第 21 卷 第 3 期 贵 州 大 学 学 报 (社 会 科 学 版 ) Vol. 21 No. 3
2003 年 5 月 JOURNAL OF GU IZHOU UN IV ERSITY(Social Science) May. 2003
量 子 信 息 的 本 质 特 征 及 哲 学 意 义 X
潘 平 , 杨 明
(贵 州 大 学 职 业 技 术 学 院 , 贵 州 贵 阳 550004)
摘 要 :量 子 信 息 是 量 子 力 学 和 信 息 论 结 合 产 生 的 一 门 新 的 前 沿 学 科 ,它 具 有 经 典 信 息 论 无 可 比 拟 的 奇 特
的 纠 缠 和 非 定 域 关 联 特 征 ,给 哲 学 提 出 了 新 的 课 题 。 从 哲 学 的 角 度 ,论 述 量 子 信 息 中 由 非 确 定 性 理 论 和 客 观 实
在 性 所 引 起 的 两 个 基 本 哲 学 问 题 。
关 键 词 :信 息 哲 学 ; 量 子 信 息 ; 量 子 纠 缠 ; 量 子 非 定 域 性 ; 哲 学 意 义
中 图 分 类 号 :B029 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1000 - 5099 (2003) 03 - 0028 - 04
二 十 世 纪 40 年 代 ,从 Shannon 的 《 通 讯 的 数 学 理 论 》 的 发 表 ,标 志 狭 义 信 息 论 的 诞 生 开 始 ,半 个 世 纪 以
来 ,信 息 论 的 研 究 已 形 成 了 科 学 前 沿 中 最 为 活 跃 的 学 科 之 一 ,它 强 烈 地 吸 引 着 众 多 领 域 的 科 学 家 竞 相 应 用
信 息 论 的 概 念 和 方 法 去 理 解 和 解 决 本 领 域 中 的 问 题 ,同 时 也 强 烈 地 影 响 着 传 统 科 学 的 基 础 理 论 和 技 术 创
新 ,开 辟 了 一 个 伟 大 的 信 息 时 代 。 在 Shannon 的 《 通 讯 的 数 学 理 论 》 发 表 的 与 此 同 时 ,另 一 位 创 始 人 Wein2
er 发 表 了 《 控 制 论 — — — 动 物 和 机 器 中 的 通 讯 与 控 制 问 题 》 ,该 文 超 越 了 狭 义 信 息 论 的 技 术 界 域 ,提 出 了 著 名
的 经 典 命 题 “ 信 息 既 不 是 物 质 ,也 不 是 能 量 ,信 息 就 是 信 息 ,不 懂 得 它 ,就 不 懂 得 唯 物 主 义 ” [1 ] 。 第 一 次 将
信 息 论 映 射 到 哲 学 上 ,直 接 冲 击 了 传 统 哲 学 的 思 想 观 念 和 理 论 结 构 ,孕 育 了 一 种 新 的 哲 学 形 态 — — — 信 息 哲
学 。 信 息 论 诞 生 至 今 ,已 过 去 了 半 个 多 世 纪 ,在 这 半 个 多 世 纪 里 ,信 息 论 得 到 了 突 飞 猛 进 的 发 展 ,特 别 是 在
通 讯 领 域 方 面 ,同 时 也 对 哲 学 问 题 的 研 究 带 来 了 新 的 思 想 路 线 。 本 文 将 从 信 息 哲 学 这 一 基 本 思 路 开 始 ,通
过 对 量 子 信 息 理 论 本 质 特 征 的 探 讨 ,论 述 量 子 信 息 的 哲 学 意 义 。
1、 信 息 的 本 质 与 信 息 哲 学
信 息 论 是 应 用 概 率 统 计 方 法 研 究 信 息 传 输 、 交 换 、 存 贮 和 处 理 的 一 门 学 科 。 它 源 于 通 讯 实 践 并 与 客 观
世 界 的 发 展 同 时 产 生 ,长 期 以 来 ,人 类 就 生 活 在 信 息 的 海 洋 之 中 ,几 乎 所 有 的 人 都 自 觉 和 不 自 觉 地 使 用 “ 信
