“双波包”与易哲学——关于量子力学的一种本体论诠释

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/29 00:19:01
“双波包”与易哲学——关于量子力学的一种本体论诠释
康灵童
http://hps.phil.pku.edu.cn/viewarticle.php?sid=374&st=40
1引言
近年来,许多人著书立说,认为当代物理学与东方哲学之间存在着某种相似性。在本文中,作者将着重讨论它与中国哲学,特别是易哲学的共同点。易哲学主要源出于《易传》,该书是约在公元前3世纪编成的,传统的看法是由儒家编纂的,但从它的内容来看应该推测是由道家编纂的。
简单地把量子力学与易哲学做直接的类比,只能给出它们之间相同性的肤浅描述。为了把这种无定形的直觉变成为一种有价值的、具有透彻性的思想,必须要在本体论的层面上对二者进行深入的分析比较。本文作者试图在这一工作的基础上,融合量子力学与易哲学这两方面的思想成果,建立起一个崭新的哲学观,这一哲学观将会较好地对量子力学做出哲学上的诠释,同时也包含对易经哲学中的主要哲学思想进行科学化与形式化的转变。
2量子力学的本体论表述
2.1玻尔的哲学观
从经典物理学到量子力学,这一过渡对物理学观念产生了深远的影响。现在人们已清楚地认识到,经典物理学的原理仅适用于有限的范围,而且只是一种近似。经典力学的标准哲学诠释混淆了物理的现象与本体论的概念,并且与量子力学是不相容的。
尼尔斯·玻尔是在量子论出现时期的一位偏好哲学的著名物理学家。他对量子理论引起的哲学问题进行过深刻思考。玻尔关于量子力学的哲学观既深刻又有局限性,这源于他的方法学。他的方法学的中心部分是关于物理学概念体系的分析。他尖锐地指出,西方本体论的概念是对经验现象产生的概念体系的不适当的外推。玻尔的哲学观的局限在于,他的方法学过份强调了物理学中的经验基础而忽视了他分析中暴露出的量子力学含有的思想体系的内涵。
在他著名的科莫演讲中,玻尔陈述了量子论的基础:或许可以用所谓“量子假设”来表述,即一个基本的不连续性或更确切地说是分立性,存在于任何原子过程中。这对经典理论来说是完全陌生的,这一分界以普朗克的量子运动为标志。据此,他做出以下结论:量子假设表明,有关原子现象的任何观察,都不可避免地包含观察者与观察媒介的相互作用。
2.2相互作用原理
当然,玻尔自己很小心地避开了本体论的话题,也拒绝提出任何本体的假设,因为这样的假设违背了他的方法论的原则。虽然如此,因为上面说过量子力学包涵着新的思想材料,我们可以看见他的立场很含蓄地赞成了本体实体的存在。这是因为他的立场既要把观察描述成一种相互作用又要把在不同实验条件下对同一被观察物得出的现象的描述,作为对这一被观察物的互补性的信息。
需要一种新的本体论的原则,来描述本体与现象之间的关系。这个原则可取之于两个来源,一个是玻尔对观察与相互作用的观念;另一个是假设现象是本体与观测仪器相互作用的结果。这导致了相互作用原理:
现象是由于本体与观测媒介相互作用的结果。
相互作用原理将全面的现实分为两个领域:一个领域是本体现实,它与实验媒介相互作用,这一现实是独立存在于相互作用之外的;另一领域是指相互作用的结果,这是被称为现象的现实,相互作用使得这一现实可以被实验所感觉到。从这一理解出发,本体论的中心问题是探索这一本体现实的性质。
2.3通向本体论的三个步骤
建立量子力学的本体论哲学体系可以分为三个步骤。第一个步骤是给出这一概念的形式化的数学结构。薛定谔方程中的波函数概念是量子力学的中心形式化概念。玻恩的几率诠释符合了使波包与实验统一起来的需求,但是创造一个本体论的独立实在的概念需要完全不同的方法。由于薛定谔方程可以用来描述观测之间的真实变化过程,而符合薛氏方程的波包的量子力学的干涉有物质的结果,所以本文作者认为,薛氏方程所描述的波包概念是一个比较合适的用以建立本体论概念的形式化概念。
