發(fā)布時(shí)間：2020-09-28 14:37

　　 1935年的EPR論戰(zhàn),引出了定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)完備性之間的矛盾。1935年,薛定諤就把這一矛盾稱為“EPR悖論”,隨后這一說(shuō)法分別被玻姆、貝爾等人采用。貝爾不等式提出至今已經(jīng)有了許多相應(yīng)的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)被稱為是對(duì)矛盾雙方進(jìn)行抉擇的“判決性實(shí)驗(yàn)”。許多物理學(xué)家們希望借助這些判決性實(shí)驗(yàn)在定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)完備性之間作出非此即彼的選擇,希望實(shí)驗(yàn)結(jié)果能對(duì)一方是決定性地支持,對(duì)另一方是決定性地反駁。但是經(jīng)過(guò)這么多年的努力,至今仍沒(méi)有找到這種能夠做出“最后判決”的實(shí)驗(yàn)。不過(guò),在這探尋的過(guò)程中,卻引出了非定域性,量子糾纏等問(wèn)題,而這些問(wèn)題正是量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。EPR這一篇僅僅4頁(yè)的論文,就像一把打開(kāi)神秘寶藏的鑰匙,引領(lǐng)著人們找到無(wú)數(shù)的智慧珍寶。 總起來(lái)說(shuō),過(guò)去70多年對(duì)EPR悖論的研究,主要可以分為兩種進(jìn)路。一種是哲學(xué)的,一種是科學(xué)的。在1935玻爾發(fā)表同名論文回應(yīng)EPR論文以后的十幾年里,對(duì)EPR悖論的討論逐漸上升到哲學(xué)爭(zhēng)論的層面。這一方面是由于當(dāng)時(shí)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制以及社會(huì)環(huán)境的變化,另一方面也是因?yàn)閻?ài)因斯坦等人對(duì)于因果性,客觀實(shí)在等哲學(xué)論題的關(guān)注,尤其是玻爾充滿哲學(xué)意味的互補(bǔ)原理,使EPR悖論披上了厚厚的哲學(xué)外衣。按照這一線索發(fā)展下去就是延續(xù)到今天的關(guān)注量子力學(xué)對(duì)因果性與實(shí)在觀所造成的重大影響的哲學(xué)研究進(jìn)路；另一進(jìn)路是科學(xué)的,1951年玻姆將ERP原文中的思想實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化以后,就為用真實(shí)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)EPR悖論提供了可能性。隨后貝爾不等式以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,逐漸恢復(fù)了EPR悖論科學(xué)論題的身份。在這兩種思路的影響下,EPR悖論問(wèn)題儼然成了一種“實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)”’。 經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間,ERP悖論問(wèn)題不管是在哲學(xué)形而上學(xué)方面的研究,還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的進(jìn)展,都已經(jīng)取得了大量的成績(jī)。所以,如果我們?cè)購(gòu)纳鲜鰞煞矫嫒我环矫嫒パ芯縀PR問(wèn)題,都極有可能演變成對(duì)他人工作成果的簡(jiǎn)單重復(fù),不僅是事倍功半,而且也無(wú)太多意義。不過(guò),經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析考察,我們發(fā)現(xiàn),關(guān)于EPR悖論,還有值得深入發(fā)掘之處,還有另外一條道路_科學(xué)哲學(xué)之路_可以選擇。這個(gè)進(jìn)路應(yīng)該是前面兩種進(jìn)路的整合,它比形而上學(xué)的研究更具有實(shí)證性,比單純的科學(xué)研究更具有思辨色彩,更能體現(xiàn)方法論在科學(xué)發(fā)展中的作用,更符合“實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)”精神。本文中我們將關(guān)注以下幾個(gè)問(wèn)題： 關(guān)于科學(xué)理性與科學(xué)信仰�？