对量子力学互补性诠释的理解.docx

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对量子力学互补性诠释的理解

对量子力学互补性诠释的理解

１．互补性释的逻辑结构

与互性诠释不同的其它诠释的逻辑结是，先设计出某种本实在的模式，再将种本体实在与量子学中的某种符号联系起来，然后将种符号按量子力学演绎的理论结与观察结果对照来解释子现象和量子理论。

在些解释中，观察结果不是为解释的根据，而是作量子力学演绎的结果。

如变量理论先假设有果决定性的亚量子层的隐量的本体实在，再将种本体实在隐变量的统平均与量子力学中的可观察量系起来，量子力学的理论值就代着隐变量的统计平均演化结果，它与统计性的结果相对，这样隐变量理论就将观察果和量子力学的描述解释为客体的变量的统计平均的表现和对这种统平均的变化规律的描述。

统计系综释则先假设统计分布具有实在的客性，它代表着微观客体的状态特征，量子力学描述中的波函数的模方就表示客体这种统计分布，波动方程的解的模与观察结果的统计布相一致，表示着体的统计分布状态。

互性诠释不从一个预先的本体在模式的假设出发，而是直接对察结果进行分析和解，然后从这种对观察结果分析中推出客体的实特点和对它进行描述的符号的义。

当然，从一般设能演绎出一个唯的结果，而从观察结果只推出客体实在的某些本质特，不会得出唯一确定的实在模式对它描述的符号的完全定的意义。

因为观察结果可以各种不同的符号系统描述，即只有一套符号，其学演算过程也无法与实的物理过程一一对应，而只能演算结果与观察结果对应，所以虽然观察是唯一确定的，但关于它描述和解释却可以有多种。

这说明释具有一定的灵活性，允许各种不同的关于实在假设，但这些假设的实在并就是真实的实在，只是在某些方面反映着观察结果所表征的实在互补性诠释通过对观察结果的认识点和描述的语义方面的分，找到对客体和谐致的互补描述方式，再从这描述中找出客体的实在特点，而不先给出一种实在的模式或图景

互补性诠释从观察到的原的稳定性和辐射光谱的不连续性表征的量子性出发，量子公设作为其理的出发点来构建对具有量性的原子客体的合理描。

量子公设本身意味过程的非连续性、体性，也就意味着观察过程中器与客体的相互作过程是不可细分的观察结果中必然包了仪器及其对客体的作用。

在典物理中，仪器对客的作用比客体本身的理量小得可以忽略即使不能忽略也能通过过程的分析将它剔，但在对原子客体的观中，仪器对客体的作用与客体的物量相比拟，其作用过程又是非连续，所以不可能将仪器的作用剔除，样，观察结果中就必然包含了观察器的作用，而不是表客体本身的现象，对体的描述也必然只能观察下的客体的描，而不可能是对没有观察的孤客体本身的描述，所以对客的任何描述都依赖定的观察，没有观察，没有可描述的确定的现，即使没有对应于体本身的观察，也必然存在与之关的其它客体的观察。

这不是，没有观察，现象世界就不存在，是说，没有观察，确定客体就不存在，没有察，世界上可以发生许多件，但我们却不能确对它们的描述。

观察对描述的要性和观察中仪器对子客体的作用的不可分性是原现象及其描述的特殊之所在。

正是观察的特殊性带了概念的定义和描述上新特点，从而带来描述方式根本改变和实在的新特点。

在对原子客体的观察中仪器与客体间的不可剔除的互作用，使得对客体时空确定和态的确定间成为互斥的当我们通过一种仪器刚性标尺和时钟对客进行时空的观察和确定时，察中仪器的作用和对时空确定条件，排斥对客的态进行定义，因为这种确时空的仪器对客体的用所带来的客体的的改变是无法确定的从而客体在另一种确它的态的仪器下所确定的对态的定的条件被破坏，而不再可能时空观察下的客体行态的定义。

当我们利用一种仪器对客体的能和动量进行观察和定时，由于仪器与客体互作用的时间的不确定性，使得对体的时空确定成为不能。

客体的时空标和态的描述间的互，不仅在于时空观察带来态的不可控制的改，而且也是定义客体两种性的条件的互斥的表现。

的定义要求消除除的观察外的任何观察的外来干，而时空的观察必含有对客体的干扰两种描述所代表的定义的理想化观察的理想化的互斥，使得它们不再统一在一种描述图景中对体进行时空中的因果描述只能对客体进行这两种互的描述。