第二步,我们必须考虑,假如有实体满足该描述,为了真正的存在,它们还要满足什么样的其他条件。在目前情形下,我们必须考虑波包应具有怎样的本体性的性质才能得以存在,这即是说一个单独的波包不能做一个本体实体,我们必须考虑要加上怎样更多的性质去构成一个完备的本体实体。这一考虑的结果将会给波包一个实在性的诠释。具有波包的数学结构的真实存在,将与我们通常所认为的自然实体有着截然的不同。这一诠释需要一个全新的概念体系的框架。因此,诠释的问题,便是在波包的数学结构基础上,创造一个全新的范畴体系,来表达一个合适的本体实体概念。这一概念必须承认,实体在孤立时是非局域性的,而当与一个实验媒介发生系列相互作用后,便会成为局域的。根据这一要求,本文作者提出一个新的概念就是“双波包”的概念。双波包由正弦元波包与相调节子波包构成。这些概念将在下一章节里加以阐明。
第三步,是要建立一个普遍的哲学体系,使我们能够理解现实的一切,它将包含而又超出我们一开始所讨论的所有科学问题。这将导致对精神一类性质的问题的哲学探索,以及对双波包体系的哲学上的思考。后一问题是本文的主要重点,并将在“3”讨论,出于适当的动机,将在“2.5”对精神和意识问题做出一个粗略的描述。
2.4双波包
本体实体必须是某种真实波包,从而波包的形式体系可以用来描述它。构成这一波包的波可以认为是一组单色正弦元波。这样的波包是量子力学的群包的本体论的诠释。它所组成的各个单色正弦波不是真正的本体实体,但是为了构成真实的波包,它们必须具有一种似实非实的存在性质。它们没有现象上的存在,是因为它们自己本身不能有量子力学的干涉从而产生局域化而被观测到。可以说本体实体的原料不是正弦波而是正弦波之间的量子力学的干涉。
构成这波包的波,必然有很复杂的相互关联,这样波与波之间的干涉才能建立并保持下来。进一步,它们还必须具有一些特别的性质来造成它们的粒子现象。如果粒子现象是由于波包里的波之间的干涉被重新调节而形成的一个极限小结构,那么,这就可以用相关联的重新调节来解释群包的塌缩,就是粒子的出现。所以,在波包形成与塌缩时,便会通过相关联来建立或调节构成波之间的干涉。
在量子力学中,没有任何力可以在波包中调节一个单独的元波。所有的量子力学的力都表现于不可分割的基本粒子之间,不表现于一个基本粒子之内。因此,本文作者认为本体性的干涉实际上是通过一种比量子力学的力更复杂精巧的调节来实现。借鉴电磁相互作用与强相互作用中的光子与胶子概念,可以把这些干涉相应地解释为一种本体性的实体,即所谓的相调节子,因为它调节正弦元波的相位。
为构成一个波包,一大群的相调节子必须一齐配合起作用。所以,我们提出这大群调制子构成一个调节波包。没有相调节子来调节一群正弦元波,这群正弦元波就不能构成一个波包。因此正弦波包的存在依靠着相调节子波包的作用。所以本文作者认为,一个基本的本体实体,是由一对双波包构成的,它包含密切相关的正弦元波包与相调节子波包。双波包概念是建立在形式化量子理论基础上的本体论的中心概念。
2.5精神与意识
相互作用原理和双波包的本体论提供了一个基础,可以用来建立一个关于意识的解释性体系,而这一点用其他的量子论诠释是无法达到的。首先,我们利用相互作用原理把意识经验解释为本体现实与经验媒介、我们的感官相互作用的结果。这样的相互作用的概念是由相调制波包的相互作用的概念扩展而来的。其次,双波包的本体论让我们可以假定相互作用是相调节子波包,而非量子力学的群波包。因此,意识是本体实体的相调节子与人类的器官的相互作用结果。意识现象与它的相应本体现实分子的关系,与物质实体与它的相应本体现实分子的关系类似。当然,在进入相互作用中的本体现实分子的性质必须被诠释为如下两种不同的情形:进入物理作用的是正弦元波包,它是量子力学的群波包,可用薛定谔方程描述;有意识现象做结果的是相调节子波包,它不能用量子力学来描述。但是只是通过量子力学概念体系就能够发挥这个概念。在这两个范围内相互作用必然有性质上的不同。在物质的方面相互作用是波包的塌缩。在意识的方面,可以类似地称之为相调节子波包的塌缩。可是由于我们没有一个关于相调节子波包的决定性概念,这样说必然依旧相对地不明朗。无论怎样,这种概念在区分相互作用的来源与结果上有着重要的用处,正像在量子力学中一样。正如物质实体是现象,意识也是现象。它是本体实体与人类的器官的相互作用的结果,就像量子力学的粒子是本体实体与观察媒介的相互作用的结果一样。
