量子力学与非决定论----爱因斯坦和玻尔半个世纪的争论
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量子力学与非决定论----爱因斯坦和玻尔半个世纪的争论 量子力学与非决定论----爱因斯坦和玻尔半个世纪的争论 爱因斯坦和玻尔围绕量子力学问题的争论是科学认识史上最著名的争论。这场争论之所以发生,是因为科学研究深入到微观领域后出现了许多新情况,引出了一系列需要解释的问题,迫使科学家要改变长期以来形成的传统观念。 爱因斯坦和玻尔争论的过程可以分为四个阶段,下面依次叙述四个阶段的争论情况。 1927年前分歧潜在地存在着 1927年以前,分歧是存在的。具体表现在:爱因斯坦不愿意放弃因果性,玻尔坚持的是统计性;玻尔完全赞同量子力学的观点,爱因斯坦在1926年还认为,量子力学固然是堂皇的,可是有一种内在声音告诉我,它还不是那么真实的东西。这理论说得很多,但是一点也没有真正使我们更加接近于“上帝”的秘密。我无论如何深信上帝不是在掷骰子;爱因斯坦坚持光的粒子观和波动观的统一,玻尔则倾向于光的经典波动理论;玻尔不在乎引用几率,不在乎背离动力学的基本原理,爱因斯坦则不同意这一切。另外,也有一些事实表明,两人观点的对立是有深刻的内在根据的。1913年,玻尔提出原子结构模型,当爱因斯坦发现这个理论正是他认为的那种“摇晃不定、矛盾百出的基础”时,他说什么也不能理解。他称此为奇迹,比喻为“这就像一个人脚下的土地被抽掉了,使他看不到哪里有可以立足的巩固基地”。 根据M.J.克莱茵(M.J.Klein)的看法,玻尔也曾一度拒绝过光量子概念。1923年,康普顿效应的发现对光的粒子说是一次有力的支持。它迫使玻尔采取断然措施,这就是1924年与克拉默斯(H.A.Kramers)、斯莱脱(J.C.Slater)联合发表的论文:《辐射的量子理论》。文章完全抛弃了爱因斯坦关于辐射的量子观点,宁愿放弃守恒原理,也不肯承认光量子概念。直到1925年,玻尔才把爱因斯坦的光子概念以统一在波粒二象性的框架内的形式加以接受
2007年05月20日 19点05分 1
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EPR悖论把争论引向第三阶段 哥本哈根学派认为,量子力学对“原子客体”的描述是完备无遗的,对此爱因斯坦表示怀疑。1935年,他和玻多尔斯基(B.Podolsky)、罗森(N.Rosen)在美国《物理学评论》(physical Review)上联合发表“能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?”的论文。向哥本哈根学派的“完备性”观点提出了质疑。 爱因斯坦三人在文章中提出了如下假想实验来阐述他们的观点。设有两个系统Ⅰ和Ⅱ,假定它们在确定时刻t0以前的状态是已知的,t0至T这段时间间隔内,这两个系统彼此之间曾发生相互作用,然后,由于某种相互作用的结果,Ⅰ和Ⅱ在空间被分隔开来,以至可以认为它们之间不再发生任何相互作用。根据薛定锷方程,我们可以算出联合系统(Ⅰ+Ⅱ)在以后任何时刻的状态。如果我们在T以后的某时刻,对一个系统(例如系统Ⅰ)进行测量,并进而确定表征该系统性质的一个物理量A1,这时因Ⅰ和Ⅱ无相互作用,某些守恒定律(如动量、自旋)得以发生作用,我们不对系统Ⅱ进行任何测量,直接根据对Ⅰ测量的结果和守恒定律,就能替系统Ⅱ算出一个确定的相应的物理量A2。同样,我们可以放弃测量A1的打算,转而决定测量系统Ⅰ的另一不与A1对易的物理态B1,由此又能不干扰系统Ⅱ而立刻确切预言系统Ⅱ的对应于另一态的物理量B2。在爱因斯坦等人看来,可以在不干扰的情况下对系统Ⅱ的x、p作出精确描述,而Ⅰ、Ⅱ两个系统就可同时具有准确的x、p,这也和量子力学的测不准原理相矛盾,所以不完备。 玻尔很快回答了爱因斯坦的挑战。他抓住了佯谬提出方式上的两个弱点。首先,玻尔认为,爱因斯坦等提出的判据是不能令人满意的。说“对系统不作任何干扰”这不可能,因为在量子力学中,两个粒子才构成一个系统,它们被同一个波函数所联系,我们作用于其中一个粒子,它就能作用于整个体系。这就是玻尔对量子力学中整体性的新理解。 另外,玻尔认为,在量子论的范围中,只有那些其数值是在现实的测量过程中被记录下来的量才具有实在性。所以对于一个没有进行测量的系统作出的坐标和动量的预言值,并不具有物理实在性。 虽然爱因斯坦也承认玻尔的思想在逻辑上是允许的。但他觉得这同他的科学直觉相矛盾。使他不能不去寻求更完备的观念。其间尽管有许多人提出了卓越的论据,但爱因斯坦一直到逝世都坚持他的观点。