茖W(xué)家的理性建立在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之上,他們尊重實(shí)驗(yàn),尊重?cái)?shù)據(jù),所以才有了能量子,才有了光量子�？茖W(xué)家的信仰是建立在其科學(xué)信念之上的,愛(ài)因斯坦相信經(jīng)典力學(xué)的嚴(yán)格因果性,所以愛(ài)因斯坦信仰的是“斯賓諾莎的上帝”。而玻爾的信念是不迷信任何既定體系,時(shí)刻歡迎新的問(wèn)題,新的觀點(diǎn),所以才有了哥本哈根詮釋。 關(guān)于判決性實(shí)驗(yàn)。在以往科學(xué)哲學(xué)界關(guān)于判決性實(shí)驗(yàn)的各種觀點(diǎn)中,我們傾向于以下觀點(diǎn)：判決性實(shí)驗(yàn)具有相對(duì)的判決效力。并且我們認(rèn)為,判決效力相對(duì)性的根本原因在于作為基礎(chǔ)的背景知識(shí)是相對(duì)可靠的、歷史性的,在一定時(shí)代背景下被認(rèn)為是可靠的背景知識(shí),隨著認(rèn)識(shí)的逐步發(fā)展,很有可能就暴露出隱藏在其中的缺陷,雖然背景知識(shí)總是在歷史過(guò)程中不斷被修訂,但永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到絕對(duì)可靠性。那么建立在這樣的背景知識(shí)之上的判決性實(shí)驗(yàn)也不能是絕對(duì)可靠的,所以一直以來(lái)被視為判決性實(shí)驗(yàn)的貝爾類型實(shí)驗(yàn)以及新型EPR悖論類型實(shí)驗(yàn)均不能作為EPR悖論問(wèn)題的終極審判官。 關(guān)于悖論。悖論從字面上講,它意指某種與通常接受的觀點(diǎn)相反的東西�！般Ｕ摽梢远x為從明顯可接受的前提憑借明顯可接受的推理而導(dǎo)出的不可接受的結(jié)論”。悖論的根源在于其看上去合理的前提(背景知識(shí))實(shí)際上是有缺陷的,那么要想解決EPR悖論,就必須找出前提中有缺陷的地方。又由于背景知識(shí)的相對(duì)可靠性,悖論的解決也是相對(duì)的�；羧A德所提出的“定域非分離性”就是從背景知識(shí)中去尋找解決悖論的突破口的成功案例。 關(guān)于思想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)悖論在科學(xué)發(fā)展中的作用。思想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)史上尤其是近代物理學(xué)史上有著很重要的地位,許多偉大的思想都是通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的,因而說(shuō)思想實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)的重要方式,我們稱之為“思想的鏟子”；而科學(xué)悖論,則可以分為由具體理論或?qū)嶋H實(shí)驗(yàn)揭示出來(lái)的悖論,以及通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)而得出的悖論,科學(xué)悖論的任務(wù)是對(duì)科學(xué)理論進(jìn)行檢驗(yàn),揭示理論中所潛伏的深層矛盾,常常是元理論層面上的矛盾,所以我們把科學(xué)悖論稱為“思想的顯微鏡”。有了這兩種得力的工具,我們就可以在科學(xué)的進(jìn)程中,既可以勇敢地進(jìn)取又可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以便修正前進(jìn)的方向。 關(guān)于微觀粒子的個(gè)體性。個(gè)體性問(wèn)題在量子力學(xué)誕生以后變得更加復(fù)雜了。個(gè)體性問(wèn)題從“宏觀物體的個(gè)體性如何具有的?”發(fā)展成“微觀粒子是否具有個(gè)體性?”。微觀粒子(全同粒子)的不可識(shí)別性以及量子系統(tǒng)的不可分離性(自我同一性喪失)使得部分科學(xué)家與哲學(xué)家得出結(jié)論說(shuō),微觀粒子是沒(méi)有個(gè)體性的。我們的觀點(diǎn)則有所不同,首先“不可識(shí)別”并不等于“不可區(qū)分”,前者只是認(rèn)識(shí)論意義上的概念,而后者才是本體論意義上的,所以“不可識(shí)別”的微觀粒子仍舊可以是“可區(qū)分的”。而“可區(qū)分性”是個(gè)體性的一個(gè)充分條件,我們將通過(guò)粒子的“基數(shù)可區(qū)分性”來(lái)論證其仍然是具有個(gè)體性的,起碼是部分的個(gè)體性；然后我們將引申“相對(duì)可分離的整體性”到“相對(duì)可分離的個(gè)體性”,指出量子系統(tǒng)的不可分離性并不等同于絕對(duì)不可分離的那種整體性,微觀粒子仍然保留著自我同一性,也就是說(shuō)個(gè)體性并沒(méi)有完全喪失,而只是弱化到一定程度,顯示出與宏觀物體不同的個(gè)體性。