现在,我们有了一个关于精神哲学的全新的概念体系。我们可以称其最高范畴为相调节子领域中的“心”或“灵”,它相应于传统上西方哲学对心与灵的理解。但我们必须注意,传统的解释有严重缺陷,因为人们把关于心和灵的本体的因素与意识的现象的因素混淆在一块了。现象的因素必须从本体论概念中抽出来,归到现象性的自我,即意识。心或灵概念中剩下的本体论的内容应该被诠释为一个相调节子波包系统。进一步地,相调节子除在解释量子力学的现实诠释上有重要作用外,它既给心以自然诠释也使心的概念自然化,并将它扩大到整个自然界。
总之,量子力学的双波包本体论使本体实体与现象实体之间有了本质上的区分。现象实体是本体实体与经验媒介相互作用的结果。本体实体与现象实体,都各有两个领域。现象实体的两个领域是意识和物质实体。本体实体的两个领域是物质的正弦元波包和非物质的相调节子波包。
3中国的本体论与量子力学
3.1双波包的本体论与西方本体论概念
现在我们必须把我们的注意力转向建立一个解释现实的普遍的哲学概念体系。纵观西方哲学概念,没有类似双波包理论的。西方哲学有二元论的传统,其中以笛卡尔为最。但是二元论与这里提到的双波包的二元性有根本上的不同。在二元论中,物质与精神两个领域是截然隔离的。这就是说,物质与精神这两个领域中的每一个别的实体,都有着独立的本体的存在。但是在双波包理论中,正弦元波包与相调节子波包只能互相关联地存在以构成独立存在的真实波包。在这里要强调,由逻辑观点来说正弦元波包与调节子波包是先于存在的,但它们本身不是这一本体论的真实存在,仅仅是构成真实存在的某种前提性的东西。
3.2双波包本体论与阴阳
笛卡尔的二元论深刻地影响了现代西方哲学和科学,但双波包本体论与它在结构上是完全不相同的。与双波包类似的本体论却主导了中国哲学近2000年,这就是易哲学。这种哲学根源于阴阳的原理;阴阳是《易经》中有关变化过程的东西。在阴阳及其变化的观念基础上形成了《易传》的宇宙论体系,这是此后所有哲学的基础,也是此后大多数儒家的本体论的基础。
阴阳的概念,来源于对自然现象中呈现的对立两方面的观察,并认为这是自然界存在与运行的基本动力。例如,男人与女人的对立被认为是产生生命与维系自然物种的力量。光与暗、热与冷代表循环变化的动力。当《易经》演变成为一个哲学体系时,阴与阳便成为本体论上的二元性的宇宙的原则。
这就是双波包与阴阳之间的类同之处。纯的阴与阳可以被认为是正弦元波与相调节子波。正弦元波与相调节子波单独地并不构成真实的存在,只有它们的混合交织才能构成波包,波包又构成双波包,就是构成真实实体。这十分近似于对阴阳的本体论解释的原理。阴和阳并不单独构成真实世界。自然中没有任何东西是纯阴或纯阳的。所有存在之物都是阴与阳相互交织的杂交体。本体现实是由两个不同的似实非实的领域组成,这两个领域的成分本身又不是真实的实体。这一命题是两者比拟的核心;但这抽象命题在两种不同的体系中却有着两种不同的具体内容。
3.3复杂性的两个层次
在《易经》体系里,八卦有三爻,六十四卦有六爻,别卦由两经卦组成,这是另外一项类比的根据。在双波包本体论与《易经》哲学中,真实存在的基本成分都是由两个部分组成:一个双波包包含了正弦元波包和相调节子波包,而一个有六爻的别卦是由二个有三爻的经卦组成的。这便产生了两个层次上的现象的复杂性,在《易经》中这一点被十分清楚地阐明了。把这一点应用到双波包情形上,对于一个深刻的哲学问题会产生十分有趣的观点。