息 ” 一 词 。 然 而 什 么 是 信 息 ,或 者 说 给 信 息 下 一 个 确 切 的 定 义 ,即 使 是 学 术 界 的 专 家 对 此 也 无 统 一 的 定 义 ,
更 不 用 说 是 人 人 皆 知 的 。 从 哲 学 的 意 义 上 说 ,我 们 认 为 信 息 是 对 主 观 意 识 和 客 观 实 在 的 认 知 和 反 映 。 信
息 论 的 发 展 过 程 实 质 上 就 是 近 代 哲 学 的 的 发 展 过 程 ,当 Weine 第 一 次 将 信 息 论 映 射 到 哲 学 上 的 同 时 ,Pop2
per 的 “ 三 个 世 界 ” 之 理 论 也 随 之 诞 生 ,物 质 、 能 量 和 信 息 构 成 了 世 界 的 三 大 要 素 (也 有 人 提 出 ,信 息 、 材 料 、
能 源 是 现 代 科 学 的 三 大 支 柱 ) ,彻 底 改 变 了 原 有 世 界 的 图 景 。 “ 三 个 世 界 ” 之 理 论 说 明 :物 质 描 述 世 界 的 实
在 性 ;能 量 描 述 世 界 的 运 动 性 ;信 息 则 是 描 述 物 质 世 界 从 反 应 性 、 感 应 性 到 反 映 性 的 特 性 ,是 物 质 的 属 性 、
是 物 质 和 精 神 之 集 合 ;要 有 效 地 生 活 ,就 要 有 足 够 的 信 息 。 这 一 观 念 直 接 冲 击 了 20 世 纪 以 来 的 哲 学 思 想
路 线 ,实 质 上 是 重 新 开 启 了 哲 学 中 悠 久 的 形 而 上 学 问 题 的 探 讨 。
随 着 对 信 息 论 理 论 研 究 的 不 断 深 入 ,特 别 是 近 二 十 年 来 ,信 息 技 术 的 不 断 发 展 ,涌 现 出 许 多 信 息 论 的
新 概 念 、 新 理 论 ,冲 破 了 狭 义 信 息 论 的 传 统 框 架 和 局 限 ,最 突 出 的 特 点 是 把 人 的 因 素 引 入 进 来 ,使 信 息 问 题
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X 收 稿 日 期 : 2003 - 04 - 09
作 者 简 介 :潘 平 (1962 - ) ,男 ,贵 州 大 学 职 业 技 术 学 院 讲 师 ,主 要 从 事 信 息 基 础 理 论 教 学 及 研 究 ;
杨 明 (1955 - ) ,男 ,贵 州 大 学 职 业 技 术 学 院 副 教 授 ,主 要 从 事 哲 学 理 论 教 学 与 研 究 。
的 研 究 更 加 深 入 化 、 普 遍 化 、 复 杂 化 。 极 大 地 改 变 了 整 个 科 学 的 结 构 、 内 容 和 方 向 ,改 变 了 科 学 发 展 的 前 景
和 科 学 的 思 维 方 式 。 首 先 ,基 于 自 然 界 和 人 类 社 会 的 二 分 性 问 题 ,提 出 了 主 观 信 息 和 客 观 信 息 ,低 级 信 息
与 高 级 信 息 的 概 念 。 其 次 是 后 现 代 哲 学 对 由 于 人 的 选 择 、 接 收 的 创 意 性 的 存 在 ,信 息 本 身 存 在 着 解 读 的 不
确 定 性 的 哲 学 诠 释 。 信 息 论 的 方 法 论 和 基 础 统 一 理 论 的 研 究 等 都 给 哲 学 再 次 提 出 了 新 、 老 问 题 :第 一 ,信
息 概 念 的 普 适 问 题 ,已 成 为 公 认 的 哲 学 范 畴 。 一 些 学 者 认 为 ,物 质 的 特 征 参 量 就 是 信 息 ,它 规 定 了 物 质 与
能 量 的 取 值 。 有 的 学 者 提 出 ,信 息 是 对 事 物 属 性 认 知 ,是 事 物 发 展 的 必 然 过 程 。 第 二 ,信 息 论 与 认 识 论 的
