楊樹偉 劉國鈺
1 鐵嶺廣播電視大學(xué)(鐵嶺 112000)2 遼寧廣播電視大學(xué)(沈陽 110034)
經(jīng)過一代又一代的物理學(xué)家的不斷研究,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋意義已經(jīng)開場初步呈現(xiàn)出來,并在物理現(xiàn)象的研究過程之中發(fā)揮了重要作用。截至目前為止,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋已經(jīng)可以和量子力學(xué)的哥本哈根解釋相抗衡。但是,在我國國內(nèi),對于量子力學(xué)的統(tǒng)計學(xué)解釋的研究還不夠深入,為有效的加強(qiáng)我國國內(nèi)研究者對于量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋意義有更深的理解,就有必要從哲學(xué)的角度出發(fā),對量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋意義進(jìn)行探討分析。通過本文的論述,筆者一方面希望能起到拋磚引玉的作用,另一方面,希望能給相關(guān)的工作人員提供一點(diǎn)參考借鑒的材料。
量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋的提出是在量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋的研究基礎(chǔ)之上提出的,而量子力學(xué)的系統(tǒng)解釋的最初階段則是在上世紀(jì)三十年代愛因斯坦提出的,愛因斯坦在一次國際學(xué)術(shù)會議上,提出了對量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋的強(qiáng)烈反對,愛因斯坦的觀點(diǎn)主要集中在波函數(shù)的平方數(shù)值的計算過程之中,愛因斯坦認(rèn)為,量子力學(xué)最終得出的數(shù)值結(jié)果應(yīng)當(dāng)是和大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果所測定出來的數(shù)值的大小接近一致的。隨著愛因斯坦在其論文《物理學(xué)與實(shí)驗(yàn)》之中對于量子力學(xué)的系統(tǒng)解釋進(jìn)行了詳細(xì)的闡釋。但是,在量子力學(xué)的系統(tǒng)解釋出現(xiàn)的最初階段,并沒有得到物理研究領(lǐng)域的足夠重視,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋直到上世紀(jì)五十年代才取得了實(shí)質(zhì)性的研究進(jìn)展,在這一階段,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋研究工作主要集中在對于量子力學(xué)的哥本哈根解釋相抗衡之上,所建立起來了一套基于統(tǒng)計的量子力學(xué)統(tǒng)計解釋,這也是目前的量子力學(xué)統(tǒng)計解釋所研究的重點(diǎn)所在。
量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋的區(qū)別所在
量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋、量子力學(xué)的其他解釋(主要包括量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋、量子力學(xué)的相關(guān)態(tài)解釋以及量子力學(xué)的隨機(jī)解釋等解釋方案)以及量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋。在這些量子力學(xué)的解釋之中,只有量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋是建立在對量子力學(xué)的結(jié)構(gòu)的研究上的,也只有量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋可以給出量子力學(xué)運(yùn)動的下一步行為的實(shí)驗(yàn)預(yù)言,也只有量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋承認(rèn)量子力學(xué)詩具有統(tǒng)計學(xué)意義的。
量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋的根本不同就在于兩種解釋理論關(guān)于沖函數(shù)及不確定關(guān)系的分析探討之上。顧名思義,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋是建立在整個量子力學(xué)系統(tǒng)上進(jìn)行對于沖函數(shù)及不確定關(guān)系的研究之上的,而量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋是建立在單個的量子力學(xué)系統(tǒng)的事件之上進(jìn)行對于沖函數(shù)及不確定關(guān)系的研究之上的。雖然在利用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程之中,并不會產(chǎn)生太大的不同,并都可以在一定的程度上給出接近于合理的評價和答案,但是,由于量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋和量子力學(xué)的傳統(tǒng)解釋對于量子的基本概念的認(rèn)識存在偏差,就勢必會對整個量子系統(tǒng)的研究過程產(chǎn)生影響。
