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1、··关于量子力学问题的哲学探讨(《哲学研究》1995年第3期)关于量子力学测量装置的几个问题宋伟量子力学测量问题是引起人们颇多争论的一个难题。从量子力学创建伊始直到近年来围,n绕阿斯派克特(AlaiAsPect)实验的热烈讨论测量问题都涉及到量子力学的重要内容以至理论根基,这一现象本身就已构成了量子力学的一种理论特色。,“”,无疑测量问题即使不像某些学者所认为的那样是一个无解的问题至少对它的解决或解释也是一项长期而复杂的科学任务。本文不准备全面探讨测量问题,而仅从测量过程的,、、,基本要素测量装置这一角度入手通过对测量装置的特征构成功能等方面的分析
2、以期获得对—量子力学测量问题的某种理解。一、测量装置既是仪器也是工具。仪器和工具是实验科学进行科学探索活动的基本物质手段区分仪器和工具的标准在于功能,仪器的功能在于观察和记录,工具的功能则是加工和制造,一般说来,仪器是人的感,。,觉器官的延长工具则为人的肢体(体力)和思维系统(智力)的延伸或强化当然这种划分,,,只具有相对意义某装置可能在一种场合作为仪器使用在另一场合又具备工具特征也有。,,,可能是两者的综合不过在经典物理中装置不同时具备两种功能人们尽管能够把一架仪器和一套工具组合成一个复合装置,但在工具操作和仪器记录之间仍然有时间差,其值由信号传
3、递速率及装置结构决定。,,在量子力学测量过程中测量装置的设计是按仪器的基本原理进行的其目的是对微观.。:,客体进行准确的观察和记录但微观客体具有下列两个特征1不能直接观察只能间接观。,,测这表明只有对微观客体实施某种加工和变更才能得到有关信息因此人们必须先借助工具进行操作,然后再利用仪器观察记录宏观现象。可见量子力学测量系统要由工具和仪器组成。在宏观世界,对宏观客体某些性质的了解也要借助工具和仪器的组合。人们要知道梨子的滋味,必须要用牙齿这组工具系统去变革客体,再由舌头这样的感觉器官去测量和记录、,;相关信息实验物理中常用的测量材料力学性能的拉力机
4、硬度计其技术原理也都是先用.,。,某种工具(比如钻头)加工客体再记录结果2宏观装置在测量中的任何介入对微观客体。,都是巨大干扰这表明微观客体的各种物理量在观测的同时就已是加工后的结果仪器具有。,,,了工具的功能在经典物理中观察和加工是分离的但在量子力学中两者是同步进行不,。,,可分离的微观客体的特性导致仪器和工具的一体化因此测量装置既是仪器又是工具人们无法制造出仅具有仪器功能而不具备工具功能的装置。28“”:,这就像海森堡所举的盲人摸雪的例子盲人为了观察雪花的形状于是用手掌接住雪花,但这样一来雪花就不再是原来的形状而是加热后的融化状态,盲人的手掌既
5、是记录信,,。息的仪器又是加工客体的工具体现出两者的整体性,,不仅如此由于装置是由人设计创造及操作应用的因此人在量子力学测量中既是观察者也是操作者,人在借助仪器对微观客体实施观察的同时,也就借助工具对微观客体进行了。,,加工仪器接收的信息由加工过程中工具与微观客体的相互作用决定不同的仪器代表不同的观测过程、也即不同的加工过程,从而得到不同的结果。可见,对微观客体的观察不仅渗透着理论背景,还渗透着操作背景。,。,从上述理论前提出发就易于理解量子力学测量中的某些问题比如在双缝实验中为什,,么粒子以几率的方式建立起干涉条纹而当遮挡住某一缝时粒子就似乎知道
6、了另一缝的开启,、情况从而采取另一种行为方式?人们曾以多种理论对其解释诸如粒子的系综理论粒子信息。,,编码理论等但我认为仅从粒子角度寻求答案是不够的应当从装置不仅是被动接受信息的,。、仪器也是主动加工客体从而产生信息的角度分析双缝单缝代表不同的工具从而揭示客体的不同性质,就像盐酸和苏打能揭示试纸的不同特征一样。工具操作的结果,是产生出与此工,,具相关的量子事件因此量子力学的测量不是对一个既有的微观状态进行的而是对工具加工。,,后的某种状态进行观测在双缝实验中微观客体以波或粒子形式出现是由不同的工具决定,,,的在没有工具作用之前人们无法断言微观客体到
7、底以哪种方式存在微观客体的存在由工具所创造的技术环境所决定,所以它所表现出的性质与技术环境与工具密切相关。仪器与工具的整体性对测不准关系也可作出某种解释。一般机器理论已经证明,任何仪,、、、、器都有特定的工作状态该状态由科学理论技术原理结构工艺材料等有关因素综合决定,这表明任何仪器只针对特定的对象工作,反映对象的特定性质。任何工具都有操作范围和制造功能,工具效率是这两者的乘积,其物理含义是能量转换的程度。由此看来,工具,,、、,又是一个能量转换器在经典物理领域它实行从机械能电能热能的转换在量子力学中,它把粒子所具有的能量转换成某种宏观效应,使得人能
8、够观察和计量。仪器的工作状态必须设计成正好是量子力学的本征态,从而方程表述的物理量才具有可,,,以观测的值在该时空区域的测