关 系 :信 息 论 认 为 ,信 息 的 对 象 是 对 信 息 的 筛 选 、 输 入 信 息 的 识 别 、 认 识 结 构 的 密 码 、 信 息 流 动 的 反 馈 、 信 息
语 言 的 加 工 、 信 息 通 讯 等 方 面 ,对 认 识 的 本 质 、 过 程 、 规 律 从 科 学 和 哲 学 结 合 的 角 度 做 了 深 刻 的 分 析 ,使 认
识 论 的 研 究 得 以 深 化 。 第 三 ,信 息 论 的 发 展 及 其 在 实 践 中 的 应 用 ,改 变 了 整 个 世 界 的 面 貌 ,使 得 人 类 社 会
从 正 处 于 “ 工 业 社 会 ” 向 “ 信 息 社 会 ” 的 转 化 以 及 产 生 “ 物 质 经 济 ” 和 “ 信 息 经 济 ” 的 思 想 。 这 些 思 想 和 观 念 变
迁 ,迫 使 哲 学 家 不 得 不 思 考 在 信 息 时 代 里 有 关 生 产 方 式 的 变 革 ;社 会 形 态 的 变 迁 ;生 活 方 式 和 价 值 观 念 的
更 新 等 一 系 列 社 会 历 史 观 上 新 生 的 、 深 层 次 的 、 甚 至 是 带 有 挑 战 性 的 问 题 ,许 多 过 去 的 理 论 被 重 新 证 实 、 证
伪 或 发 展 ,形 成 了 许 多 新 的 哲 学 思 想 。 如 黑 客 精 神 、 经 济 自 由 主 义 [2 ] 、 赛 伯 空 间 、 技 术 现 实 派 等 理 念 ,其 中
最 为 典 型 的 是 虚 拟 现 实 的 哲 学 问 题 。
所 谓 虚 拟 实 质 上 就 是 营 造 一 个 并 不 存 在 的 幻 觉 世 界 ,使 人 产 生 身 临 其 境 的 感 觉 ,而 人 又 难 以 或 不 能 察
觉 到 它 与 真 实 世 界 的 区 别 。 在 过 去 的 哲 学 研 究 里 ,都 是 立 足 于 对 客 观 实 在 的 思 考 ,是 现 实 性 范 畴 框 架 内 的
哲 学 。 现 在 的 哲 学 则 要 考 虑 可 能 性 领 域 中 的 一 系 列 现 象 ,形 成 了 所 谓 的 “ 虚 拟 哲 学 ” 。 [3 ]
2、 量 子 信 息 的 概 念 及 其 本 质
虚 拟 现 实 的 实 现 ,主 要 依 附 于 信 息 技 术 — — — 计 算 机 技 术 的 发 展 ,由 于 目 前 的 计 算 机 — — — 经 典 计 算 机 受
到 诸 如 来 自 器 件 工 作 原 理 、 工 艺 技 术 与 制 造 成 本 等 多 方 面 的 制 约 ,形 成 了 难 以 克 服 的 障 碍 和 极 限 。 为 了 面
对 这 一 挑 战 ,突 破 半 导 体 器 件 所 带 来 的 极 限 障 碍 ,发 展 非 传 统 的 新 技 术 ,物 理 学 家 已 成 功 地 将 量 子 理 论 与
信 息 论 有 机 地 结 合 起 来 ,发 展 了 信 息 理 论 ,提 出 了 令 人 耳 目 一 新 的 新 概 念 、 原 理 和 方 法 — — — 量 子 信 息 论 。
量 子 信 息 是 由 量 子 力 学 和 信 息 科 学 形 成 的 一 种 交 叉 学 科 ,是 量 子 力 学 在 新 的 应 用 领 域 中 的 一 个 重 要
发 展 方 向 。 在 量 子 力 学 的 发 展 过 程 中 ,一 直 充 满 着 激 烈 的 争 论 。 1930 年 ,从 Einstein 提 出 一 个 假 想 实 验
所 得 到 的 结 论 “ 量 子 力 学 是 不 自 洽 的 ” 开 始 ,就 和 Bohr 进 行 争 论 一 直 到 1935 年 结 束 。 与 此 同 时 ,
Schrodinger 提 出 了 “ 猫 ” 佯 谬 。 1934 年 ,Einstein 等 反 驳 量 子 力 学 正 统 诠 释 而 提 出 了 著 名 的 EPR 佯 谬 ,佯
