基本信息
文件名称:论爱因斯坦玻尔争论之症结.doc
文件大小:126.11 KB
总页数:10 页
更新时间:2025-05-28
总字数:约9.64千字
文档摘要

在1925年海森伯和1926年薛定谔建立不同形式的量子力学之后,玻尔在1927年科摩会议的报告量子假设和原子理论的新近发展中提出了互补性观点,报告次年发表在《Nature》上.文中写道:承认经典物理概念用于原子现象的根本局限性,是量子理论的特征.如此产生的情况有特殊的性质,因为我们的实验资料的解释根本上基于经典概念.尽管量子理论表述中有因此涉及的困难,我们即将看到,似乎理论的本质可以用所谓的量子假设表达,这个假设赋予任何原子过程以本质上的不连续性,或更确切地说,个体性,它完全越出经典理论,而由普朗克作用量子表征....现在,量子假设意味着,原子现象的任何观察涉及与观察机构不可忽视的相互作用,因此,通常物理意义上的独立实在性既不能赋予现象,也不能赋予观察机构....一方面,一个物理体系的态的定义,如通常理解,要求排除一切外部干扰.但是假使那样的话,按照量子假设,任何观测将不可能,而且时间和空间观念首先失去它们的直接意义.另一方面,如果为了使观测成为可能,我们容许这体系与不属于它的合适的测量机构的某些相互作用,则这体系的态的明确定义自然不再可能,而且不可能有通常意义上的因果性.就是量子理论这个性质,如此地迫使我们把联合描述经典理论的时空坐标和因果性要求看作是这描述的互补而排斥的特性,它们分别表征观测和定义的理想化.文中以光现象对互补性作了解释:一方面,试图按量子假设追溯光的时空传播规律,我们离不开统计考虑.另一方面,为满足作用量子刻画的个别光过程的因果性要求,不得不放弃时空描述.理所当然,时空观念和因果性观念不可能完全独立地应用.光性质的这两种观点宁可认为那是对实验证据解释的不同企图,其中经典观念的局限性以互补方式表达.至于海森伯不确定关系式,玻尔把它看作是时空描述和因果性要求互补性质的简单符号表示.

玻尔把光的波粒二象性认作互补观点的实验证据.在1949年的文章关于原子物理中的认识论问题与爱因斯坦讨论中写道:辐射的任何简单粒子图像显然与干涉效应不相容,干涉效应那样基本地呈现辐射现象的一个方面,它只能用波动图像描述....在这种情况下,不可能去尝试对辐射现象做因果分析,而只能联合利用这截然不同的两种图像去估计个别辐射过程发生的几率.然而,最重要的是认识到,在这种情况下对几率规律的求助在目的上根本不同于统计考虑的熟悉应用,那种统计考虑是作为说明结构上非常复杂的力学体系的性质的实用方法....从在不同实验条件下得到的证据,不可能综合在单一图像里,而必须在这个意义上看作互补,即仅仅现象的整体穷尽关于这些物体的可能信息.这里的穷尽是指互补描述是对量子现象的完备描述.关于这个完备性,他在1958年的文章量子物理和哲学--因果性和互补性中写道:强调在明确实验条件下的永恒记录作为量子论形式体系一致性诠释的基础,是与经典物理陈述中隐含的那个先决条件相对应,即事件的因果序列的每一步原则上都允许验证.[量子论]描述的完备性,也还是像经典物理所针对的那样,为有考虑一切实验安排的那种可能性所提供.

1935年爱因斯坦等(EPR)向量子力学描述的完备性观点发起挑战,发表了标题为量子力学对物理实在的描述能认为是完备的吗?的文章.文中先提出理论的完备性判据物理实在的每一个元素必须在这物理理论中有一个对应量和实在性判据如果对一个体系无任何方式的扰动,我们可以确定地预言(即几率为1)一个物理量的值,那么就存在一个物理实在元素对应于这个物理量.接着论证了量子力学对实在的描述不完备.对于EPR的挑战,一个多月后玻尔在《Nature》上发表量子力学与物理实在短文做了回应,五个月以后在《PhysicalReview》上发表了一篇与EPR的同标题文章.关键之点是,EPR的实验中刻意避免任何扰动,玻尔要直接否定EPR思想实验中的无扰动简直不可能.他避开在EPR的挑战布局上对抗,而用他的互补性观点进行反驳.他考虑电子先经过隔屏上一个单缝衍射,接着又在后面放置的隔屏上的若干个狭缝上衍射,电子最后落到照相板上.玻尔认为电子与那组缝的作用,即动量交换,在观念上是不可能加以分析的,因为考虑动量交换的可能性与由所有狭缝的位置决定的达到照相板上一给定面元的几率这个事实不相容.他再改变这个实验装置,把前面的隔板悬挂起来,以便测量电子在缝上与这隔板的动量交换.测量是利用动量和能量守恒定律,由于海森伯不确定关系,为测准交换的动量,要求所有空间维的尺度和时间间隔都很大,这意味着完全去除干涉效应.他因此写道:现在从我们的[互补性]观点看到,爱因斯坦,波多尔斯基和罗森提出的物理实在的上述判据的言词,在对一个体系无任何方式的扰动的表达方面,包含着一种含糊性.当然在像刚才考虑的情形中,在测量步骤的最紧要阶段不可能有研究的体系的力学扰动,但甚至在这阶段根本上存在对条件的影响问题,就是这些条件定义了关于体