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什麽是“哥本哈根經典解釋”?

量子論的哥本哈根解釋是從壹個佯謬出發的。

概述:

哥本哈根詮釋是建立在由德國數學家、物理學家MaxBorn所提出的“波函數的概率表達”上,之後發展為著名的不確定性原理,即震動中的微粒子——量子的類弦的決定論詮釋。把電子波與發現概率聯系起來,並主張“波包塌縮”的壹種對物質——波的量子論解釋,已經成為量子論的標準詮釋。

由 波爾和 海森堡於1927年在 哥本哈根合作研究時***同提出的。此詮釋建立在由德國 數學家、 物理學家 Max Born所提出的“

波函數的概率表達”上,之後發展為著名的不確定性原理。此後, 量子理論中的

概率特性便不再是猜想,而是作為壹條定律而存在了。量子論以及這條詮釋在整個自然科學以及哲學的發展和研究中都起著非常顯著的作用。量子物理中“偶然性”的含義與經典物理不同的是,在量子物理中所有涉及的測量值都不可以精確的預測。比如在經典物理的牛頓力學中,對壹輛直線行駛中的汽車而言,可以通過它的初速度和加速度已及初始位置得出汽車在壹定時間之後的位置及速度。而在量子物理中不可能這樣。在微觀世界中求得在壹定時間內的物體所在,取而代之的是可以通過概率(

偶然性)來預測它的位置。

爭議:

這個看起來十分牽強的理論確實在壹段時間內遭到了不少的批判。

愛因斯坦在這個理論剛被提出時曾說:“上帝不通過擲骰子來做決定”,反對他的人說:“為什麽妳又要去充當上帝擲不擲骰子的決定?”

實驗:

物理學中的任何實驗,不管它是關於日常生活現象的,或是有關原子事件的,都是用經典物理學的術語來描述的。經典物理學的概念構成了我們描述實驗裝置和陳述實驗結果的語言。我們不能也不應當用任何其他東西來代替這些概念。然而,這些概念的應用受到測不準關系的限制。當使用這些概念時,我們必須在心中牢記經典概念的這個有限的適用範圍,但我們不能夠也不應當企圖去改進這些概念。波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補原理,三者***同構成了量子論“哥本哈根解釋”的核心,至今仍然深刻地影響著我們對於整個宇宙的終極認識。

前兩者摧毀了經典世界的(嚴格)因果性,互補原理和不確定原理又合力搗毀了世界的(絕對)客觀性。

新的量子圖景展現出壹個前所未有的世界,它是如此奇特,難以想象,和人們的日常生活格格不入,甚至違背我們的理性本身。但是,它卻能夠解釋量子世界壹切不可思議的現象。這種主流解釋被稱為量子論的“哥本哈根”解釋,它是以玻爾為首的壹幫科學家作出的,他們大多數曾在哥本哈根工作過,許多是量子論本身的創立者。

詳解:

哥本哈根解釋的基本內容,全都圍繞著三大核心原理而展開。

首先,不確定性原理限制了我們對微觀事物認識的極限,而這個極限也就是具有物理意義的壹切。

其次,因為存在著觀測者對於被觀測物的不可避免的擾動,現在主體和客體世界必須被理解成壹個不可分割的整體。沒有壹個孤立地存在於客觀世界的“事物”(being),事實上壹個純粹的客觀世界是沒有的,任何事物都只有結合壹個特定的觀測手段,才談得上具體意義。對象所表現出的形態,很大程度上取決於我們的觀察方法。對同壹個對象來說,這些表現形態可能是互相排斥的,但必須被同時用於這個對象的描述中,也就是互補原理。

最後,因為我們的觀測給事物帶來各種原則上不可預測的擾動,量子世界的本質是“隨機性”。傳統觀念中的嚴格因果關系在量子世界是不存在的,必須以壹種統計性的解釋來取而代之,波函數Ψ就是壹種統計,它的平方代表了粒子在某處出現的概率。當我們說“電子出現在X處”時,我們並不知道這個事件的“原因”是什麽,它是壹個完全隨機的過程,沒有因果關系。

有些人可能覺得非常糟糕:又是不確定又是沒有因果關系,這個世界不是亂套了嗎?物理學家既然什麽都不知道,那他們還好意思呆在大學裏領薪水,或者在電視節目上欺世盜名?然而事情並沒有想像的那麽壞,雖然我們對單個電子的行為只能預測其概率,但我們知道,當樣本數量變得非常非常大時,概率論就很有用了。我們沒法知道壹個電子在屏幕上出現在什麽位置,但我們很有把握,當數以萬億計的電子穿過雙縫,它們會形成幹涉圖案。這就好比保險公司沒法預測壹個客戶會在什麽時候死去,但它對壹個城市的總體死亡率是清楚的,所以保險公司壹定是賺錢的!

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