谬 中 指 出 了 纠 缠 态 所 展 现 的 非 定 域 关 联 的 奇 特 性 质 ,并 由 此 而 引 出 了 大 量 的 对 “ 隐 变 量 理 论 ” 的 研 究 。
“ EPR” 佯 谬 实 际 上 是 对 建 立 一 种 新 的 理 论 建 议 。 但 关 键 问 题 是 在 当 时 尚 无 实 验 检 验 ,因 而 长 期 以 来 一 直
在 思 辩 性 的 争 论 中 。 1965 年 后 ,这 个 问 题 又 成 为 了 热 门 话 题 ,研 究 工 作 又 进 入 了 空 前 的 兴 旺 。 其 原 因 是
由 Bell 的 一 篇 论 文 中 提 出 基 于 Einstein 观 点 的 “ 隐 变 量 理 论 ” 可 以 用 实 验 检 验 ,其 判 据 被 称 为 Bell 不 等 式 。
之 后 进 行 了 许 多 验 证 不 等 式 的 实 验 ,同 时 证 明 了 量 子 力 学 的 预 言 是 正 确 的 ,这 时 人 们 才 开 始 把 纠 缠 这 一 非
经 典 特 性 应 用 到 信 息 论 中 去 。 从 1985 年 量 子 图 灵 机 模 型 的 提 出 — — — 第 一 次 将 量 子 力 学 的 基 本 理 论 具 体
地 应 用 到 计 算 机 科 学 中 去 ,从 而 产 生 了 一 门 新 的 学 科 — — — 量 子 信 息 ,到 1994 年 Shor 算 法 的 提 出 ,1996 年
Grover 算 法 的 提 出 到 它 的 核 磁 共 振 的 演 示 ;从 1991 年 第 一 个 基 于 纠 缠 态 的 量 子 加 密 协 议 的 提 出 到 它 实 验
的 实 现 ;从 1993 年 量 子 隐 形 传 态 协 议 的 提 出 到 1997 年 首 次 实 验 的 实 现 说 明 ,近 二 十 年 来 对 量 子 信 息 这 一
交 叉 学 科 的 研 究 硕 果 累 累 ,已 成 为 众 多 科 学 家 研 究 的 热 点 。
量 子 信 息 包 括 量 子 计 算 [4 ] 、 量 子 测 量 和 量 子 通 讯 ,具 有 提 高 运 算 速 度 、 确 保 信 息 安 全 、 增 大 信 息 容 量
和 提 高 检 测 精 度 等 方 面 的 独 特 功 能 的 特 性 。 量 子 信 息 理 论 研 究 的 本 质 是 对 量 子 离 物 传 态 方 案 及 其 在 实 验
上 的 实 现 [5 ] 、 量 子 纠 缠 态 的 基 本 理 论 和 量 子 非 定 域 性 关 联 的 描 述 [6、 7 ] 。
量 子 离 物 传 态 来 源 于 科 幻 小 说 ,其 基 本 思 想 是 :一 个 物 理 客 体 等 价 于 构 造 该 客 体 所 需 的 全 部 信 息 ,传
递 一 个 客 体 ,只 需 传 递 构 造 该 祝 体 所 需 的 所 有 信 息 ,而 毋 需 搬 运 客 体 的 原 件 。 该 方 案 的 核 心 是 巧 妙 地 运 用
量 子 纠 缠 态 所 体 现 出 的 非 定 域 关 联 特 性 ,并 借 助 于 一 个 辅 助 的 经 典 通 道 ,实 现 量 子 态 的 离 物 传 递 [5 ] 。 很
显 然 ,在 量 子 信 息 的 理 论 中 ,对 量 子 纠 缠 态 的 研 究 也 就 显 得 特 别 的 重 要 。 但 也 有 人 提 出 异 议 ,认 为 量 子 信
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息 理 论 — — — 特 别 是 量 子 通 讯 并 不 一 定 需 要 量 子 的 纠 缠 。 什 么 是 量 子 纠 缠 态 呢 ? 简 单 地 说 ,有 两 个 体 系 A
和 B ,当 它 们 发 生 相 互 作 用 后 总 体 系 的 状 态 如 用 ∑ AB 表 示 ,而 不 能 用 一 个 简 单 的 乘 积 AB 表 示 ,这 个 线 性