因为它们都是对体的描述，并且只有两种描述起才能构成对客体的全面描，所以二者是互补的。

这就是对子客体的互补性描述式。

量子公设蕴涵的仪器与客体的不可避免的互作用是互补性诠释一个逻辑起点，作用量子的公式包含的波粒二象性是互补性诠释的一逻辑起点。

时空和能量量描述的互补性意味着经典的粒子象和波动图象都不全适于原子客体，它们只诠释两种原子现象的不同尝。

在这种诠释中，经典概念局限性以互补的方式表现出来在粒子图象中，因果要求的满必伴随对时空描述的放弃在波动图象中，时空传播规律的描必伴随因果描述的放弃只能代之以统计的虑。

如果我们不把时空描述和因描述看作互补的而坚持经典的时概念，我们就必会对光和物质有时表现波有时又象粒子的矛盾，所以光和物质粒子的本不是经典描述的粒子或波而是时空和因果的补描述的波粒二象性即其时空描述遵循动的叠加规律、其果描述遵循粒子的守恒定律的两图象的互补。

任何将客体看作经波或经典粒子的解释都是不通的。

如薛定谔将原子客体看作典电磁波的电磁波解释就遇到波包的扩散、波位形空间而不是真实空间的波以及函数与测量与所选择的非对的可观察量有关等题，这些问题恰恰反了经典波概念对原子体描述的局限性。

统计系综诠释虽原子客体看作粒子，却不是经典的能够对它时空描述的粒子，而是只能对粒系综的统计规律进行述的粒子，因果描述和时空描的互补性被包含在综的能量、动量和间空间的统计散差具有反比的特殊统计性中。

隐变理论虽然为量子力学描建立了一个亚量子层的因果述，但它对可观察的量子层的描述量子力学的统计描述完全样，而且在其亚量子层的因描述中也加入了与经典描述不同的变量与测量的相关性。

所以，因果述和时空描述的互补性是不可避免，用经典的粒子图或波动图象来解释有原子现象都会遇到逻辑困难，因必须将它们加以修正使它们互补起来。

２．对量子力学描述的统性的理解

统计性是量子力描述的一个基本特点，统计几率概念是量子理论的基本念，理解它是理解量子力学关键所在，各种诠释的主要分歧也于此。

按照互补性诠释，统计性是子性的必然结果，或者说统性是逻辑地包含在量子概念中的。

因为作用量子存在本身就意味着原子过程再是因果连续的，而是非连的个体性过程，对于种过程不可能进行因果描述，而能对个体事件进行统计描述，且量子公设还意味着观察对原子客状态的不可控制的变，从而使我们无通过观察建立起客体运动变的因果规律。

量子概中所蕴涵的时空的确定和量动量的确定间的互斥关系，也我们不可能给出客体的一个初状态而对客体进行因性的描述和预言，以，量子性必意味描述的统计性，对非连的原子过程只能进行几率述。

描述恰当地反映原子过程的非连续的变化的可能性不是因果连续变化的必然性，它原子客体的物理量的描述再是具有唯一确定值，而是按定的统计分布具有一系列的值这些值及其统计分布是对原子客体的这一物理属性的述，而量子力学对原客体的物理量的值谱统计分布的变化规律的描述是对原子客体的统计变化律的描述。

这种由子公设带来的统计描也必然包含描述的互补性，有通过时空描述和能量动量描述的补性才能理解对原子客体的统描述的这些特点。

量子力学描述波函数按薛定谔方程随时间演化，往往给人一种觉，它就是对客体态或客体的统计性（趋向性）的因果变化的描述。

实，薛氏方程并不能满足人们因果描述的追寻，虽然我们可以波函数中找到关于客体的所有性的描述，但是波函数的随时间演化并不代表客体的状的因果变化，因为波数与客体的行为并对应关系，只有波函数的模方代表客体的几率，波动方程只是恰当的数学形式包含了对客体满叠加原理的波动属性的描，而这种描述的合理性以客体作为粒子出现的几率对函数的诠释来达到的，波方程的解不是描述代表客体的波而是描述代表客体的粒子几率，波动方程描述中对量子述的互补性就表现在这里。

以波动方程并不表示对客体的因果述，而是以波动描述式对粒子几率进行描述的波－互补性的表现。

３．对测不准关的理解

测不准关系是量子学中的一个重要内容，它是量子学形式体系的一个直接学结论，所以接受量子力学的人能接受它，但对于这数学公式的理解却千万别。

由于测不准关系表现为物理量的测量的限关系，所以，不少早期的量子力学科书把它作为量子力学的一个核心容和逻辑基础或操作础，但是，正如KarlR.Popper所出的，从薛定谔方程可导出测不关系而从测不准关系导出薛氏方程，这说明测不准关系是某种基础的推论。

