1935年的EPR論戰(zhàn),引出了定域?qū)嵲谡撆c量子力學完備性之間的矛盾。1935年,薛定諤就把這一矛盾稱為“EPR悖論”,隨后這一說法分別被玻姆、貝爾等人采用。貝爾不等式提出至今已經(jīng)有了許多相應的檢驗實驗,這些實驗被稱為是對矛盾雙方進行抉擇的“判決性實驗”。許多物理學家們希望借助這些判決性實驗在定域?qū)嵲谡撆c量子力學完備性之間作出非此即彼的選擇,希望實驗結(jié)果能對一方是決定性地支持,對另一方是決定性地反駁。但是經(jīng)過這么多年的努力,至今仍沒有找到這種能夠做出“最后判決”的實驗。不過,在這探尋的過程中,卻引出了非定域性,量子糾纏等問題,而這些問題正是量子技術發(fā)展的關鍵。EPR這一篇僅僅4頁的論文,就像一把打開神秘寶藏的鑰匙,引領著人們找到無數(shù)的智慧珍寶。 總起來說,過去70多年對EPR悖論的研究,主要可以分為兩種進路。一種是哲學的,一種是科學的。在1935玻爾發(fā)表同名論文回應EPR論文以后的十幾年里,對EPR悖論的討論逐漸上升到哲學爭論的層面。這一方面是由于當時物理學實驗技術的限制以及社會環(huán)境的變化,另一方面也是因為愛因斯坦等人對于因果性,客觀實在等哲學論題的關注,尤其是玻爾充滿哲學意味的互補原理,使EPR悖論披上了厚厚的哲學外衣。按照這一線索發(fā)展下去就是延續(xù)到今天的關注量子力學對因果性與實在觀所造成的重大影響的哲學研究進路；另一進路是科學的,1951年玻姆將ERP原文中的思想實驗簡化以后,就為用真實實驗檢驗EPR悖論提供了可能性。隨后貝爾不等式以及實驗技術的發(fā)展,逐漸恢復了EPR悖論科學論題的身份。在這兩種思路的影響下,EPR悖論問題儼然成了一種“實驗的形而上學”’。 經(jīng)過這么長時間,ERP悖論問題不管是在哲學形而上學方面的研究,還是科學實驗方面的進展,都已經(jīng)取得了大量的成績。所以,如果我們再從上述兩方面任一方面去研究EPR問題,都極有可能演變成對他人工作成果的簡單重復,不僅是事倍功半,而且也無太多意義。不過,經(jīng)過細致的分析考察,我們發(fā)現(xiàn),關于EPR悖論,還有值得深入發(fā)掘之處,還有另外一條道路_科學哲學之路_可以選擇。這個進路應該是前面兩種進路的整合,它比形而上學的研究更具有實證性,比單純的科學研究更具有思辨色彩,更能體現(xiàn)方法論在科學發(fā)展中的作用,更符合“實驗的形而上學”精神。本文中我們將關注以下幾個問題： 關于科學理性與科學信仰�？茖W家的理性建立在實驗數(shù)據(jù)之上,他們尊重實驗,尊重數(shù)據(jù),所以才有了能量子,才有了光量子�？茖W家的信仰是建立在其科學信念之上的,愛因斯坦相信經(jīng)典力學的嚴格因果性,所以愛因斯坦信仰的是“斯賓諾莎的上帝”。而玻爾的信念是不迷信任何既定體系,時刻歡迎新的問題,新的觀點,所以才有了哥本哈根詮釋。 關于判決性實驗。在以往科學哲學界關于判決性實驗的各種觀點中,我們傾向于以下觀點：判決性實驗具有相對的判決效力。并且我們認為,判決效力相對性的根本原因在于作為基礎的背景知識是相對可靠的、歷史性的,在一定時代背景下被認為是可靠的背景知識,隨著認識的逐步發(fā)展,很有可能就暴露出隱藏在其中的缺陷,雖然背景知識總是在歷史過程中不斷被修訂,但永遠不會達到絕對可靠性。那么建立在這樣的背景知識之上的判決性實驗也不能是絕對可靠的,所以一直以來被視為判決性實驗的貝爾類型實驗以及新型EPR悖論類型實驗均不能作為EPR悖論問題的終極審判官。 關于悖論。悖論從字面上講,它意指某種與通常接受的觀點相反的東西�！般Ｕ摽梢远x為從明顯可接受的前提憑借明顯可接受的推理而導出的不可接受的結(jié)論”。悖論的根源在于其看上去合理的前提(背景知識)實際上是有缺陷的,那么要想解決EPR悖論,就必須找出前提中有缺陷的地方。又由于背景知識的相對可靠性,悖論的解決也是相對的。霍華德所提出的“定域非分離性”就是從背景知識中去尋找解決悖論的突破口的成功案例。 關于思想實驗與科學悖論在科學發(fā)展中的作用。思想實驗在物理學史上尤其是近代物理學史上有著很重要的地位,許多偉大的思想都是通過思想實驗而發(fā)現(xiàn)的,因而說思想實驗是促進科學理論發(fā)現(xiàn)的重要方式,我們稱之為“思想的鏟子”；而科學悖論,則可以分為由具體理論或?qū)嶋H實驗揭示出來的悖論,以及通過思想實驗而得出的悖論,科學悖論的任務是對科學理論進行檢驗,揭示理論中所潛伏的深層矛盾,常常是元理論層面上的矛盾,所以我們把科學悖論稱為“思想的顯微鏡”。