组 合 就 叫 纠 缠 态 。 纠 缠 不 仅 仅 是 量 子 力 学 的 特 征 之 一 ,而 且 它 是 唯 一 的 特 征 。 用 量 子 力 学 密 度 算 符 的 语
言 来 描 述 由 A 和 B 两 个 纯 量 子 系 统 构 成 的 AB 的 系 统 :称 纯 态 ρ AB = 0ψ > AB ,AB <Ψ 0 ,0ψ > AB ∈ HAB为 直 积
态 或 非 纠 缠 态 ,如 果 存 在 0ψ > A ∈ HA 和 0ψ > B ∈ HB ,使 得 ρ AB =ρ A “ρ B = 0ψ > AA <Ψ 0 “0ψ > BB <Ψ 0 ;否 则
称 ρ AB = 0ψ > AB ,AB <Ψ 0 为 纠 缠 态 。 在 二 体 纯 态 的 体 系 中 ,可 用 量 子 熵 纠 缠 度 的 概 念 来 描 述 ,即 SE (0ψ
> AB) = S(ρ A) = S(ρ B) = - tr (ρ A logρ A) = - tr (ρ B logρ B) 。 它 表 征 态 纠 缠 得 越 厉 害 ,局 部 态 的 不 确 定 程 度 就
越 大 ,纯 态 的 量 子 熵 为 零 。 这 是 纯 粹 的 量 子 特 性 ,用 经 典 几 率 分 布 或 用 信 息 熵 理 论 是 得 不 到 这 样 的 结 论 。
如 果 说 Schrodinger 详 谬 提 出 了 量 子 纠 缠 态 这 一 奇 特 的 特 征 是 量 子 力 学 的 基 本 特 征 的 话 ,则 EPR 详
谬 [8 ]则 蕴 含 着 量 子 非 定 域 性 关 联 的 奇 妙 的 量 子 现 象 。 所 谓 定 域 的 物 理 过 程 是 指 :在 一 个 相 互 作 用 的 物 理
过 程 中 ,如 果 它 的 进 行 仅 与 时 空 变 数 (至 多 包 含 无 限 小 领 域 ) 有 关 ,则 称 为 定 域 的 物 理 过 程 ,否 则 称 为 非 定
域 的 物 理 过 程 。 这 表 明 它 不 仅 是 一 个 时 空 变 化 的 过 程 ,而 且 是 一 个 体 现 着 定 域 作 用 的 物 理 过 程 。 关 于 非
定 域 性 的 描 述 可 分 为 带 某 种 弥 散 性 的 描 述 和 拓 朴 性 描 述 [6 ] ,量 子 非 定 域 性 关 联 的 奇 妙 现 象 将 暗 示 着 量 子
超 光 速 通 信 的 实 现 [9 ] 。
3、 量 子 信 息 的 哲 学 问 题
量 子 信 息 作 为 一 种 全 新 的 、 非 传 统 的 综 合 学 科 ,无 疑 将 会 对 其 它 学 科 产 生 重 大 的 影 响 ,并 将 产 生 重 大
的 科 学 意 义 。 就 其 量 子 信 息 的 本 质 — — — 量 子 纠 缠 态 和 量 子 的 非 定 域 性 的 哲 学 意 义 而 言 ,自 “ Schrodinger
猫 ” 和 “ EPR” 详 谬 的 提 出 开 始 ,长 期 以 来 因 为 众 多 物 理 学 家 一 直 认 为 它 属 于 哲 学 范 畴 ,所 以 一 直 停 留 在 哲
学 的 层 次 上 的 讨 论 。 概 括 起 来 至 少 有 以 下 几 个 方 面 :
1) 、 量 子 信 息 中 的 “ 非 确 定 性 理 论 ” 表 明 存 在 一 些 物 理 测 量 ,其 结 果 并 不 由 测 量 前 的 体 系 的 态 (或 信 息
量 )唯 一 确 定 。 而 在 经 典 的 信 息 论 中 ,一 但 我 们 已 知 了 体 系 的 量 ,则 经 过 测 量 后 ,便 能 准 确 地 得 到 测 量 前 体
系 的 各 个 参 量 。 也 就 是 说 ,体 系 的 演 化 完 全 由 初 态 和 作 用 于 体 系 的 其 它 参 量 惟 一 决 定 ,即 完 全 依 赖 于 过 去