從而也就說(shuō)明量子系統(tǒng)具有弱化了的愛(ài)因斯坦意義上的“定域?qū)嵲谛浴?EPR悖論也就得以消解。 關(guān)于狹義相對(duì)論與量子力學(xué)之間的協(xié)調(diào)。定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)之間的對(duì)立,在更深層次上就意味著狹義相對(duì)論與量子力學(xué)這當(dāng)代最偉大的兩個(gè)研究綱領(lǐng)之間的對(duì)立,因?yàn)槎ㄓ蛐詫?shí)在論是狹義相對(duì)論的核心假說(shuō)之一。對(duì)任何一方的放棄,即使是在情感上都是難以接受的,因此人們?yōu)榱藢⒍邊f(xié)調(diào)起來(lái)消除EPR悖論付出了許多的努力,霍華德所提出的“定域的非分離性”就是最好的表率,而我們則從量子的“弱個(gè)體性”的新視角進(jìn)行協(xié)調(diào)。一方面,量子糾纏與遠(yuǎn)程關(guān)聯(lián)已經(jīng)成為確鑿的事實(shí)；另一方面,量子粒子的“實(shí)在性”并不因之喪失,相互作用仍然是定域的、非超距的。前者是量子力學(xué)家所斷言的,后者則是愛(ài)因斯坦所希望的。因此,將量子力學(xué)與相對(duì)論二者協(xié)調(diào)起來(lái),使它們“和平共存”是大有希望的。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：O413.1;N02
【文章目錄】：
摘要
Abstract
導(dǎo)言
1 量子力學(xué)的發(fā)展歷程
    1.1 普朗克與能量子假說(shuō)
    1.2 愛(ài)因斯坦與光量子假說(shuō)
    1.3 光量子與能量子的關(guān)系
    1.4 玻爾與舊量子論
    1.5 德布羅意與物質(zhì)波
    1.6 波粒二象性
    1.7 海森伯與矩陣力學(xué)
    1.8 薛定諤與波動(dòng)力學(xué)
2 哥本哈根詮釋
    2.1 概率詮釋
    2.2 不確定原理
    2.3 互補(bǔ)原理
3 愛(ài)因斯坦與量子力學(xué)
    3.1 貢獻(xiàn)
    3.2 質(zhì)疑
4 愛(ài)因斯坦-玻爾論戰(zhàn)
    4.1 論戰(zhàn)始末
    4.2 EPR論文
    4.3 科學(xué)理性與科學(xué)信仰的糾結(jié)
5 貝爾定理及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 玻姆對(duì)EPR思想實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)化
    5.2 貝爾不等式和貝爾定理
    5.3 貝爾不等式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.4 量子糾纏
    5.5 非定域性
6 第三代實(shí)驗(yàn)——EPR悖論類型實(shí)驗(yàn)
    6.1 新興EPR實(shí)驗(yàn)
    6.2 EPR悖論的"判決性實(shí)驗(yàn)"是否存在
7 從悖論角度看EPR悖論
    7.1 悖論及其類型
    7.2 悖論的根源與消解
    7.3 有"毛病"的定域性假設(shè)
    7.4 思想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)悖論在科學(xué)發(fā)展中的作用
8 EPR悖論中的個(gè)體性問(wèn)題
    8.1 個(gè)體性問(wèn)題
    8.2 量子系統(tǒng)中的個(gè)體性困境
    8.3 不完全個(gè)體性或"弱"個(gè)體性
9 結(jié)語(yǔ):狹義相對(duì)論與量子力學(xué)相協(xié)調(diào)
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 蘭樺;;EPR系統(tǒng)與財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)應(yīng)用探究[J];財(cái)經(jīng)界(學(xué)術(shù)版);2011年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李嘉慧;大學(xué)物理中的量子力學(xué)教學(xué)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2828909