哲学的论文(2)

2020-06-26实用文

  2.论并不能预言一个确定的值

  学家已经发现量子力学的这个方面是难以接受的。薛定谔通过下面的例子说明了这个推论的本质。试考虑一只猫关在一个封闭的盒子内,盒子上有一个用极化晶体遮住的孔,当一束由两个垂直极化分量构成的光射来时,一个分量将被吸收,而另一个分量将通过这个孔,扣动光子枪的扳机,使枪击发,射向盒内的猫。现在有单个光子通过孔进入盒内。按照量子力学,击发枪机,光子(只作为一个整体)有50%的机会通过晶体,进入盒内,把猫射死,即量子力学不允许人们知道这只猫是已经被杀死了还是没有杀死,除非人们打开盒子才能发现猫的死活。

  这个结论是量子力学的一个严格推论。哥本哈根学派把这个结论视作我们所能期望得到的答案,并且相信量子力学告诉了我们所有我们将能知道的东西。另外,这种态度还是一种哲学,亦即是我们关于物理理论应该是什么的信念,这也是爱因斯坦和哥本哈根学派之间争论的根源。

  量子力学的哥本哈根解释由于带给了人们观念上的巨大冲击,也招来很多的反对者。所有对这个解释的反对者在一个论点上都是一致的,他们希望回到经典物理学的实在的概念,回到哲学上唯物主义的本体论,他们希望回到一个客观实在世界观,这个世界的最小部分是客观存在的,与我们的主观意识无关。“然而由于原子现像的本质,这是不可能的,至少是不完全可能的,我们的任务不应该去阐述原子现象应当是怎样的那些愿望,我们的任务只能去理解它们”

  非定域性——量子纠缠 从19世纪末到20世纪初,量子力学快速发展并完善起来,解决了许多经典理论不能解释的现象,大量的实验事实及实际应用也证明了量子力学是一个成功的物理理论。但是关于量子力学的基本原理的理解却存在不同的解释。

  众多的物理学家在自己观点的指引下,对量子力学的基本解释提出了自己的看法,主要有三种:传统解释,PTV系综解释和统计解释。这三种解释之间既有区别又有联系。

  上面讲到三种观点之间,是既有联系又有区别,正是由于各方都坚持己见,才有了著名的爱因斯坦与玻尔之间的论战,量子纠缠才被爱因斯坦以一个悖论的疑问提出。量子纠缠就此提出。 1927年九月,玻尔在科摩会议中首度公开地演讲他的互补原理,由于他采用了大量的哲学语言来阐释互补原理,使大家感到震惊与困惑。当时大多数人对于测不准关系及互补原理的深刻内涵还不大明了。几个星期后在布鲁塞尔举行的第五届solvya会议,包括玻尔、爱因斯坦、玻恩、薛定愕、海森堡等世界最著名的科学家都出席了这项盛会。玻尔在会议中重述了他在科摩会议上的'观点。由于爱因斯坦并未参加科摩会议,这还是他首次听到玻尔亲自阐述互补原理和对量子力学的诠释。

  下面是量子纠缠(非定域性)的具体解释:

  非定域性(即量子非定域性)可定义为[4]:在量子相干尺度内,一个微观系统的性质不仅与所在局域的时空性质有关,而且也与另一处于类空间隔的微观系统的性质或时空的性质有关。这意味着,如果两个微观系统之间具有量子非定域性 ,那么这两个微观系统之间可能有相互作用,也可能没有相互作用,但一定有某种相互关联,关联的具体方式需要自然科学的详尽研究。

  量子非定域性意味着微观世界存在内部时空。在量子力学中,完备本征函数形成了希尔伯特空间(即内部时空),微观粒子是由希尔伯特空间决定的。内部时空不同于外部时空。事物既可以在外部时空运动,也可以在内部时空运动。在一定条件下,外部时空可以反映内部时空的状态。比如,斯特恩-盖拉赫实验表明了自旋的存在,即从原子的空间分布读出内部状态自旋的存在。内部时空决定了量子非定域性或量子纠缠。

  量子力学的著名悖论,爱因斯坦—波多斯基—罗森悖论,即EPR悖论。这是一个思想实验,最终导致了一个悖论,被爱因斯坦用来攻击量子力学的不完备性,结果却导出了一条令人匪夷所思原理,即量子纠缠的超距作用。EPR实验具有非常重要的科学和哲学意义。根据量子纠缠我们可知,在空间上距离很远的具有纠缠态的两个粒子它们之间的作用是瞬时的,超距的。超距作用再一次以更加强有力理论进入了我们的视野,超距这一作用以人类的常识来看是不能理解的在面对理性建立起来的理论却使我们陷入了混乱,面对迷茫的量子力学,我们接受了一个又一个的远离常识的理论,不知是兴奋,还绝望。

  近二十几年来,把实在看成计算的新观念正在形成和发展,这种新观念所代表的思潮就是计算主义, “计算主义不再认为构成世界的基本性单位是实体的粒子,取而代之的是计算或信息流。”这样,计算主义在本体论的意义上为我们提供了一种新的世界图景。令我们惊奇的是,计算主义在对量子力学的解释上又一次展示了其理论的诱人之处。

  “赛格林提出了量子力学的一条基本的概念性原理,即每个基元系统携带1比特的信息。在他看来一个系统只携带1比特信息仅仅意指它只能携带关于一个提问的答案或

  只表征一个命题的真值。” 这样依据这样一条既简单又平凡的原理,赛格林能够说明量子力学中那些最令人困惑的现象。比如在不确定性原理中,我们只能确定一个粒子的坐标或者动量,因为粒子只含1比特的信息,所以我们只能确定一个状哲学论文167620态,而不会再有其它信息去确定另一个状态。赛格林也进一步用这个基本原理对量子纠缠现象做出了解释。

  中国科技大学微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部最近通过实验,成功制备出超纠缠光子薛定谔猫态,纠缠量子比特数目最高达到十个,再次刷新了纠缠态制备的世界纪录。此前的最大光子薛定谔猫态是六个光量子比特的纠缠态,也是这个研究部创造的。同时,该工作还演示了薛定谔猫态在超精细位相测量方向的应用。

  “在经典状态下,一个个独立的光子各自携带信息,通过发送和接收装置进行信息传递。但是在量子状态下,两个纠缠的光子互为一组,互相关联,并且可以在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。量子态隐形传输利用的就是量子的这种特性,我们首先把一对携带着信息的纠缠的光子进行拆分,将其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只需要知道其中一个光子的即时状态,就能准确推测另外一个光子的状态,从而实现类似‘超时空穿越’的通信方式。”。

  纠缠态对于了解量子力学的基本概念具有重要意义,近年来已在一些前沿领域中得到应用,特别是在量子信息方面。相信未来我们借助此技术探知更多的未知世界。 结束语

  作为二十世纪两大科学支柱之一的量子力学,已经使得世界发生了翻天覆地的改变。量子力学还存在科学实在论和科学具论的争论, 但不论结果如何,量子力学都为科学甚至哲学以及我们对这个世界的认识带来的极大的改变,甚至又一次让人类觉得自己终于发现了一条真理。量子力学又是如此完美又充满矛盾的理论,让人既相信又迷茫。在量子力学这条道路上我们将任重而道远。 【参考文献】

  1. 菲利普.弗兰克 著。许良英 译。科学的哲学___科学与哲学之间的纽带。上海 人民出版社。1985年。

  2. 周世勋.量子力学教程[J].高等教育出版社. 2004.

  3. 孟庆伟 科学技术哲学。哈尔滨工业大学出版社. 2006.

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