已 发 生 的 情 况 ,或 宇 宙 中 的 所 有 物 质 的 过 去 、 现 在 和 未 来 的 一 切 情 况 都 已 经 是 完 全 确 定 了 的 ,原 则 上 将 运
动 定 律 应 用 于 这 些 物 质 ,便 能 预 测 它 们 的 未 来 。 发 现 我 预 先 注 定 要 在 前 去 吃 饭 时 因 横 穿 公 路 而 遭 车 祸 身
亡 ,而 不 可 能 避 免 这 一 现 象 的 发 生 ,这 便 是 决 定 论 。 然 而 量 子 力 学 随 机 性 的 结 果 确 给 出 了 完 全 不 同 的 特
点 :测 量 结 果 并 不 是 体 系 测 量 前 的 状 态 所 明 确 决 定 的 。 如 自 旋 为 1/ 2 的 粒 子 是 SZ的 本 征 态 这 一 事 实 完 全
决 定 了 波 函 数 的 自 旋 部 分 ,并 且 这 些 粒 子 是 全 同 的 ;尽 管 如 此 ,如 果 对 它 们 的 另 一 自 旋 分 量 进 行 测 量 ,它 们
的 行 为 也 会 表 现 得 不 一 样 。 如 你 在 汽 车 行 驶 拥 挤 的 街 道 上 横 穿 公 路 的 同 时 思 考 量 子 信 息 的 哲 学 问 题 ,实
验 结 果 对 你 是 生 死 攸 关 ,而 根 据 你 对 量 子 信 息 的 测 量 的 观 点 却 又 无 法 预 测 是 否 会 被 汽 车 碰 撞 身 亡 ,幸 存 的
机 会 总 是 50 % ,因 而 非 确 定 性 理 论 告 诉 我 们 ,能 确 定 的 只 是 各 种 测 量 结 果 的 概 率 。
2) 、 量 子 信 息 论 揭 示 了 一 个 基 本 而 重 要 的 科 学 观 念 — — — 客 观 实 在 性 观 念 ,给 出 了 量 子 现 象 背 后 物 质 运
动 的 实 在 图 象 ,同 时 有 力 地 冲 击 了 实 在 论 的 正 统 量 子 力 学 — — — 哥 本 哈 根 解 释 。 哥 本 哈 根 解 释 断 言 ,对 于 微
观 客 体 不 存 在 独 立 的 实 在 运 动 图 景 ,我 们 只 能 通 过 互 补 的 经 典 图 像 来 描 述 它 们 。 近 年 来 ,随 着 量 子 信 息 理
论 研 究 的 深 入 和 实 验 证 明 量 子 现 象 背 后 某 种 新 的 物 质 运 动 的 存 在 ,这 正 是 扬 弃 了 实 在 论 观 念 后 我 们 所 需
的 一 种 便 具 有 哲 学 意 义 的 新 理 论 。 按 照 实 在 论 观 念 ,向 一 个 理 论 的 操 作 论 解 释 的 转 变 ,就 不 可 能 获 得 下 一
个 理 论 ,因 为 后 继 理 论 将 是 从 我 们 现 存 理 论 的 本 体 论 向 前 迈 进 的 ,后 理 论 的 本 体 论 将 更 加 奇 特 ,这 是 难 以
想 象 的 结 果 。 而 一 旦 扬 弃 实 在 论 观 念 ,我 们 将 无 法 用 它 来 构 造 自 然 的 新 概 念 ,也 无 法 进 一 步 改 变 这 一 模 型
而 发 展 新 的 理 论 。 而 客 观 实 在 性 观 念 虽 扬 弃 了 经 典 信 息 的 描 述 ,但 并 不 意 味 着 对 量 子 信 息 背 后 的 真 实 的
实 在 的 寻 求 ,相 反 ,它 正 为 了 不 同 于 经 典 的 信 息 论 的 更 基 本 的 研 究 敞 开 了 大 门 。
3) 、 在 EPR 详 谬 中 证 明 了 在 合 理 的 实 在 性 假 设 的 基 础 上 ,定 域 性 假 设 与 量 子 力 学 态 描 述 的 完 备 性 是
不 相 容 的 ,即 如 果 量 子 力 学 中 的 态 函 数 完 备 地 描 述 了 粒 子 所 有 可 能 的 实 在 要 素 ,则 量 子 力 学 必 定 是 非 定 域
