量子力學的發展是個充滿爭吵的發展.主要有哥本哈根\玻爾\愛因斯坦 3個學派的爭論。
哥布哈根學派是20世紀20年代初期形成的,為首的是丹麥著名物理學家尼爾斯*玻爾,玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是這個學派的主要成員.
它的發源地是玻爾創立的哥本哈根理論物理研究所.哥本哈根學派對量子力學的創立和發展作出了傑出貢獻,並且它對量子力學的解釋被稱為量子力學的“正統解釋”.
玻爾本人不僅對早期量子論的發展起過重大作用,而且他的認識論和方法論對量子力學的建立起了推動和指導作用,他提出的著名的“互補原理”是哥本哈根學派的重要支柱.
玻爾領導的哥本哈根理論物理研究所成了量子理論研究中心,由此該學派成為當時世界上力量最雄厚的物理學派.
哥本哈根學派的解釋在定量方面首先表述為海森伯的不確定關係.
這類由作用量量子h表述的數學關係,在1927年9月玻爾提出的互補原理中從哲學得到了概括和總結,用來解釋量子現象的基本特徵——波粒二象性.所謂互補原理也就是波動性和粒子性的互相補充.
該學派提出的量子躍遷語言和不確定性原理(即測不準關係)及其在哲學意義上的擴充套件(互補原理)在物理學界得到普遍的採用.
因此,哥本哈根學派對量子力學的物理解釋以及哲學觀點,理所當然是諸多學派的主體,是正統的、主要的解釋.
隨機解釋認為,透過研究薛定諤方程與費曼積分、馬爾科夫過程之間的聯絡,認為應把量子力學解釋為一種經典的機率理論或統計過程理論.這些過程是隨機的,例如,用布朗運動理論解釋不確定關係.
最早對量子理論作隨機解釋的薛定諤和隨後的玻普透過對隨機過程的研究認為,波粒二象性的矛盾是由於波被看作是一種獨立的實在,如果波被看作是粒子系綜的集體特性,例如聲波那樣,就不存在矛盾了.
後來,他們藉助量子場中的產生和湮沒過程,建立起一種推廣了的統計力學,由此推出量子力學的規律.
他們進一步認為波函式只是表示時空中事件出現的次序.由於基本事件按其本性來講是分立地產生和消失的,所以這些次序的規律具有統計的性質.隨著統計電動力學的發展,發現經典隨機體系與量子力學體系之間具有很大的類似性.
薛定諤還認為,只能把“客觀實在性”歸屬於波而不歸屬於粒子,並且不準備把波僅僅解釋為“機率波”.
因而他認為,只有位形空間中的波是通常解釋中的機率波,而三維物質波或輻射波都不是機率波,但卻有連續的能量和動量密度,就象麥克斯韋理論中的電磁場一樣.
薛定諤因此正確地強調指出,在這一點上,可以設想這些過程是比它們通常的情況更為連續.在通常的量子論解釋中,它包含在從可能到現實的轉變中.
愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的大論戰:
愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的不同觀點之間的大論戰是量子力學建立和發展過程中最具有代表性意義的一場爭論,因而本文特作比較深入完整的闡述和分析.
玻爾1918年提出對應原理,認為量子理論能以一定的方式同經典理論一致起來.即認為原子保持量子狀態的特性和穩定性有一定限度.只有當外來干擾的強度不足以把原子激發到較高量子狀態時,原子才顯現量子特徵.
如果在非常強烈的干擾下,那麼量子效應的特性將完全消失,原子也就帶有古典性質.海森伯正是按這一原理和可觀察量是物理理論基礎創立了矩陣力學.
波動力學也是透過量子和經典的對應性建立起來的.1927年海森伯提出“不確定關係”後,玻爾接著於同年9月在義大利科摩城召開的紀念伏打逝世100週年國際物理學會議上發表了題為《量子公設和原子理論的晚近發展》的演講,提出了著名的“互補原理”,引起學術界很大震動.互補原理認為:微粒和波的概念是互相補充的,同時又是互相矛盾的,它們是運動過程中的互補影象.玻爾特別指出,觀察微觀現象的特殊性,由於微觀客體中最小作用量子h要起重要作用,因此微觀客體和測量儀器之間的相互作用是不能忽略的.
這種相互作用在原則上是不可控制的,是量子現象不可分割的組成部分.這種不可控制的相互作用的數學表示是“不確定關係”.這決定了量子力學的規律只能是機率性的.為了描述微觀客體,必須拋棄決定性的因果性原理.