《易经》把现实组成描述为两个阶段,其中基本的具体物象是由有三爻的经卦结构揭示出的,而事件以及关于变化运动的规律是由有六爻的别卦的结构揭示出的。《易传·系辞传》说:“八卦成列,象在其中矣。因而重之,爻在其中矣。”
从双波包实在论的观点看,不同程度的复杂性的区分是十分有意义的。但是把这种区分看成是现象与变化之间的不同是错误的。最好是区分两个不同层次的复杂性的现象的领域,每一个层次又包含了相应的变化规则。
在20世纪,好多西方哲学家试图将意识现象归并到物质现象,两个层次的复杂性对这个归并方案导致了一个既新颖又深刻的观点。这一方案对西方的唯物论哲学家们一直是一个难于应付的问题。“现象”这个概念,在普通语言中,比在经典物理学中,是丰富多了。现象的本质在物理上处理为位置与动量这些东西,但是对某种层次的现象的彻底性的分析,并不适合去解释有目的的行为与主观经验这类现象。
使复杂性的层次性原理适应双波包理论的概念体系便会产生以下的解释。正弦元波包与物理中的物质联系在一起,相调节子波包与意识联系在一起。物理学的原理仅仅是作用在整个现象范围的一部分;而作用在这个有限的物理范围的原理比之作用在整个现象现实的原理要有限得多。任何包含人在内的变化必须包含相调节子对正弦元波的影响。这表明,物理只是现象现实的一部分的描述,在目的性可以被概括进描述之前需要引伸到相调节子范围。
双波包理论与易哲学的两种复杂性的二层次的原理有两个重要不同的地方。第一,组成《易经》的六爻别卦与两个三爻的经卦的性质是一样的,但是,组成双波包的两个成分是不同的,互补性的。第二,在《易经》的体系中阴阳的互相交织组成三爻经卦,经卦是独立的真正的现象,阴阳是现象界的原始原料,可是,在双波包理论中,正弦元波包与相调节子波包不是真正现象,只是现象界的原始原料,现象界是由它们的交织构成的。
3.4关于自然概念的含义
自然的含义在西方科学中与在易哲学中是不同的,在西方物理学中,自然是与能测量的自然属性联系在一起的,例如位置与动量,所以意识与目的的范畴被完全排斥在外。西方方法学的优点在于分离测量过程,这使得科学得以诞生。它的缺点是丢弃了现实中的一个十分重要的部分。
孕育了科学的哲学背景现在却成了它的绊脚石,因为它使科学与一个包括意识在内的全面世界不能相容。量子力学把经典物理的物质的本体论粉碎了。我们应当更进一步,希望能在量子力学的体系中发掘出能包含目的性在内的关于自然的观念。《易经》的一种方法做到了这一点,难以为西方的想象力所接受。双波包的本体论也做到了这一点,它是以科学哲学的理论方式来叙述的。
基于这一观点,可以得出结论:自然的概念应该包含目的性。物理学不包含它的原因在于它是限制于双波包的正弦波包的范围。双波包的哲学体系的相调节子波包却潜在的蕴涵了目的性的因素。这样自然化目的性的结果相似于《易经》的自然概念。可是在易经的体系中,三爻的经卦跟六爻的别卦都有目的性,不过是两个层次的。物理学的伟大成就证明自然界有一个非目的性的层次。这表明,在这个方面双波包理论的二层次的结构比《易经》优越。
3.5道的三个层面
关于自然的广义概念中,易经哲学强调一种整体性的原理,其中一个抽象的单一的自然的规则“道”可以在自然界中不同的实体与结构中有不同的表现。《易传·说卦》中说:“是以立天之道,曰阴与阳。立地之道,曰柔与刚。立人之道,曰仁与义。”道的三个自然层面可以解释为,一个统一的规则概括了物理、生命和目的性过程。这一点与西方的观念截然不同。西方哲学家对此进退两难:要么把目的性现象看成是物理过程;要么把物理过程看成是目的性现象;要么认为二者是完全地不相容。为了把这一统一的原理引进现代的西方科学框架中,需要对非决定论与目的性做出新的解释,这将给予它们一个共同的基础核心。
3.6非决定论
双波包的本体理论既可以把自然的概念由物质现象扩大到意识现象,也可以对非决定论提出新的解释。在量子力学中,从决定论转换到非决定论,不会给出更深的哲学意义。