在互补诠释看来，测不准关系是量子设所蕴涵的波粒二象性的果，它表现的是经典概念的可定义精确度间的互补关系。

玻尔从关作用量子的基本公式ＥＴＩλ＝ｈ出发，从其中所蕴涵经典概念的矛盾推出关于这些经概念的可定义的最精确度间的普遍反比关系即不准关系，从而使个关系代表了时空和因果描述的互补性的一种简单的号化表示，测不准系中共轭物理量的测量精确度间反比关系恰当地反映了两物理量的斥互补关系。

海堡把他所发现的测不准关系作是对经典概念的适用性的限和对经典物理量的可确定程度的限，并且正是由于这种不确定性导因果律的失效和量子力学的计描述，这种解释带有明显的操作和实证论倾向，是一种只其然而不讲其所以的解释。

互补性诠释给出了其所以然的说明，是对测准关系的更深层的理，避免了上述操作释的弊端。

如海森堡把物理的测量的不确定度解释为测量操作结果，而不是不同概念的定义和可观察的互补性的果，就会导致由于们测量和认识能力限制，使我们对本来可能在精确值和因果性的客体能作有限精确度和统计述的实证论的和不可知论的问题。

不准关系所表征的一种物理量测量中仪器的作用导致另一种物理的不确定，证明了互补性诠释的器对客体的不可控制作的说法，但是这种器的干扰作用是对原子体进行描述所必需的，也是量子力描述中所包含的，而不是对体进行描述所要排除的。

Popper的统计系综诠释认，测不准关系的含义是两正则共轭变量的标准偏差积有一下限ｎ／４π，它象互补性诠释的测不准系是从对理想实验分析得到的，而是量子学形式体系的逻辑数学推论，且由于现在实际的测不准关系的实验检验还不达到个体粒子测量所要求的精度，而往往是对许粒子的统计平均的偏差的测量，以统计系综诠释显得互补性诠释有更坚实的经验持。

我认为，也许统计系综诠较互补性诠释在数学上更严，但互补性诠释对量子性的述特点的分析显得更深刻

４．描述的完备性问题的回答和理

完备性问题和测量问是量子力学诠释之争的两个焦点题，近几十年量子学的基础研究主要围绕这两个问展开且使问题不断演化，并挖掘不少新的内容，互补诠释无论对这两个问题提出还是发展都有着直接的影响而它对这两个问题的解释也成互补性诠释本身的重要内。

完备性问题是因斯坦与玻尔论战的第三交锋中在著名的Ｅ－Ｐ－Ｒ论文提出的。

文中通过一个Ｅ－－Ｒ实验论证了量子力学的描述不对实在的完备描述。

此文起的首先是关于何为实在的讨，后来讨论的焦点转到关于Ｅ－Ｐ－Ｒ关联究意味着非局域性、非因性还是不可分离性的问题。

Ｅ－ＰＲ的论文从没有干扰而能言的客体的物理属性为物实在这一实在概念出发通过大家所熟知的Ｅ－－Ｒ实验，论证了量力学描述不是对实在的完描述。

简述如下：

相互作用后两粒子，按量子力学描述，以通过对第一个粒子的两非对易物量的测量而不加干地得到对第二个粒子的同样两非对易物理量的预言，既然是不干扰且两粒子相距无限远第二个粒子的两非对易虽对应于第一个粒子的不同时两次测量，但却是同时属于第二个子的物理实在，否就得假设两粒子间具有距作用；Ｅ－Ｐ－Ｒ又认为，完备述应同时对同时存在的物理实进行描述，但量子力的描述却将对非对易的两个理实在的描述看作互补的即对一个进行精确描述时对另一则不能进行同时的精确描述，所Ｅ－Ｐ－Ｒ得出结论说量子力学蕴涵着Ｅ－Ｐ－Ｒ悖论其原因是量子力学描述不完备

大量实验证了Ｅ－Ｐ－Ｒ关联的在，也证明了量子力学描述成功，但如何解决Ｅ－ＰＲ悖论却仍有两条道路可选择，这便是修正Ｅ－Ｐ－Ｒ的两前提，或者修正实在概念，或者正分离原理（包括局域性理和可分离性原理），前者是玻对Ｅ－Ｐ－Ｒ的回答，后是隐变量实在论者对－Ｐ－Ｒ关联的解，虽然实在概念不同（一个是必含有观