2007年05月20日 19点05分 4
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隐参数理论把争论推向第四阶段 1952年玻姆(D.Bohm)使用自旋对EPR佯谬进行了重新表述。他设想,存在着自旋相互作用的两个粒子,按照可分离性原则,当它们相互分离不再有自旋相互作用后,对其中之一的测量不会立即影响到另一个,这样就可对其中一粒子的自旋加以测量,并由此获得另一个粒子的自旋。由于将自旋引入了EPR佯谬,玻姆的最大贡献在于他使EPR佯谬一下子从过去的不可能由实验来证实的思想实验变得有可能进行实验检验了,这就是贝尔不等式。从1970年起,许多科学家对贝尔不等式进行了检验,至1982年的12年间,共进行了12项实验,有十项实验的结果有利于量子力学的哥本哈根学派的诠释而不利于局域实在论理论,只有两个不违犯贝尔不等式,因而有利于局域实在论解释。尽管如此,围绕量子力学诠释问题展开的这场争论并没有取得最后的统一
2007年05月20日 19点05分 5
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也没有最后证明哪一派是最后的胜利者。 对这场争论的评价 爱因斯坦和玻尔就量子力学诠释问题所展开的争论涉及到了认识论的许多方面。概括起来主要有:①是否具有严格的因果决定论或非决定论?②有没有超距作用?自然界发展的规律是定域的还是非定域的?③自然界的基本规律是纯客观的,还是会受到主观观测行为的影响?这些问题是一切深入到微观领域的研究必然碰到的。所以这场争论的影响绝不仅仅限于物理学领域。 在这场争论中爱因斯坦的批评对确立始终一贯的量子力学解释起了重大作用。促使玻尔他们提出并分析了更多的假想实验,进一步论证充实了他们的观点。爱因斯坦还深入探讨了新理论的本质,指出了这个新理论与现有的科学世界观发生分歧的那些关节点,并以自己的批判引起了人们对此的广泛注意,因此爱因斯坦对这场争论的贡献是不可抹杀的。 另一方面,从争论的全过程看,双方都有不足之处。玻尔在争论中从不肯对概念下明确的定义,常使争论的双方无共同语言,经常发生歧义;他把量子力学的表述形式和几率解释看成是最后的、不可改变的东西更是他在争论中带有绝对性、过分自信的一种表现;而爱因斯坦又往往过分看重了经典理论中的一些他认为是最基本的东西。以致对微观现象和宏观现象的本质区别注意不够,且在争论中又往往讲出的道理较少。但这些问题的存在和这场争论产生的影响比较起来,是微不足道的
2007年05月20日 19点05分 6
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支持爱因斯坦!!!  
觉得爱因斯坦的提出的注重的是理论,
而波尔是注重实际。
事事无绝对,所以在科学上有很多东西都是理想状态上的,在实际中是不可能实现的。比如一个摩擦力为0的平面
因果关系是必然存在的,有许许多多的小因果相互作用组成一个大因果,因为小因果太多太复杂,要推理出大因果需要的已知条件太多,所以没人有能力去收集已知条件或去证实,个人觉得波尔就是钻的这个空子。
2009年07月02日 04点07分 7
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问题的关键是:
怎样断定决定论和非决定论的依据.人们通常用那个古老的尺度:人是万物的尺度.来下结论.
这不是彻底的唯物主义.
是不客观的.
要得出
正确的
结论必须改变人类坐标系!
2009年07月05日 15点07分 8
level 6
不以人类是否可知作为标准。而以宇宙中的本来面貌为标准就会得出结论:宇宙是决定论的。未来是必然的。对于未来人类是不可能完全预测的,未来是半透明的!
2009年07月05日 15点07分 9
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