的 。 1964 年 贝 尔 通 过 进 一 步 的 研 究 分 析 ,处 对 于 耦 合 态 的 两 个 粒 子 进 行 不 同 的 测 量 所 得 到 的 各 种 可 能 结
果 之 间 的 统 计 关 联 程 度 ,并 提 出 了 著 名 的 贝 尔 不 等 式 。 贝 尔 不 等 式 揭 示 了 量 子 非 定 域 性 与 相 对 论 之 间 的
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不 协 调 ,他 认 为 ,在 景 象 背 后 存 在 某 种 东 西 比 光 进 行 的 更 快 ,而 根 据 目 前 的 量 子 理 论 它 在 观 察 水 平 上 却 不
会 显 露 出 来 。 最 近 ,有 学 者 给 出 了 这 一 证 明 :在 测 量 过 程 的 实 在 性 假 设 的 基 础 上 ,量 子 非 定 域 现 象 不 满 足
洛 仑 兹 协 变 性 ,从 而 导 致 客 观 上 存 在 一 个 特 惠 的 洛 仑 兹 参 照 系 。 在 更 一 般 的 意 义 上 论 证 了 量 子 非 定 域 性
与 相 对 论 之 间 的 不 相 容 ,从 而 暗 示 着 可 能 存 在 量 子 超 光 速 通 信 。 这 一 问 题 实 际 上 是 提 出 量 子 态 意 识 识 别
的 哲 学 问 题 ,由 于 量 子 态 动 态 投 影 过 程 的 存 在 ,意 识 的 直 接 参 与 使 人 们 获 得 更 多 的 关 于 被 测 量 子 态 的 信
息 ,这 些 信 息 可 以 使 我 们 区 分 两 个 给 定 的 非 正 交 单 粒 子 量 子 态 ,而 这 是 普 通 物 质 测 量 仪 器 所 无 法 做 到 的 。
因 此 ,完 备 的 量 子 理 论 的 主 观 部 分 是 非 平 凡 的 ,它 不 可 避 免 地 要 对 其 客 观 部 分 进 行 补 充 和 修 改 ,其 中 一 个
最 惊 人 的 修 改 就 是 理 论 的 客 观 部 分 禁 止 了 量 子 超 光 速 通 信 的 存 在 ,而 理 论 的 主 观 部 分 则 允 许 量 子 超 光 速
通 信 的 存 在 。
意 识 是 物 质 的 一 种 高 级 属 性 ,意 识 可 以 导 致 一 种 质 变 。 尽 管 意 识 的 产 生 可 能 不 是 由 量 子 效 应 所 导 致 ,
但 它 们 的 确 给 我 们 人 脑 提 供 了 某 些 超 常 的 功 能 ,如 超 距 感 知 [9 ] 。 利 用 目 前 的 经 典 理 论 是 无 法 合 理 的 解
释 ,首 先 ,在 超 距 感 现 象 中 ,因 果 事 件 之 间 的 空 间 距 离 可 以 非 常 大 ,如 几 千 千 米 ,在 这 个 距 离 上 即 便 是 一 台
功 率 很 大 的 高 空 无 线 电 发 射 机 也 很 难 满 足 要 求 ,况 且 人 还 是 在 地 面 上 ,其 生 物 场 的 传 播 就 更 加 受 到 限 制 。
实 际 上 ,人 体 生 物 场 本 身 的 功 率 就 小 得 可 怜 ,并 随 距 离 迅 速 衰 减 ,外 界 的 干 扰 将 很 快 使 其 淹 没 在 噪 声 之 中 。
其 次 ,即 使 生 物 场 可 以 有 效 地 传 播 几 千 千 米 并 可 为 另 一 个 亲 近 的 人 感 知 到 ,那 么 超 距 感 知 为 什 么 只 发 生 在
两 个 人 之 间 ,而 不 是 多 人 同 时 感 知 呢 ? 为 什 么 其 他 更 亲 近 的 ,并 且 距 离 更 近 的 人 没 有 感 知 到 呢 ? 为 此 我 们
只 有 求 助 于 组 成 人 脑 的 — — — 微 观 粒 子 之 间 所 存 在 的 — — — 极 其 微 妙 的 量 子 相 互 作 用 ,而 其 中 量 子 非 定 域 性
及 量 子 超 光 速 通 信 给 我 们 提 供 了 这 种 超 距 感 知 的 理 论 基 础 。
