克
()在一次量子物理學國際會議上作過一次調查,在做出選擇的4MaxTemark0人。
⑤之中有30人支持多世界解釋,遠遠超過對正統(tǒng)解釋的認可。
量子力學多世界解釋是現(xiàn)代物理學重要的研究成果。國外對多世界解釋的研究有兩個特點:一是這些研究都側重于物理分析和數(shù)學方法,少有從哲學視角展開的探討;二是這些研究都是對某個或某類解釋進行討論,尚無對整個多世界解釋理論)的系統(tǒng)研究。國內則少有學者涉獵此領域,目前僅有對德·維特(BrceDeWitt。
理論的譯介。從哲學視角對多世界解釋展開深入研究顯得十分必要。
二、多世界解釋理論的發(fā)展
多世界解釋是由量子力學“測量難題”出發(fā),基于不同視角和方法提出的一種
:CA.Whitaker,EinsteinBohrandtheQuantumDilemma,Cambrideambridegg
,317.UniversitPress2006,p.y。停幔剩幔恚恚澹,PhilosohoQuantum Mechanics:TheInterretationsoQuantum 。穑妗。穑妗
:JMechanicsin HistoricalPersective,New。伲铮颍搿。Γ裕铮颍铮睿簦铮铮瑁睢。祝椋欤澹Γ樱铮睿, 。稹
①②
,Inc.1974,v.p.
beondtheUncertaint?ReflectionsontheInterretationsofAnthinC.Elitzur,③A. yypyg
Quantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅剩幔恚澹螅拢龋幔颍簦欤,atConnectsDifferentInterretations "轉引自Whp
,S.,,ofQuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅浚睿粒牛欤椋簦酰颍模铮欤澹觯幔睿洌危耍铮欤澹睿洌幔澹洌螅眩酰铩。郑幔洌椋螅ⅲ椤
,Quantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅危澹鳌。伲铮颍耄海樱颍椋睿澹颍玻埃埃,.7382.-pgpp④⑤
,《成素梅:《量子測量的相對態(tài)解釋及其理解》自然辯證法研究》2004年第3期。,ColinBruce,SchrdinersRabbits:The。停幔睿祝铮颍欤洌螅铮眩酰幔睿簦酰,WashintonD. ggy。妗
:,C.TheNationalAcademiesPress2004,133..132 。穑
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中國社會科學 2012年第1期
關于整個量子力學的解釋理論。多世界解釋雖然在20世紀50年代末提出,但在20世紀80年代之后才真正興起,其發(fā)展可以分為兩個階段。
。當正統(tǒng)解釋考慮引力問題時,面一是啟蒙與沉默階段(20世紀50—70年代)臨著前所未有的困難。在正統(tǒng)解釋看來,測量結果是由獨立于被測系統(tǒng)之外的觀察者獲得的;當考慮到引力和天文學時,整個宇宙變成了一個系統(tǒng),系統(tǒng)之外什么都沒有了,根本不存在獨立于系統(tǒng)之外的觀察者。這個矛盾引起了當時還在普林斯頓)的關注,他重新考慮量子力學測量理大學攻讀博士學位的埃弗雷特(HuhEverett。
①—)——即多論,于1957年提出量子力學相對態(tài)解釋(therelativestatesinterretation 。鹗澜缃忉尩牡谝粋模型。相對態(tài)解釋認為,不存在復合系統(tǒng)的子系統(tǒng)的獨立態(tài),各“。物理學家惠勒(分支”(相對的”(branches)的存在只是“relative)John)給予相對態(tài)解釋高度評價,并認為“它將徹底改變我們傳統(tǒng)的物理實在Wheeler
②可惜在當時,埃弗雷特的工作并沒有引起關注,十幾年的沉默使其成為“。觀”本③。世紀(指20世紀)保守的最好的秘密之一”
④并指導其學生格拉罕(1967年,德·維特重新提及埃弗雷特的思想,N.