量子力學精確地描寫了單個粒子體系狀態,它是完備的.玻爾特別強調微觀客體的行為有賴於觀測條件.他認為一個物理量或特徵,不是本身即存在,而是由我們作觀測或度量時才有意義.
哥本哈根學派寫了大量文章,宣傳互補原理,提出了客觀不可分的觀點.他們還將互補原理推廣到生物學、心理學,甚至社會歷史各個領域,認為互補原理是一切科學研究的指導思想.
1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開了第五屆索爾威會議,玻爾在會上又一次闡述了他的互補原理.量子力學的哥本哈根解釋為眾多的物理學家所接受,成為量子力學的正統解釋.
但是在會上,互補原理卻遭到了愛因斯坦、薛定諤等人的強烈反對,開始了物理學史上前所未有的長達幾十年之久的愛因斯坦-玻爾大論戰.
實際上,愛因斯坦和玻爾的論戰從1920年4月就已經開始了.
當時,玻爾到愛因斯坦所在的德國柏林訪問,第一次與愛因斯坦會面.他們兩人就量子理論的發展交換了意見,談話的主題是關於光的波粒二象性的認識問題.
乍看起來,這次爭論好象是愛因斯坦主張,完備的光理論必須以某種方式將波動性和粒子性結合起來,而玻爾卻固守光的經典波動理論,否認光子理論基本方程的有效性.
然而,仔細分析就會發現玻爾強調需要同經典力學的觀念作徹底的決裂,而愛因斯坦則雖贊成光的波粒二象性,但卻堅信波和粒子這兩個側面可以因果性地相互聯絡起來.
愛因斯坦堅決反對量子力學的機率解釋,不贊成拋棄因果性和決定性的概念.他堅信基本理論不應當是統計性的.
他說,“上帝是不會擲骰子的.”他認為在機率解釋的後面應當有更深一層的關係,把場作為物理學更基本的概念,而把粒子歸結為場的奇異點,他還試圖把量子理論納入一個基於因果性原理和連續性原理的統一場論中去,因此他在第五屆索爾威會議上支援德布羅意的導波理論,並且在發言中強調量子力學不能描寫單個體系的狀態,只能描寫許多全同體系的一個系綜的行為,因而是不完備的理論.
量子力學的發展是個充滿爭吵的發展.主要有哥本哈根\玻爾\愛因斯坦 3個學派的爭論。
哥布哈根學派是20世紀20年代初期形成的,為首的是丹麥著名物理學家尼爾斯*玻爾,玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是這個學派的主要成員.
它的發源地是玻爾創立的哥本哈根理論物理研究所.哥本哈根學派對量子力學的創立和發展作出了傑出貢獻,並且它對量子力學的解釋被稱為量子力學的“正統解釋”.
玻爾本人不僅對早期量子論的發展起過重大作用,而且他的認識論和方法論對量子力學的建立起了推動和指導作用,他提出的著名的“互補原理”是哥本哈根學派的重要支柱.
玻爾領導的哥本哈根理論物理研究所成了量子理論研究中心,由此該學派成為當時世界上力量最雄厚的物理學派.
哥本哈根學派的解釋在定量方面首先表述為海森伯的不確定關係.
這類由作用量量子h表述的數學關係,在1927年9月玻爾提出的互補原理中從哲學得到了概括和總結,用來解釋量子現象的基本特徵——波粒二象性.所謂互補原理也就是波動性和粒子性的互相補充.
該學派提出的量子躍遷語言和不確定性原理(即測不準關係)及其在哲學意義上的擴充套件(互補原理)在物理學界得到普遍的採用.
因此,哥本哈根學派對量子力學的物理解釋以及哲學觀點,理所當然是諸多學派的主體,是正統的、主要的解釋.
隨機解釋認為,透過研究薛定諤方程與費曼積分、馬爾科夫過程之間的聯絡,認為應把量子力學解釋為一種經典的機率理論或統計過程理論.這些過程是隨機的,例如,用布朗運動理論解釋不確定關係.
最早對量子理論作隨機解釋的薛定諤和隨後的玻普透過對隨機過程的研究認為,波粒二象性的矛盾是由於波被看作是一種獨立的實在,如果波被看作是粒子系綜的集體特性,例如聲波那樣,就不存在矛盾了.
後來,他們藉助量子場中的產生和湮沒過程,建立起一種推廣了的統計力學,由此推出量子力學的規律.