这是因为,量子力学不过是简单的而已。如果能给出一个物理上的解释,一个选择可以怎样从一些可能性中做出,那么在量子力学观念上这将不是非决定论了。可是相调节子的假设提出选择过程在量子力学描述的领域之外受到影响。
在双波包中,正弦元波包领域与相调节子波包领域在本体论上是截然分开的。相调节子波包对一个事件的影响,从本体论上而言,是在量子力学描述范围之外的。所以,这样讲并不矛盾:在物理上是非决定论的,但在更广的整个现实范围里却遵从某一选择。在这一意义上,物理现实只是本体的现实的一个部分而量子力学是它的完全性描述。这意味着,量子力学在玻尔与爱因斯坦争论的意义上是完全的,因为在它的范围内它是完整的;但在一个本体论的意义上说,它又是不完全的,因为它只是描述了本体现实的一个部分而已。
在单个粒子的量子体系中,选择由相调节子波包所决定,它从由波函数塌缩而致的可能性中做出选择,而这一塌缩过程在标准的量子力学看来是纯随机的。在两个粒子的情形中,例如在贝尔实验中所描述的那样,两个粒子的量子力学的干涉纠缠在一起以至两个事件的结果是相干的。这两个粒子的相调节波包也纠缠在一起了,这是一些相调节波包构成复杂组织的根据。在更复杂的系统中,相调节子波包之间的相互关联变得更强,逐渐地导致了生命、行为、意识和目的性。在更复杂的系统中,选择变得更复杂,更有效。量子力学的可能的观察结果的选择变为完全目的性的自由意志过程。这需要建立一系列的新概念,量子力学的选择是其中一个极端,自由意志是另一极端。这一系列新生的概念可以延伸至包括意识与目的性,覆盖所有层次,而且必须在双波包的基础上给它们自然的诠释。
3.7目的性概念的广义化
在这一诠释下,相调节子在十分复杂的物理体系中于不同层次上发生作用。第一,它们有着纯物理的功能,用以调节正弦元波构成真实实在,也作为最基本的选择。第二,在包含生命在内的十分复杂的物理体系中,从无生命物质到生物体的构成过程,是一个更高级的规则;这是由相互关联的相调节子所构成的。最后,考虑到人类行为的适应性和意识以及目的性的出现,更高级的相调节子过程必须构造出来。
在现代科学思想体系中,关于现象过程的三个层面的特性可以概括为一个单一的普遍的规则,它实现并应用在不同的形式中:物质实体的存在与稳定;生命从物质中演化出来;目的性行为从生命中产生出来。除了语言上的不同外,这一规则与道的三个层面的特性有共同之处,它们都给出了自然的一个图景,并且都强调一个单一的规则作用在不同的体系中,体现出不同的特性。
4结论
通常对东方哲学与现代物理学之间的相似性所做的论述仅仅有微小的价值。应当努力去构造一个全新的概念体系,这个体系从东方哲学与现代物理学两方面吸取营养并加以综合与改造。基于量子力学中某些最具革命性的观念,本文作者构造出一个关于量子论的本体论的诠释。这一本体论诠释与易哲学在某些方面显示了共同性。双波包本体论的概念体系融合并深化了科学与易哲学的概念因素。它对易哲学思想赋予科学概念体系的表述,也对科学观念赋予本体的含义。这样,双波包本体论从两方面吸取观念并加以转化,融合成一个统一的本体论图像。
道,佛,上主(波函数塌缩,波粒二象性)
道:道生一,一生二;二生三,三生万物。即“无中生有”“真空生妙有。
“道” 与“一”是绝对一体无分的虚无,是无形无象无名无状的不可说状态。心生分别产生了“二”,有了“二”,即有了阴阳相对。有了阴阳相对中的交变“三”,有了“三”便有了后天有形有象有名的相对存在。即世人生活的现实世界。
佛:认为一切事物有断的时候不对,一切事物有常的时候也不对,走中道,中观就明白了,无所谓断啦常啦,因缘聚合了事物就出生,因缘分散事物就消散了,一切犹如幻境。 佛法,智慧第一。般若就是智慧,以智慧关照一切,观一切事情都如幻,现在好像是有,实际上它经常在变。能观到一切如幻,就什么都放下了,这就是看只是看,听只是听,闻只是闻…只是看着它,不为之起心动念,就是行。佛法借假修真,由假入空,待到一定境界自然能从空出假。
