哲学”.1.微观现象的描述必须引用经典概念按照玻尔的观点:“不管现象超出经典物理解释的范围多么远,对于现象的说明必须用经典术语表示出来.”原因在于:只有经典物理量才是在实验中能够被直接观察和测量的.我们的一切仪器和观测到的实验效应都只具有宏观的性质,它们都必须借用经典概念来描写.因此,为了把量子力学的理论结果与实验进行比较,经受检验,量子力学必须引用经典术语.2.经典描述应用于微观现象有严重困难玻尔指出:“我们对于物理现象的通常描写完全是建立在这样一种想法上的:所涉及的现象可以不受显著的干扰而被观察.”物理现象的通常描述,玻尔称之为“时空因果标示”,即可同时准确给定位置(时空表述)与动量(因果要求)①.然而在原子过程中,出现了新的情况:由于作用量子的整体性或个体性⑧,使“原子现象的任何观察,都将涉及一种不可忽略的和观察器械的相互作用”,或者说“不能明确区分原子客体的行为及其和测量仪器之间的相互作用”,正是由于这一原因,使经典描述应用于微观现象遇到严重困难.3.互补描述是经典描述的合理推广由于微观现象的描述必须引用经典概念,而经典描述应用于微观现象又具有根本局限性,这就形成了尖锐的矛盾.面对这种情况,玻尔在1927年9月科摩会议上指出:“在原子现象的描述中,量子公设给我们提出了这样一个任务:要发展一种`互补性,理论,该理论的无矛盾性只能通过权衡定义和观察的可能来加
以判断.”所谓“互补性”,玻尔解释说:“互补一词的意义是:一些经
典概念的任何确定应用,将排除另一些经典概念的同时应用,而这另一些概念在另一种条件下却是阐明现象所同样不可缺少的.”互补原理的一个重要思想,就是要强调指出经典概念引入的观察条件(经典描述不计观察条件).同时强调要把不同实验条件下所得到的实验结果(它们往往是互斥的)综合起来(不是同时,而是依次),以便得到互补图景的全部,此即所谓互补描述,它是“因果性概念本身的一种合理推广”.4.量子力学给出了互补原理的数学表示量子力学通过把经典物理量算符化并确定了不可对易的代数法则,从而,经过算符化后各种经典物域学概念及概念之间的相互关系获得了自己新的意义和新的特征.它既满足了宏观测量必须引用经典术语的要求,又体现了同一客体在不同观察条件下显示不同图象、共扼物理量测量的相斥性等微观现象的特征.所以,玻尔说:“量子力学形式体系,精确地为互补描述提供了一种适当工具.”
10.互补原理提出的历史意义及其不足
互补原理提出(1927年)至今已有半个多世纪了.回顾历史、展望未来,对于互补原理应如何评价?这里,谈一点初步意见.1.互补原理阐述了用经典术语来处理非经典现象的观点与方法玻尔的互补原理是以作用量子个体化、测不准关系为基础而提出来的,在一定程度上.(从现象的角度),概括了微观世界以波粒二象性为代表的基本特征,在量子力学刚刚诞生,大家对于量子现象的特点还不太理解与习惯的历史条件下,互补原理阐明了用经典
术语来理解、处理非经典现象的观点与方法,拒绝了对微观现象回到作经典解释的试图.在当时的历史条件下,对量子力学的成长与发展起了一定的推动作用.2.突破了拉普拉斯决定论的传统观念在牛顿力学的基础上建立起来的拉普拉斯决定论在物理学与哲学中长期占据统治地位.量子力学的一系列结论:波粒二象性、测不准关系、微观几率性……与拉普拉斯决定论处于尖锐对立地位,如何来认识这一物理学发展形势?玻尔关于应该放弃因果性原理而用互补描述取而代之的观点,使人们的思想为之一新.在与爱因斯坦的争论中,玻尔阐明了测不准关系与量子力学形式体系的逻辑一致性,量子力学理论体系的完备性,澄清了对于量子力学问题的一些混乱思想.