,理解為許多相互觀分支”Graham)做了進一步的推廣。德·維特把埃弗雷特的“)。這樣,宇宙就由“察不到卻同樣真實的“平行世界”(多世界”構arallelworlds p)行為,因此該理論被稱為量子力學多世界分裂”(成,測量則是世界的“slittinpg)。有評論說,“(解釋或多宇宙解釋(德·維特)themanuniversesinterretation。。
”⑤1多世界理論無疑是科學史上曾建立過的最大膽、最雄心勃勃的理論之一。973
⑥將由埃弗雷特年,德·維特和格拉罕編輯出版的《量子力學多世界解釋》一書,
首創(chuàng)、經(jīng)惠勒、德·維特和格拉罕發(fā)展而形成的理論簡稱為EWG理論(Everett-)。Wittraham。裕瑁澹铮颍牵
。德·維特的工作促進了多世界解二是發(fā)展與爭鳴階段(20世紀80年代至今)
①
H.Everett,TheoroftheUniversalWaveFunction,B.S.DeWittandN.Then "iy
,Graham,eds.The ManWorldsInterretationoQuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖,Princeton: 。穑妗,1PrincetonUniversitress973,p140;H.Everett,elativetateR。。樱穑常。
FormulationofQuantum Mechanics,ReviewsoModern。校瑁螅椋悖,vol.29,no.3(Jul" yf。,1957)454462.-pp..A.Wheeler,AssessmentofEverettsRelativeStatefFormulationofQuantum②J o
,ReviewsoModern Phsics,vol.29,no.3(Jul1957)465.463Mechanics, -"ypp.f。、邰
MaxJammer,PhilosohoQuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖,509.。穑穑妗
參見B.S.DeWitt,Quantum。裕瑁澹铮颍铮妫牵颍幔觯椋簦幔簦椋铮睿,PhsicalReview,"、,Ⅲ,。
,vol.160,162,no.5,7(Auust1967)11131148,11951256.。纾穑穑幔剩幔恚恚澹颍校瑁椋欤铮螅铮瑁铮眩酰幔睿簦酰怼。停澹悖瑁幔睿椋悖螅担保罚荩汀。穑穑妗
,S.DeWittandN.Graham,eds.TheManWorldsInterretationouantum⑥參見B. ypfQ
,Mechanics1973.
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量子力學多世界解釋的哲學審視
釋研究的興盛。自德·維特以后,不同進路的解釋理論相繼出現(xiàn)。第一種進路是“)反對德·維特存在許多“視域或心靈”的認知思路。斯奎爾斯(平行世Suiresq界”的說法,認為“世界”只有一個,“測量結果是對‘我’的‘一種’意識抉,)加以概括。與①因此用量子力學多視域解釋(擇”themanviewsinterretation。。
)和羅伊()認為世斯奎爾斯的觀點相類似,阿爾伯特(DavidAlbertBarrLoewer y 心靈”處于一種與“大腦”相聯(lián)系的界不是在測量中分裂,而是測量后觀察者的“
②第二種進)。狀態(tài),提出了量子力學的多心靈解釋(themanindsinterretation。怼。
)將“路是“歷史概念”的認知思路。1歷史”在屬性984年,格里弗斯(Griffiths③以此來)的概念,的意義層面加以拓展,提出“一致性歷史”(consistenthistories
、“討論多世界解釋,“多分支”多世界”和“多心靈”演變?yōu)椤岸喾N宇宙可選擇的歷,從而該理論被稱為量子力學的一致性歷史解釋(史”theconsistenthistor 。
④蓋爾曼()。interretationMurraGellann)和哈托(JamesHartle)在借鑒-M py “歷史”概念的基礎上,繼承費曼路徑積分的方法,發(fā)揚埃弗雷特等人世界有多重選擇的思想,結合杰瑞克(Zeruk)的退相干理論,提出量子力學退相干歷史解釋
⑤也被稱為量子力學的多歷史解釋((,thedecoherenthistorinterretation)the 。稹
①
E.J.Suires,anViewsofOneWorld,EuroeanJournaloPhsics,vol.8, M"qypf。
1987,173;E.J.Suires,UniueWorldoftheEverettVersionof.171he- Tqqpp,Quantum。裕瑁澹铮颍疲铮酰睿洌幔簦椋铮睿螅铮校瑁螅椋悖螅蹋澹簦簦澹颍,vol.1,no.1,1988,20..13" 。穑穑妗。鶇⒁姡模粒欤猓澹颍簦幔睿洌拢蹋铮澹鳎澹,theManorldsInterration,Snthese,Interretin 。住…罚ⅲ穑穑纾。觯铮欤罚,no.2(Nov.1988)213;D.AlbertandB.Loewer,TwoNoCollase195- 。穑穑穑
,,,169InterretationsofQuantum。裕瑁澹铮颍铫姡螅觯铮欤玻,no.2(Ar.1989)186; -"Npp.ypp:HD.Albert,Quantum Mechanicsand。牛澹颍椋澹睿悖,CambridearvardUniversit 。纾
,Press1992.③④