奇迹课程:凡是真实的,不受任何威胁。凡是不真实的,根本不存在,上主的平安就在其中。奇迹课程中的上主,真实,实象,就是一种不可说状态。“所谓实象,即是非相,是名实象。”实相即是无相。课程结合了心理学和佛法,非常好的利用了潜意识的知识和催眠的技巧“正念是一种习惯”非常适合现代人,课程将人的基本情绪分为爱和恐惧。上主的境界是绝对的一体无分的虚无,无中生有,一念诞生,这一念其实毫无大碍,但是分别心接着产生了,于是引发恐惧,恐惧导致逃避导致自我保护--投射,于是娑婆世界形成了。依照奇迹课程的理论,整个世界都是我们的投射,世界里的每个人每件事每个物每样东东都是我们自己,我们会投射出如此苦痛的世界是因为恐惧,于是课程的主题明了了,宽恕,先是透过世俗的宽恕,宽恕自己投射出的一切便是宽恕自己,唯有宽恕才能得到救赎,修行到一定境界,体验到自己确实只是在梦里,我们必定会明白那些需要宽恕的人,事都是虚幻的,所谓的宽恕也根本无从谈起,一切都未曾发生,你完全不需要去宽恕根本没有存在过的人和事,此刻,真正的“宽恕”便发生了。所谓回归天乡,在佛家来说就是成佛,涅盘,在道家来说就是成道。
波粒二象性:波和粒子。前者的典型例子是光,后者则组成了我们常说的“物质”。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。通过粒子的波动性质我们可以得知,所谓的物质世界就是能量的世界,整个宇宙是一个能量场,所有的一切都是一体的。然而这一体如何会变成这样貌似独立存在的各种客观现象的呢???分别心。
波函数塌缩:量子力学描述微小颗粒(一般来说是电子)采用的方法是波函数。 用来描述电子在空间分布的概率。 量子力学描述物体在空间内有一定的概率分布,我们在测量之前不知道该物体到底在空间的哪个位置, 也就是他是无限的可能性,但是一旦测量了,比如说测得该电子在(x,y,z)位置,电子有了准确的位置,它在该点的概率为1。其他点的概率为0。那么就说,该电子的波函数在你测量的瞬间塌缩到该点。这在量子力学中是一个假设,现在还没有定数,但是这种假设与道,佛,上主可谓共鸣了。
所谓测量就是心的干预,我们测量之前不知道电子在哪,测量之后不知道测量之前电子在哪。测量导致波函数塌缩。我们心的干预造就了客观现象,而这个客观是由我们造出来的。这种干预就是分别心。粒子的波动本是自由的,因为心的干涉而瞬间塌缩到某一固定点,粒子的自由运动被意识干涉,被确定,聚集,组成客观的物质,比如自己的身体等,我的东西,别人的东西,山河大地等,还有各种物质,正是这分别心造就了这样一个个“仿佛”各自独立的外在客观现象。根据量子力学来理解佛法,不究竟彻底,科学家发现还有比粒子更小的夸克,也发现还有比夸克更小的。。。所以只是用来做个粗略比较。缘起性空,仅从粒子的波粒二相性,波函数的塌缩来看,我们就能明白心与粒子之间的关系,佛教我们放下分别心,不要执着,心生则种种法生,心灭则种种法灭。
物质波与波函数(5.1)
(一)、艾弗雷特的多世界解释
多世界解释由艾弗雷特首创,见于艾弗雷特1957年《宇宙波函数理论》的博士论文中,称作“相对态解释”,虽然得到了他的老师惠勒的支持,但并无多大学术反应。尘封了十几年以后,才又经过德威特、艾伯特、洛克伍德等人的发展,形成了今天较有影响的学术流派。量子力学多世界解释又称为EWG理论。理论缘于量子力学哥本哈根学派的量子测量困难。困难的实质在于,标准量子力学形式体系不能提供被测系统与测量仪器之间相互作用的完备而精确的描述。测量过程中的“波包塌缩”有违相对论的要求。
解决量子力学测量难题,艾弗雷特认为有五种可选方案:
1、宇宙中只能有一个观察者(比如上帝)能引起“波包塌缩”;
2、限制量子力学应用范围,比如不能应用于接近于宏观尺度的系统,包括观察者和测量仪器等;