有了這兩種得力的工具,我們就可以在科學的進程中,既可以勇敢地進取又可以隨時發(fā)現(xiàn)問題以便修正前進的方向。 關于微觀粒子的個體性。個體性問題在量子力學誕生以后變得更加復雜了。個體性問題從“宏觀物體的個體性如何具有的?”發(fā)展成“微觀粒子是否具有個體性?”。微觀粒子(全同粒子)的不可識別性以及量子系統(tǒng)的不可分離性(自我同一性喪失)使得部分科學家與哲學家得出結(jié)論說,微觀粒子是沒有個體性的。我們的觀點則有所不同,首先“不可識別”并不等于“不可區(qū)分”,前者只是認識論意義上的概念,而后者才是本體論意義上的,所以“不可識別”的微觀粒子仍舊可以是“可區(qū)分的”。而“可區(qū)分性”是個體性的一個充分條件,我們將通過粒子的“基數(shù)可區(qū)分性”來論證其仍然是具有個體性的,起碼是部分的個體性；然后我們將引申“相對可分離的整體性”到“相對可分離的個體性”,指出量子系統(tǒng)的不可分離性并不等同于絕對不可分離的那種整體性,微觀粒子仍然保留著自我同一性,也就是說個體性并沒有完全喪失,而只是弱化到一定程度,顯示出與宏觀物體不同的個體性。從而也就說明量子系統(tǒng)具有弱化了的愛因斯坦意義上的“定域?qū)嵲谛浴?EPR悖論也就得以消解。 關于狹義相對論與量子力學之間的協(xié)調(diào)。定域?qū)嵲谡撆c量子力學之間的對立,在更深層次上就意味著狹義相對論與量子力學這當代最偉大的兩個研究綱領之間的對立,因為定域性實在論是狹義相對論的核心假說之一。對任何一方的放棄,即使是在情感上都是難以接受的,因此人們?yōu)榱藢⒍邊f(xié)調(diào)起來消除EPR悖論付出了許多的努力,霍華德所提出的“定域的非分離性”就是最好的表率,而我們則從量子的“弱個體性”的新視角進行協(xié)調(diào)。一方面,量子糾纏與遠程關聯(lián)已經(jīng)成為確鑿的事實；另一方面,量子粒子的“實在性”并不因之喪失,相互作用仍然是定域的、非超距的。前者是量子力學家所斷言的,后者則是愛因斯坦所希望的。因此,將量子力學與相對論二者協(xié)調(diào)起來,使它們“和平共存”是大有希望的。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：O413.1;N02
【文章目錄】：
摘要
Abstract
導言
1 量子力學的發(fā)展歷程
    1.1 普朗克與能量子假說
    1.2 愛因斯坦與光量子假說
    1.3 光量子與能量子的關系
    1.4 玻爾與舊量子論
    1.5 德布羅意與物質(zhì)波
    1.6 波粒二象性
    1.7 海森伯與矩陣力學
    1.8 薛定諤與波動力學
2 哥本哈根詮釋
    2.1 概率詮釋
    2.2 不確定原理
    2.3 互補原理
3 愛因斯坦與量子力學
    3.1 貢獻
    3.2 質(zhì)疑
4 愛因斯坦-玻爾論戰(zhàn)
    4.1 論戰(zhàn)始末
    4.2 EPR論文
    4.3 科學理性與科學信仰的糾結(jié)
5 貝爾定理及其實驗驗證
    5.1 玻姆對EPR思想實驗的簡化
    5.2 貝爾不等式和貝爾定理
    5.3 貝爾不等式的實驗驗證
    5.4 量子糾纏
    5.5 非定域性
6 第三代實驗——EPR悖論類型實驗
    6.1 新興EPR實驗
    6.2 EPR悖論的"判決性實驗"是否存在
7 從悖論角度看EPR悖論
    7.1 悖論及其類型
    7.2 悖論的根源與消解
    7.3 有"毛病"的定域性假設
    7.4 思想實驗與科學悖論在科學發(fā)展中的作用
8 EPR悖論中的個體性問題
    8.1 個體性問題
    8.2 量子系統(tǒng)中的個體性困境
    8.3 不完全個體性或"弱"個體性
9 結(jié)語:狹義相對論與量子力學相協(xié)調(diào)
致謝
參考文獻
附錄 攻讀博士學位期間發(fā)表論文目錄

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 蘭樺;;EPR系統(tǒng)與財務會計應用探究[J];財經(jīng)界(學術版);2011年10期

相關碩士學位論文 前1條

1 李嘉慧;大學物理中的量子力學教學研究[D];大連理工大學;2012年

本文編號：2828909