所有这些的哲学意义是:突破了拉普拉斯决定论作为因果关系唯一模式的观点,促使人们对因果性原理作广泛认识与研究.在这里,我们需要指出,在早期,玻尔曾经把拉普拉斯决定论与因果性原理等同.这种看法是不对的,受到过应有的批评.后来,玻尔修正了自己的观点,1958年,他在《量子物理学与哲学》一文中指出:“互补性这一较宽广的构架,绝不会导致任何对于因果性这一理想的随意放弃.”现在看来,拉普拉斯决定论,只是因果性原理的一种特殊形式④,而非决定论(相对于拉普拉斯决定论而言)型的因果关系才具有普遍意义.因与果之间,也并不一定就是单向的,可能存在反馈联系而构成复杂的自洽关系.3.把研究局限在“现象”范围,阻碍了量子物理学的进一步发展当人们的认识开始进入微观领域,首先从
现象研究着手,这是允许的.但玻尔一再强调:“在我们关于自然的描述中,目的不在于揭露现象的实在要素,而在于尽可能地在我们的经验的种种方面之间追寻出一些关系.”把物理学的研究局限在“现象”领域,拒绝追求“现象”后面的物质背景,对于波粒二象性的实质、微观几率的来源、宏观仪器对微观客体的作用机制……等进一步发展量子物理的重要问题,均采取了消极、甚至拒绝的态度.因此给人一种感觉:互补原理只是一种解释性的理论,而不是发展性的理论.更由于哥本哈根学派宣称“量子力学是一种完备理论,`已的基本数学或物理学的假设不容进一步修改”,在某种程度上形成了“哥本哈根之雾”⑤,阻碍了量子物理学的进一步发展.4.定域性原理的破坏为揭示星子现象的本质提供了新的研究途径为了检验“隐参量”理论,近十几年来,以贝尔不等式为判据,进行了一系列量子系统远距离的关联实验,这些实验表明:定域“隐参量”理论是不成立的.但是通过对贝尔不等式的进一步分析表明:贝尔不等式主要是以定域性为它的依据,可能与“隐参量”无关.如果这种判断成立的话,那么,对于贝尔不等式的违反,就证明定域性原理的破坏.定域性原理是以相对论为依据的.它的精确表述为:“不存在瞬时超距作用,一客体的真实物理状态,若没有不大于光速的速度传递物理信号,就将不会受空间上与之分离的其他客体的影响.”在有关量子力学完备性问题的争论中,爱因斯坦曾论证量子力学存在着如下悖论:两个相互作用后在空间分离开来已不再相互作用的显子系统,对其中一
个的测量,将会影响另一个状态.由于量子力学允许这一悖论的存在,爱因斯坦曾尖锐地指出:“要么几子力学是不完备的,要么存在超距作用.”
如果定域性原理遭到破坏,那么,某种意义上的“超距作用”就可能存在.这是爱因斯坦与玻尔在争论时都不承认的.但物理学的发展,要求人们对物理学的传统观念进行重新审理.现在看来,现行的量子力学理论似乎允许这种非定域性的作用存在,它具有某种“超距作用”的性质.深入研究这种非定域性的作用,或量子力学的关联性,就有可能阐明测量仪器对于微观客体的作用机制或过
程,有可能阐明测量仪器与测量对象不可分离的原因·……由此看来,非定域性作用的发现(当然还有待进一步证实),为揭示量子现象的本质提供了一条新的可能途径.④最近有人指出,即使在宏观机械运动范围,能严格满足拉普拉斯决定论的也只是比较特殊的情况⑤日本物理学家坂田昌一对哥木哈根学派的批评 11托勒密“地心说”是否是伪科学不是伪科学 第一，神、占星等迷信的成分已经被彻底清楚。
其实，前托勒密的古希腊天文学就已经做到了这一点。托勒密只是将古希腊天文学进行了一次集成罢了。在阿里斯塔克日心说与亚里士多德地心说之间的抗争中，托勒密选择了后者。虽然在托勒密地心说模型中还有一个最高天从而给神留下了存在的地盘，但恒星天以内已经没有了神的踪影。最高天只是科学