友情提示:如果本网页打开太慢或显示不完整,请尝试鼠标右键“刷新”本网页!阅读过程发现任何错误请告诉我们,谢谢!! 报告错误
热门书库 返回本书目录 我的书架 我的书签 TXT全本下载 进入书吧 加入书签

伊利亚.普利高津确定性的终结-第8章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页,按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页,按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
————未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!



这是本章第 1节引述的温伯格的一段话以及相当多的教科书中所表达的观点。它是与经典力学中的时间佯谬提供的解释同样类型的解释。亦是在那种情形里,很难理解人的行为,譬如观察,怎么就能造成从潜在性向实在性的转变。倘若没有人类的存在,宇宙的演化会不一样吗?戴维斯(Pani    
  C.Davies)在《新物理学》一书的导论中写道:    
  最低限度,量子力学提供了一个非常成功的方法来预言对微观系统的观察结果,但当我们问在进行观察时实际会发生什么,我们得到一派胡言!打破这一佯谬,所  做的努力既有埃弗里特( Hugh    
  Everett)的离奇的多世界解释,也有冯 · 诺伊曼( JOIm    
  von Ne。)和维格纳(Eugene Wigner)乞灵于观察者意识的神秘思想。经过半个世纪的争论,这一量子观测争论仍旧热烈如初。关于至小和至大的物理学问题是难以克服的,但这一前沿 —— 意识和物质的界面 —— 可能会成为 “ 新物理学 ” 最富挑战性的遗产。    
  这个“意识和物质的界面”也处于时间佯谬的核心。如果仅仅由于我们人的意识干预了一个由时间对称定律支配的世界,时间之矢才存在,那么知识的获取就会因为任何测量本身已蕴涵着一个不可逆过程而变得自相矛盾。如果我们想了解关于一个时间可逆的客体的任何知识,无论是在仪器水平还是在我们自己的感官机理水平,我们都无法回避测量的不可逆过程。因此,在经典物理学中,当我们问如何依靠基本的时间可逆定律去理解“观察”,正如戴维斯所说的那样,我们得到“一派胡言”,但是在经典物理学中,不可逆性的这种入侵却被看作是一个次要问题。经典动力学的大成功对其客观属性来说是毋庸置疑的,而量子理论中的情况则截然不同。在此,量子理论的结构明确表明,在我们对自然的基本描述中必需包含测量。因此,看来我们拥有一个不可约的二元性:一方面,是时间可逆的薛定谔方程;另一方面则是波函数的坍缩。    
  大物理学家泡利( Wolfgang    
  Pauli)一再强调量子力学的这种二元性。他在1947年给菲尔(Markus    
  Fierz)的一封信中写道: “ 有一些事情只在作出观察时才真正发生,并与 …… 熵的必然增加相关。在多次观察间隙,则什么也不会发生。 ” 然而,不管我们是否观察它,我们书写用的纸照样老化发黄。    
  这一佯谬如何解决?在戴维斯提到的极端立场之外还提出过许多方案,例如玻尔( Niels    
  Bohr)的 “ 哥本哈根诠释 ” 。 '注'    
  玻尔主张,必须用经典态度对待测量仪器。正是我们这些属于宏观世界的人需要一个中间人与微观世界联系,恰如在一些宗教中我们需要神职人员或萨满教僧与彼岸世界进行交流一样。    
  '注'我们极力推荐雷的书《量子物理学》和戴维斯编《新物理学》一书中希莫尼(A。Shimony)的文章 “ 量子力学的概念基础 ” 。令人费解。    
  但这并不解决问题,因为哥本哈根诠释未开出任何我们可以用作测量仪器来刻画物理系统的药方。玻尔回避了基本问题:何种动力学过程造成波函数的坍缩。玻尔最亲密的合作者罗森菲尔德清醒地意识到了哥本哈根诠释的局限。他认为,这一诠释仅仅是第一步,下一步应给测量仪器的作用一个动力学解释。他的坚强信念使一些文章与我们自己研究小组一样参与我们目前的探索之中。    
  另一些物理学家提出,将测量仪器与某种“宏观”仪器视为等同。在他们看来,宏观仪器的概念与近似联系在一起。出于实际的原因,我们不能测量宏观仪器的量子属性。更有甚者,还经常有人提出,我们应该把仪器看作一个与整个世界联系在一起的“开放的”量子系统。来自环境的偶然扰动和涨落使我们能够完成测量。但“环境”指什么?谁在客体与其环境之间作出区分?这一区分仅仅是冯·诺伊曼方案的一个修订版,这一方案认为,通过我们的行为和观察,正是我们产生了波函数的坍缩。    
  贝尔( John    
  Bell)在他的杰作《量子力学中之可言说与不可言说》中强调了消除与观察者相联系的主观因素的必要性,这也是盖尔曼和哈特尔(James    
  B.Hartle)最近工作的一个重点。他们认为,诉诸于与宇宙学相关联的观察者甚至更是谁在测量宇宙?对这一方法的详细讨论已超出了本书范围,然而,简要介绍他们的最新成果是妥当的。    
  盖尔曼等人给宇宙的量子力学史引入一种粗粒描述,这种描述把量子力学的结构从概率幅理论转换到概率本身理论。作为实例,我们再次考虑由波函数 u 1 和u 2 叠加得到的波函数 Ψ = c 1 u 1 +c 2 u 2 。为简便起见,假设 Ψ 是实数,取平方,我们得到 Ψ 2 =c 1 2 u 1 2 +c 2 2 u 2 2 +2c 1 c 2 u 1 u 2 。假设我们可以忽略称为 “ 干涉项 ” 的双积,那么量子理论的一切奥秘都消失了。概率今是概率的简单加和。不再有必要谈论从潜在性向实在性的转变了,我们可以直接与概率打交道。但这又如何可能呢?干涉项在量子理论的许多应用中扮演着核心角色。然而,压制干涉项正是盖尔曼和他的同事所提议的。为什么在一些情况下我们需要包括干涉项的精确的细粒量子描述,而在另一些情况下又需要压制干涉项的粗粒描述?谁真正来进行粗粒化呢?用近似来讨论解决基本问题合理吗?这又如何与我们在第 H节引用过的盖尔曼自己的说法,量子力学是所有理论都必须适合的框架的说法相一致呢?    