他們進一步認為波函式只是表示時空中事件出現的次序.由於基本事件按其本性來講是分立地產生和消失的,所以這些次序的規律具有統計的性質.隨著統計電動力學的發展,發現經典隨機體系與量子力學體系之間具有很大的類似性.
薛定諤還認為,只能把“客觀實在性”歸屬於波而不歸屬於粒子,並且不準備把波僅僅解釋為“機率波”.
因而他認為,只有位形空間中的波是通常解釋中的機率波,而三維物質波或輻射波都不是機率波,但卻有連續的能量和動量密度,就象麥克斯韋理論中的電磁場一樣.
薛定諤因此正確地強調指出,在這一點上,可以設想這些過程是比它們通常的情況更為連續.在通常的量子論解釋中,它包含在從可能到現實的轉變中.
愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的大論戰:
愛因斯坦與玻爾關於量子力學解釋的不同觀點之間的大論戰是量子力學建立和發展過程中最具有代表性意義的一場爭論,因而本文特作比較深入完整的闡述和分析.
玻爾1918年提出對應原理,認為量子理論能以一定的方式同經典理論一致起來.即認為原子保持量子狀態的特性和穩定性有一定限度.只有當外來干擾的強度不足以把原子激發到較高量子狀態時,原子才顯現量子特徵.
如果在非常強烈的干擾下,那麼量子效應的特性將完全消失,原子也就帶有古典性質.海森伯正是按這一原理和可觀察量是物理理論基礎創立了矩陣力學.
波動力學也是透過量子和經典的對應性建立起來的.1927年海森伯提出“不確定關係”後,玻爾接著於同年9月在義大利科摩城召開的紀念伏打逝世100週年國際物理學會議上發表了題為《量子公設和原子理論的晚近發展》的演講,提出了著名的“互補原理”,引起學術界很大震動.互補原理認為:微粒和波的概念是互相補充的,同時又是互相矛盾的,它們是運動過程中的互補影象.玻爾特別指出,觀察微觀現象的特殊性,由於微觀客體中最小作用量子h要起重要作用,因此微觀客體和測量儀器之間的相互作用是不能忽略的.
這種相互作用在原則上是不可控制的,是量子現象不可分割的組成部分.這種不可控制的相互作用的數學表示是“不確定關係”.這決定了量子力學的規律只能是機率性的.為了描述微觀客體,必須拋棄決定性的因果性原理.
量子力學精確地描寫了單個粒子體系狀態,它是完備的.玻爾特別強調微觀客體的行為有賴於觀測條件.他認為一個物理量或特徵,不是本身即存在,而是由我們作觀測或度量時才有意義.
哥本哈根學派寫了大量文章,宣傳互補原理,提出了客觀不可分的觀點.他們還將互補原理推廣到生物學、心理學,甚至社會歷史各個領域,認為互補原理是一切科學研究的指導思想.
1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開了第五屆索爾威會議,玻爾在會上又一次闡述了他的互補原理.量子力學的哥本哈根解釋為眾多的物理學家所接受,成為量子力學的正統解釋.
但是在會上,互補原理卻遭到了愛因斯坦、薛定諤等人的強烈反對,開始了物理學史上前所未有的長達幾十年之久的愛因斯坦-玻爾大論戰.
實際上,愛因斯坦和玻爾的論戰從1920年4月就已經開始了.
當時,玻爾到愛因斯坦所在的德國柏林訪問,第一次與愛因斯坦會面.他們兩人就量子理論的發展交換了意見,談話的主題是關於光的波粒二象性的認識問題.
乍看起來,這次爭論好象是愛因斯坦主張,完備的光理論必須以某種方式將波動性和粒子性結合起來,而玻爾卻固守光的經典波動理論,否認光子理論基本方程的有效性.
然而,仔細分析就會發現玻爾強調需要同經典力學的觀念作徹底的決裂,而愛因斯坦則雖贊成光的波粒二象性,但卻堅信波和粒子這兩個側面可以因果性地相互聯絡起來.
愛因斯坦堅決反對量子力學的機率解釋,不贊成拋棄因果性和決定性的概念.他堅信基本理論不應當是統計性的.
他說,“上帝是不會擲骰子的.”他認為在機率解釋的後面應當有更深一層的關係,把場作為物理學更基本的概念,而把粒子歸結為場的奇異點,他還試圖把量子理論納入一個基於因果性原理和連續性原理的統一場論中去,因此他在第五屆索爾威會議上支援德布羅意的導波理論,並且在發言中強調量子力學不能描寫單個體系的狀態,只能描寫許多全同體系的一個系綜的行為,因而是不完備的理論.