参 考 文 献 :
[ 1 ] N· 维 纳 1 控 制 论 [ M ]1 北 京 :科 学 教 育 出 版 社 ,1962 (48) 1
[ 2 ] 黄 锫 坚 、 李 正 风 1 信 息 技 术 背 后 的 政 治 理 念 冲 突 :反 威 权 精 神 、 新 右 派 的 技 术 现 实 派 [J ]1 自 然 辩 证 法 研 究 ,2001 (2) 1
[ 3 ] 黄 小 寒 1 从 信 息 本 质 到 信 息 哲 学 [J ]1 自 然 辩 证 法 研 究 ,2001 (3) 1
[ 4 ] 赵 志 等 1 量 子 算 法 与 量 子 计 算 实 验 [J ]1 物 理 学 进 展 ,2001 (2) 1
[ 5 ] 曾 谨 言 、 朱 红 波 等 1 量 子 离 物 传 态 与 纠 缠 的 结 构 1 量 子 力 学 新 进 展 [ M ]1 曾 谨 言 、 裴 寿 镛 、 龙 桂 鲁 主 编 1 北 京 :北 京 大 学 出 版 社 ,
20011
[ 6 ] 陈 增 兵 等 1 量 子 纠 缠 与 空 间 非 定 域 性 1 量 子 力 学 新 进 展 [ M ]1 曾 谨 言 、 裴 寿 镛 、 龙 桂 鲁 主 编 1 北 京 :北 京 大 学 出 版 社 ,20011
[7 ] 龙 桂 鲁 等 1 量 子 纠 缠 及 其 在 量 子 信 息 中 的 应 用 1 量 子 力 学 新 进 展 [ M ]1 曾 谨 言 、 裴 寿 镛 、 龙 桂 鲁 主 编 1 北 京 :北 京 大 学 出 版 社 ,
20011
[ 8 ] 张 礼 、 葛 墨 林 1 量 子 力 学 的 前 沿 问 题 [ M ]1 北 京 :清 华 大 学 出 版 社 ,20001
[ 9 ] 高 山 1 量 子 运 动 与 超 光 速 通 信 [ M ]1 北 京 :中 国 广 播 电 视 出 版 社 ,20001
The Essential Character and Philosophical Meanings of the
Quantum Information
PAN Ping YAN G Ming
( The V ocational College , Guiz hou U niversity , Guiyang , Guiz hou , 550004 , China)
Abstract : Quantum information is a new forefront inter2discipline combined by quantum mechanics and
information science. It has the unique characteristics of entanglement and non2localized connection that the
classic information science cannot demonstrate. This poses a new problem to the philosophy. The present pa2
per discusses , from the philosophical angle , two basic philosophical problems resulting from non2certain theory
and the objective substantiality in the field of the quantum information.
Key Words : localization ; entanglement ; quantum information ; philosophical meanings
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