  然而,这个领域另有一些人指望,通过以一种现代形式重新引人伊壁鸠鲁倾向来解决这一量子力学难题。事实上,吉拉尔迪( Giancarlo    
  Ghirardi)、里米尼(Emanuele Rimini)和韦伯(Tullio    
  Weber)提出,在某个时刻,出于某种未知的原因,会出现波函数的自发坍缩。机遇概念在这里进入讨论,但没有作为解围之神(dens    
  ex machina)的任何进一步的正当理由。这一新倾向为什么适用于某些情况而不适用于其他一些情况?    
  所有这些阐明量子理论概念基础的尝试特别使人不满的是,它们没有作出任何可以实际检验的新预言。    
  我们自己的结论与这一领域中的其他许多专家,如美国的希莫尼( Abner    
  Shimony)和法国的德斯帕格纳特(Bernardd ’ Espagnat)的结论不谋而合。在他们看来,必须作出一些根本的革新,这些革新将保留量子力学所有的成就,但应消除与量子理论二元结构相关联的困难。请注意测量难题不是孤立的。正如罗森菲尔德强调的那样,测量与不可逆性相联系。但是在量子力学中,不管它们是否与测量联系在一起,都没有不可逆过程的位置。冯 · 诺伊曼、泡利和菲尔在几十年前就已确立,(在遍历理论的框架里)难以将不可逆性引入量子理论。像在经典力学中那样,他们力图通过粗粒化来解决这个难题,但他们的努力不成功。这可能是冯 · 诺伊曼最终采纳二元表述的原因:一边是薛定谔方程,另一边是波函数坍缩。只要坍缩不用动力学术语来描述,这就无法令人满意。这就是我们自己理论所取得的成就。不稳定性再次扮演着核心角色。然而,受指数发散轨道影响的确定性混沌在此不适用。在量子力学中,没有什么轨道。因此,我们必须通过庞加莱共振来考察不稳定性。    
  我们可以把庞加莱共振结合进统计描述,并用波函数导出在量子力学范围之外的扩散项。统计描述再次基于概率。(在量子力学中也称为密度矩阵,参见第六章)的层次上,不再基于波函数之上。通过庞加莱共振,我们不依靠任何非动力学假设,就实现从概率幅向概率本身的转变。    
  如同在经典动力学中一样,基本问题是:这些扩散项何时是可观察量?传统的量子理论的局限性是什么?回答与经典动力学中的回答相似(参见第 III节)。简单说来,正是在持续相互作用中扩散项成为支配项(参见第七章)。像在经典力学中一样,这个预言已通过数值模拟得到了证实。只有超出还原论描述,我们才能给出一个量子理论的实在论诠释。波函数并没有坍缩,因为动力学定律现在在密度矩阵 ρ 的层次上,而不是在波函数 Ψ 的层次上。而且,观察者不再充当任何特别角色,测量仪器必须提供一个破缺的时间对称性。对于这些系统,有一个优先的时间方向,正如在我们对自然的感知中有一个优先的时间方向一样。这个共同的时间之矢正是我们与物理世界交流的必要条件,它亦是我们与我们的后来人交流的基础。    
  因此,不稳定性不仅在经典力学而且在量干力学中都充当着核心角色,并且严格说来,它迫使我们扩展经典力学和量子力学的范围。这么做的时候,我们必须离开简单可积系统的领域。由于这一难题在过去几十年中争论得异常热烈,所以得出一个统一的量子理论的表述的可能性特别激动人心,但是扩展经典理论的必要性更显得出乎意料。我们认识到,这意味着与回溯到伽利略和牛顿所构想的西方科学基础的理性传统决裂。但最新的数学方法用于不稳定系统,与它导致的本书所述的扩展,并不是一种纯粹的巧合。它们使我们基于自然的概率描述来包含我们宇宙演化特性的描述。科恩( I.Bernard    
  Cohen)在最近一篇文章里把概率革命说成是应用革命。他写道, “ 即使 1800-1930年间不显示概率领域的一场革命,但它们提供了概率化革命的证据,即随概率
返回目录 上一页 下一页 回到顶部 0 0
未阅读完?加入书签已便下次继续阅读!
温馨提示: 温看小说的同时发表评论,说出自己的看法和其它小伙伴们分享也不错哦!发表书评还可以获得积分和经验奖励,认真写原创书评 被采纳为精评可以获得大量金币、积分和经验奖励哦!