3、限制波函数描述的有效性,即把观测的有效性限制在观察者A与被测系统S之间,对组合系统A+S的观察者B失效,以此截断无限长仪器练讨论;
4、采用系综观点,放弃波函数对系统完备描述的主流认识;
5、假设量子力学具有普适性,放弃经典力学的独统地位。
艾弗雷特假设纯粹波动力学对所有物理系统都有效,它能精确描述宇宙的物理状态;波函数是物理实在,量子测量是一个没有“波包塌缩”的自然过程。赵国求则认为,“放弃点粒子描述,采用曲率模型”是艾弗雷特之外的第六种可选方案。这就是量子力学曲率解释。曲率解释将证明,量子测量是一个没有“波包塌缩”的自然过程。稍后,我们将专文讨论。
多世界解释旨在寻求一种量子力学诠释体系,它不仅要消除对经典的(宏观的)观察装置或外部(最终的)观察者的需要,而且还要消除对形式体系作先验操作解释的需要。这一理论的独特之处在于,EWG明确宣布,那种认为物理世界在许多宏观可能性(含于展开式之中)中作出一个具体选择的看法,只不过是一种幻觉,不存在“可能态”向“现实态”的跃迁;这些可能性是全部实现了的,根本没有发生什么“波包塌缩”。 艾弗雷特认为,测量中是观察者的状态分裂成了同时存在的各种本征态,这是一种真实的并存记忆系列,不同的测量结果,表达宇宙彼此独立的真实“世界”之一与记忆储存的吻合。细而言之,测量中被测系统本身不会跳跃、塌缩,每次测量,出现一个确定的测量结果,观察者大脑状态就分裂一次,将记忆中的事件与测量结果对应,获得一个经验感知。这是一次主观表象过程。不是被测系统因测量而“跳跃、塌缩”,而是人脑的认知在“跳跃、塌缩”。玻姆认为,这不是在解释宇宙,而是解释我们对宇宙的认知。
根据艾弗雷特的阐述和德威特的总结,量子力学多世界解释的基本点可概括如下:
(1)、量子力学的数学形式体系是完备的,不需要给它增添任何形而上学的内容。
(2)、不需要引入外在的观察者,不需要上帝的存在。
(3)、谈论整个宇宙的态矢量具有物理意义,宇宙态矢量概念在物理学上是必要的。
(4)、这个宇宙态矢量从不塌缩,作为整体的宇宙遵循严格的决定论。测量中是人脑的认知在“跳跃、塌缩”。
(5)、尽管实验观测装置的各态历经特性得到了量子力学统计解释内在一致性的严格保证,从根本上说,这一特征并不是绝对必要的。
(6)、不需要对量子力学的形式体系作先验的操作解释,统计解释不再被认为是先验的,多世界解释与通常解释之间是元理论与理论的关系。所谓元理论,是“指量子力学的数学形式能产生出它自已的解释”。证明元理论必须回答:量子力学中的概率如何从它的形式体系中出现;若认为系统的态不塌缩,那么,如何使理论与实在对应。量子力学曲率解释对上述两方面都做了详细论证与讨论。
(7)、独立于人的经典实在是不存在的,我们必须对通常的实在观念作彻底的变革。宇宙本是一个观察者参与着的宇宙。宇宙态函数包括被测对象、仪器和观察者。
在量子力学形式体系中,包含着5个公设:态函数公设;力学量算符公设;测量值公设;时间演变方程公设和多体全同性公设。艾弗雷特对正统量子力学的修改是从第三公设开始。为了理论的自洽,他对波函数(态函数)的定义也作了相应调整。整个宇宙的波函数称为“宇宙波函数”。宇宙波函数中既包含观测者和各类测量仪器,又包含被测对象。于是,在多世界解释中既不需要旁观的观测者,也不需要导致宇宙波函数塌缩的“上帝”。
但量子力学曲率解释认为,当观察者写出被测系统和测量仪器的波函数时,观察者的主观介入己在其中,在被测系统、测量仪器和观察者构成的总系统中,观察者作为独立子系统加入其中是多余的。
今天的多世界解释包含德威特、艾伯特、洛克伍德等人的进一步发展。
德威特强调多世界解释的客观意义。他认为,物理实在由彼此独立、信息不通的真实世界组成;总态矢总是自然分解成彼此垂直的局域态的叠加,而每个局域态对应一个真实世界;概率表现在波函数的振幅中,并解释为观察者在该局域态中发现“自己”的概率,这样观察者成了一个可考贝的对象;艾弗雷特主张意识分裂,德威特则强调世界的自然分解;艾弗雷特主张无首选基矢,德威特则认为有首选基矢,并与局域态对应,但后者有违背理论简单性原则之嫌。