在利用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋的過程之中,可以有效的將量子力學(xué)之中的一些具體的概念進(jìn)行分類整理,并對一些經(jīng)典的物理學(xué)基本原理進(jìn)行分析處理,并將這些物理學(xué)原理結(jié)合進(jìn)入量子力學(xué)的基礎(chǔ)理論之中來。具體的來說,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋主要應(yīng)用在以下幾個方面:
首先,利用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋,并不需要基于量子力學(xué)體系外的哲學(xué)原理來進(jìn)行理論研究,而是從目前就已經(jīng)具有的量子力學(xué)數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)而推演出來的量子力學(xué)的基本關(guān)系??傮w上來說,就是量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋受到來自外部的哲學(xué)觀念的影響較小(雖然哲學(xué)意義在量子力學(xué)的發(fā)展初期曾經(jīng)發(fā)揮過重要的作用,但是,哲學(xué)思想畢竟不能夠取代科學(xué)的地位。),還可以通過對相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立一套具有著普遍性意義的量子力學(xué)指導(dǎo)公式,避免量子力學(xué)之中出現(xiàn)概念的混淆情況;
其次,利用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋,可以有效的總結(jié)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)理論公式,進(jìn)行對量子力學(xué)遇到的具體的問題的分析。具體的來說,在量子力學(xué)統(tǒng)計解釋的發(fā)展過程之中,曾經(jīng)出現(xiàn)過許多總結(jié)出來的數(shù)學(xué)理論公式來代表量子力學(xué)的基本概念。在這些數(shù)學(xué)表達(dá)共識之中,所采用的基本假定環(huán)境、計算公式、公式設(shè)定目的都各不相同,但是,這些量子力學(xué)的基本數(shù)學(xué)公式(例如,海森堡的矩陣力學(xué)公式、薛定諤的波粒二象性學(xué)說等),都具備著一定的參考價值。對于這一方面的例證,近幾年來,在我國的《物理化學(xué)》、《量子力學(xué)基礎(chǔ)》等課本之中,已經(jīng)具備了這些基本的量子力學(xué)公式,這也就從側(cè)面證明,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋所列出的數(shù)學(xué)公式具有著一定的價值。
在量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋的應(yīng)用過程之中,主要使用的哲學(xué)思考就是頻度思考,但是,哲學(xué)思考之中的頻度思考并不是唯一的思考方式之一,也不是盡善盡美的解釋方式。一般情況下,在使用頻度思考額方式進(jìn)行解決量子數(shù)目無限多的問題的時候,還不能夠確定在這樣的背景下,所得出的量子力學(xué)統(tǒng)計結(jié)果能夠符合實(shí)際的情況(因?yàn)椋瑹o窮是一個虛無飄渺的概念,無論數(shù)值有多大,在面對無窮的時候,就顯的很渺小)。在這樣的哲學(xué)思考背景下,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋還只是一個一般的信念。
雖然量子力學(xué)不可能做到對無窮的數(shù)值的處理,但是,在利用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋的過程之中,在頻度思考的應(yīng)用下,可以滿足在限定條件下的量子力學(xué)的唯一可操作性問題的解決過程。對于物理專業(yè)領(lǐng)域的專家學(xué)者來說,在他們解決實(shí)際的物理問題的過程之中,最關(guān)注的問題就是使用一種方案是否能夠解決他們所要解決的問題,因此,在這些物理學(xué)家進(jìn)行方法選擇的過程之中,基本上都會選擇可以操作的方法來進(jìn)行問題的解決,在這樣的背景下,應(yīng)用量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋就顯得有一定的普及價值和意義。
綜上所述,可以看出,量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋就是對量子力學(xué)之中涉及到的各種理論公式的統(tǒng)一解釋,通過量子力學(xué)的統(tǒng)計解釋,可以看出量子力學(xué)是一種具備著統(tǒng)計性特點(diǎn),在大量統(tǒng)計事物變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,承認(rèn)事物的隨機(jī)性和必然性共存的一門學(xué)科,這是一門前所未有的統(tǒng)計性學(xué)科。與此同時,在量子力學(xué)理論之中,還涉及到了因果論的哲學(xué)理念,為進(jìn)行對事物的研究提供了更深的理論研究基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,也許量子力學(xué)的適用范圍也會不斷縮小,但是,在現(xiàn)如今,量子力學(xué)還是具備著非常高的參考價值。以上是本人的粗淺之見,由于本人的知識水平及文字組織能力有限,文中如有不到之處還望不吝賜教。
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