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量子的哲学

2019-12-18  gm63

我们的直觉,被局限在一定尺度、一定精度的时空内;在这样时空内,通过人的智慧、实验和数学建立了经典物理学,衍生了经典技术,影响了经典哲学,使很多科学家坚定地相信世界本质上是可以定量地精确地决定的。相对论给我们带来了一次冲击,把绝对的量和相对的量来了一些颠倒,但相对论没有动摇“世界本质上是可以定量地精确地决定的科学理念”;量子力学不仅带来很多违背直觉的事情,它还动摇“世界本质上是可以定量地精确地决定的科学理念”,因此量子力学给我们带来的冲击远胜于相对论,至今我们都耿耿于怀。然而科学的最高原则是事实,科学的最高境界是和谐,所有别的成见或教条都应该是第二性的。由于人不可能看清所有的事实,又由于科学只发展了几百年,也许我们离真相还很远,但我们还应该去静心地体会量子力学的思想,体会量子力学给予我们的哲学启示。

启示一:首先微观粒子具有波动性,其某时刻的运动状态不能像经典物理那样用位置和速度来描述,而要用一个弥散于整个空间,每一点都有一个值的波函数(或态矢量)来描述,其状态必须是系统决定的。从哲学角度上说,量子学是彻底的系统决定的,这一点和中国古代哲学的自然观是相容的;

启示二:一个微观粒子的状态波函数是客观的自然规律(薛定谔方程)的解,但波函数并不代表实际物理量的波动,而是描述粒子在空间的概率分布,它是概率波。由此可见量子学不像经典科学观那样,认为物质的运动从本质上说应该是精确确定的,微观粒子的行为从本质上说是统计决定的;

启示三:微观粒子是波粒两象性的,而且有些物理量是不能同时确定的,这在哲学意义上可以说物质的本性是并协的、互补的,或说自然界客观存在的东西必须是对立统一的整体,这一点和中国古代哲学的自然观也非常相容;

启示四:微观系统的物理量和相应状态往往是突变(跃迁)的,极高量子态下可以退化为经典类似的情形。从哲学角度上说,这里存在着对应原理或量变质变原理,经典物理的行为只是量子行为退化后的近似行为;

启示五:微观系统中要考虑自旋空间,在自旋的参与下两个氢原子才会以共价键结合成氢分子,大量原子系统才会由能级结构形成能带结构。由此可见,一旦有新生力量参与很可能会使情况完全改观,新生事物是极其重要的;

启示六:在单粒子的干涉现象中测量会改变现象的发生,有干扰和无干扰可能是完全不同两回事,因此我们不能用线性思维考察问题。另外量子系统存在零点能,说明物体的本性是永恒运动的,因此我们不能用静止的眼光考察问题;

启示七最近对有关量子纠缠态的实验和理论研究发现,量子信息具有不可克隆性、量子信息可以实现隐态传输、量子信息可以突破局域性限制,这似乎使我们认识到自然界会赋予一个系统以神圣的独立性和统一性;

启示八高等量子学和实验事实揭示,一定条件下在真空中会产生正反粒子对、正反物质也会湮灭消失,自然界物质的秘密也许隐藏在真空及其对称性上。由此可见,在一定条件下矛盾的双方是可以互相转换的,就是“有”和“无”也是可以互相转换的。

量子科学使我们确立了一些量子世界的事实,但我们肯定还远没有知道量子科学的全貌,可以说我们现在还是处于“瞎子摸象”的阶段,但量子科学的事实已给予我们很多全新的见识、应用、思想,使我们知道粒子本身就不是机械的,粒子本身是生动的、和谐、神圣的...;而且,量子力学似乎更适合用中国古代哲学理解,据说玻尔1937年访问中国时,接触到中国的太极和阴阳思想,大为震惊,多年来他领悟到的最深刻的物理思想:互补原理,竟与几千年前中国圣贤的智慧如此相似,古老的东方智慧,与现代科学之间有着深刻的协调性。更神话一点,我们可以对中国古代哲学的物质观“道生一,一生二,二生三,三生万物”,与现代的物质观“真空不空,真空中充满着虚粒子对,对称破缺会形成基本粒子,基本粒子形成化学元素,化学元素形成了丰富多彩的生命和自然界”作如下对比:“道即空”,真空也;一即太极,虚粒子对也;二即阴阳,组成各种元素的质子、电子是也;三即八卦,五味杂陈的各种元素是也;八卦变出六十四卦道尽天地人世界万物,元素变出各种物质道尽天地人世界万物。

为什么会出现这种吻合呢?事实上,量子学中粒子的运动不是机械的,一个粒子的行为也必须用整体论、统计决定论的观念来讨论,而这种观念正是中国古代哲人在研究社会、研究人体和研究一些自然现象时所采用的(它反而和经典的、机械的科学观是很不一样的),因此量子观和中国古代哲学有相通之处就不足为怪了。东方文化重系统分析,整体演绎,返朴归真;西方文化重分解分析,精确演绎,出神入化。西方孕育了经典科学,发现了近代科学,而近代科学的内涵具有整体性,互补性,对称性等东方文化的要素,由此东西合璧才是完整的文化。

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