艾伯特、洛克伍德强调多世界解释的主观意义,有单心灵(SMV)解释与多心灵(MMV)解释之分。
单心灵(SMV)主张:
(1)、量子力学的概率,是指测量中观察者(或心灵)对测量结果所拥有的信念;
(2)、测量中观察者的心灵态(精神态)的演化不是决定论的,而是概率的;
(3)、世界在测量中并不分裂,而是与大脑叠加态的某一分支(局域态)对应的心灵体念到了一个真实的世界,其它分支则是无心的;
(4)、心灵处于某一定态的概率完全是由观察者+仪器+被测系统的物理状态所决定。单心灵(SMV)主张的最大问题是出现了无心的大脑,即有脑无心。
多心灵(MMV) 主张:为了克服有脑无心谬误,艾伯特、洛克伍德提出了修正。
(1)、与观察者联系的不是单心,而是心灵的无限集合,心灵的集合按决定论演化,而每一个单心灵则严格按SMV演化;
(2)、大脑的叠加态与心灵的叠加态对应,心灵态出现的概率等于对应的大脑态出现的概率。于是每一个感知主体有无穷多心灵相伴随,而每一个心灵态又与脑的不同物理态相伴生。一场有脑无心的危机似乎克服了,但这是以无穷多心灵的同时出现为代价的!一个感知主体同时有无穷多心灵相伴生?这不又成了一人多魂?
多世界解释对薛定谔猫悖论作如下解释:
在量子力学通常解释的第一公设中,还包含态叠加原理,即当是体系处于的态时,它同时也部分地处于态中。艾弗雷特在多世界解释中,将原先正统量子力学中的“状态”,换成了各种可能的“世界”;相应的“态叠加原理”到了多世界解释中就成了“世界叠加原理”。即当体系处在世界中时,它同时了部分地处于世界中。多世界解释意味着,当猫有等量机会成为“活猫”或“死猫”时,宇宙波函数就分裂成两个世界分支;其中一个世界中猫是活的,同时这个世界中观测者看到“活猫”;而另一个世界中猫是死的,同时该世界中观测者看到“死猫”。这里,世界在分裂,观察者也在分裂,是多世界解释各种思想流派的综合应用。
多世界解释的优点:
(1)、多世界解释承认波函数的客观实在性,认为“量子力学中的运算符号如同经典力学中的运算符号一样描述物理实在”;
(2)、去掉了观察者的特殊地位,没有“波包塌缩”;
(3)、提出元理论概念,认为“量子力学的数学形式能产生出它自已的解释”;
(4)、鼓励在实验上寻找平行世界的存在,作出新发现。
对多世界解释的批评有:
(1)、它依然是线性非定域的,而这种非定域性很容易由玻姆的量子势得出,玻姆认为量子力学的数学形式体系是不完备的,这与多世界解释的前提假设相矛盾;
(2)、多世界解释假设宇宙分裂出现的实际点,就是作出测量的点,但是什么是一次“准确测量”却无法交待清楚。EWG无法说清波函数,可观测量和经典极限的真正含义,无法说清“量子引力”场的涨落,包括“真空涨落”和“时间涨落”。此外,多世界解释的时间可逆性同测量历史的不可逆性也有矛盾;
(3)、多世界解释有滥用数学的现象,引入了远离现象世界的“其他世界”,付出宇宙无限增值的代价;
(4)、物理学家们大多喜欢使用“可能性”等表述方式,而不喜欢“多世界”之类的表述,EWG解释中的其他世界对我们来说是不可观察和不可交流信息的,因而纯粹是一种理论虚构,这种不可知的平行世界毫无意义;
(5)、世界演化的不可逆与薛定谔方程的可逆性相矛盾,分裂了的世界有可能再集生吗?观察者的分裂,世界的分裂能保证物质、能量、动量守恒吗?现实生活中我们也从未感知过世界的分裂及宏观客体的自相干存在,多世界解释纯粹是一种思维创造。
宇宙波函数具有物理实在性,多世界解释应属波本体论,那么宇宙波是什么物质的波动,物质的粒子性在多世界解释中又如何定义?这些,多世界解释都没有做出明确回答。
多世界解释的逻辑起点是:量子力学的波动描述具有完备性和普适性;世界足够复杂,宇宙态矢量内涵物理实在,且从不塌缩;测量中是人脑的认知在“跳跃、塌缩”。