參見R.B.Griffiths,ConsistentHistoriesandtheInterretationofQuantum 。穑停澹悖瑁幔睿椋悖,JournaloStatisticalPhsics,vol.36,nos.1/2,1984,.219272." 。穑穑妗。海羺⒁姡遥拢牵颍椋妫妫椋簦瑁,inSearatedQuantumSstemsConsistentCorrelations pyHistorAnalsisoftheEPRProblem,AmericanJournaloPhsics,vol.55,no.1" 。妗。,,(Jan.1987)17;R.Omnès,LoicalReformulationofQuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅保保 、瘼,Ⅲ,gpp
,,,,JournaloStatisticalPhsics,vol.5354nos.3/41/219889,.893975357382;"Ⅳ, 。穑穑妗。
R.B.Griffiths,Consistentnterretationfuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅螅椋睿酰幔睿簦酰怼。伞。铩。选。眨穑纭。癣
,,Traectories,PhsicalReview Letters,vol.70no.15(Ar.1993).22013304."。辏穑穑穑鶇⒁姡停牵澹欤欤幔欤欤幔睿洌剩拢龋幔颍簦欤,uantum MechanicsintheLihtofQuantum-M Qg,,H.E,Y.M,e,CosmoloinS.KobaashizawauraamaandS.Nomurads. 。ⅲ纾
rd。校颍铮悖澹澹洌椋睿螅铮簦瑁澹常桑睿簦澹颍睿幔簦椋铮睿幔欤樱恚铮螅椋酰怼。铮睿簦瑁澹疲铮酰睿洌幔簦椋铮睿螅铮眩酰幔睿簦酰怼。樱簦幔簦澹蟆 。纾妫穑妗 。椋睿簦瑁澹疲铮酰睿洌幔簦椋铮睿螅铮眩酰幔睿簦酰怼。停澹悖瑁幔睿椋悖螅椋睿簦瑁澹蹋椋瑁簦铮危澹鳌。裕澹悖瑁睿铮欤铮铮耄铮骸 。妗。纾妗。纾
②
,PhsicalSocietofJaan1989,321343;M.GellannandJ.B.Hartle,Classical 。汀 。穑穑穑
,EuationsforQuantumSstems,PhsicalReview。,vol.47,no.8(Ar.1993)" qyppp.y33453382.-
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中國社會科學。玻埃保材甑冢逼
)。奧姆尼斯()高度評價了該理論,認manhistoriesinterretationRolandOmnès- 。。①從此,馮·諾依曼描繪的一張張獨為它是“一個很好的一致性、完備性的解釋”立的、靜態(tài)的照片被改裝成一連串的動態(tài)畫面。第三種進路是“纖維”的認知思路。
②把世界)于1巴雷特(心與世界的量子力學》一書,JeffreBarrett999年出版了《y
,每一個軌道表示一個可能世界的一種歷史,在可能的歷史的態(tài)聯(lián)接成一個“軌道”中闡述概率的測量。巴雷特把這種解釋稱為量子力學多纖維理論(themanthreads -y
),這是多世界解釋的最新形態(tài)。theory
由此可見,量子力學多世界解釋并不是一種單一的解釋理論,而是多種解釋理——相對態(tài)解釋和德·維特理論的相關論文一論的集合。由于最初的兩種解釋模型—
并被收錄在1量子力學多世界解釋》一書中,這些解釋理論之間又存973年出版的《。之后,雖然混”稱為“多世界解釋”在著一定的思想關聯(lián),爾后的研究者便將其“
有多種理論陸續(xù)提出,但學者們仍沿襲這一說法加以概括。
多世界解釋的發(fā)展不僅是一段科學進步史,也是一段哲學理念嬗變史。
首先,多世界解釋的發(fā)展是對形式體系與理論解釋重新審視的歷時研究過程。)和解釋(形式體系(formulationinterretation)都是量子力學研究中概念演化的p產(chǎn)物,然而形式體系超前于解釋已經(jīng)是一個不爭的事實。在傳統(tǒng)觀點看來,對形式體系進行理論解釋就是將理論術語通約為觀察術語,將理論命題還原為經(jīng)驗命題,將語形系統(tǒng)演化為語義系統(tǒng)。
埃弗雷特和德·維特并沒有因循這種傳統(tǒng)的理念,而是宣稱“自己的形式體系。多世界解釋根據(jù)一些確定的預設推演出確定的結果,這一過本身派生了它的解釋”
程是每個人都可以自行核對的。因而,量子力學解釋變成了科學的一部分,不再是玄學的空談。與哥本哈根解釋相比,多世界解釋具有更多的可推演性表達和技術性內容。然而,埃弗雷特和德·維特的主張并沒有獲得學者的一致認可。巴倫泰因就,充其量只能“認為,EWG理論是“沒有根據(jù)的并且是會使人誤解的”提示”某種解釋,因為一種形式體系的語義學永遠需要一些特殊的解釋性假設。面對責難,德·維特也難以說服對方,后來不得不把這項任務交出由將來“某個有魄力的分析。哲學家來完成”
“——德·維特理論———多視域解釋———多心靈解釋———多歷史解釋相對態(tài)解釋—
———多纖維理論”的發(fā)展,伴隨著形式體系與解釋的更迭。尤其在解釋方面,經(jīng)歷——宇宙———心靈———歷史———纖維”的演變。多世界解釋的發(fā)展重新審視了“態(tài)—
參見R.Omnès,ConsistentInterretationofQuantum Mechanics,ReviewsoModern" 。穑妗
①
,,Phsicsvol.64,no.2(Ar.1992)339382.-ppp.y
effreAlanBarrett,TheQuantum。停澹悖瑁幔睿椋悖螅铮停椋睿洌螅幔睿洹。祝铮颍欤洌螅希妫铮颍洌孩趨⒁姡省 。妗
,1heOxfordUniversitPress999;J.Barrett,TSinleindandManinds 。汀 。停纾
,,(VersionsofQuantum Mechanics,Erkenntnisvol.42,no.1Jan.1995)105.89" 。穑穑
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