“薛定谔的猫箱”和“亨佩尔的乌鸦”.doc

“薛定谔的猫箱”和“亨佩尔的乌鸦”.txt大悲无泪，大悟无言，大笑无声。我们手里的金钱是保持自由的一种工具。女人在约会前，一定先去美容院；男人约会前，一定先去银行。现实生活中的“薛定谔的猫箱”和“亨佩尔的乌鸦”2009年10月16日 星期五 20:23海猫鸣泣之时中多次提到的“薛定谔的猫箱”和“亨佩尔的乌鸦”确实是存在的。下面为大家简单的提一下。觉得内容太多的同学，可以只看蓝字简要说明“薛定谔的猫箱”：薛定谔的猫是量子理论重叠性原理的著名解释，有薛定谔于1935年提出的。薛定谔的猫理论贡献在于它论证了微观世界里量子理论所告诉我们的物质的自然特性与行为和我们在宏观里所观察到的物质的特性和行为之间存在的明显冲突。 这是薛定谔的（理论）实验：我们把一只猫放进一个铁容器中，同时放进一瓶氢氰酸。在铁器皿中，还有少量的放射性物质。在测试中，即使单个原子的衰退，都会像斧头一样，打碎小瓶杀死猫。观察者不知道物质的原子是否衰退，相应的，就不知道小瓶是否坏了，氢氰酸是否挥发出来把猫杀死了。根据量子法则，我们就不知道猫是死了还是活着，这时猫处于重叠状态。只有我们打破盒子，才知道猫的状态，而这时重叠状态消失了，猫可能活也可能死了。这种情况被称为量子不确定性或观察者的矛盾。因此观察或测量本身影响结果，如果我们不观察就不知道结果是什么。 我们知道，重叠实际上在亚原子级发生，因为可以看到干扰的效果，已经证明在亚原子级单个的微粒同时存在于多个位置。这一事实暗示了在宏观层面上（例如猫，与电子相比）事物特性是量子物理学的一个棘手的领域。据说薛定谔本人，在后来也希望他从来没有遇见过那只猫。关于薛定谔的猫箱，可以这样理解：在密闭的箱子里有一只生死不明的猫，甲说是活猫，乙说是死猫，但是在打开箱子前谁都不能证明猫的死活。此时A与B的假说都不能被证明，同样也无法驳倒，如此就导致两个假说都成立的情况。薛定谔的猫箱可以看做多层世界收缩术的一种。埃尔温薛定谔(18871961)奥地利理论物理学家，是波动力学的创始人。 薛定谔1887年8月12日生于维也纳一个油布工厂主的家庭，中学时就对数学、物理学和逻辑严谨的古代语法有浓厚的兴趣。19061910年，他在维也纳大学物理系学习。1910年获得博士学位。毕业后，在维也纳大学第二物理研究所工作。1913年与RWF科耳劳施合写了关于大气中镭A（即218Po）含量测定的实验物理论文，为此获得了奥地利帝国科学院的海廷格奖金。第一次世界大战期间，他服役于一个偏僻的炮兵要塞，利用闲暇研究理论物理学。战后他回到第二物理研究所。1920年移居耶拿，担任M维恩的物理实验室的助手。 1921年，薛定谔受聘到瑞士苏黎士大学任数学物理学教授，在那里工作了6年。1927年接替普朗克任柏林大学理论物理学教授。同年当选为普鲁士科学院院士。1933年受德国纳粹党徒的迫害，离开苏黎士到英国任牛津大学物理学教授。同年和狄拉克一起荣获诺贝尔物理学奖。1938年薛定谔在格拉兹再度受到纳粹的迫害，于9月1日仅“带了一只小小皮箱”逃往都柏林，在都柏林高级研究所，成为理论物理学的领导。在那里，他逗留了17年。在此期间，他继续从事科学研究，并发表了许多论文。1956年，他回到奥地利，成为维也纳大学物理系的名誉教授。 1957年薛定谔接受了德国高级荣誉勋章。他还被许多大学和科学团体授予荣誉学位，其中包括英国伦敦皇家学会、柏林普鲁士科学院、奥地利科学院等。1957年他一度病危。1961年1月4日，他在奥地利的阿尔卑巴赫山村病逝。“亨佩尔的乌鸦”：乌鸦悖论，也叫做亨佩尔的乌鸦或亨佩尔悖论，是二十世纪四十年代德国逻辑学家卡尔古斯塔夫亨佩尔（Carl Gustav Hempel）为了说明归纳法违反直觉而提出的一个悖论。 几千年以来，无数人观察了许多事务，比如地心引力法则，人们趋于相信其极可能是真理。这种类型的推理可以总结成“归纳法原理”： 如果实例X 被观察到和论断 T 相符合，那么论断 T 正确的概率增加。 亨佩尔给出了归纳法原理的一个例子：“所有乌鸦都是黑色的”论断。我们可以出去观察成千上万只乌鸦，然后发现他们都是黑的。在每一次观察之后，我们对“所有乌鸦都是黑的”的信任度会逐渐提高。归纳法原理在这里看起来合理的。 现在问题出现了。“所有乌鸦都是黑的” 的论断在逻辑上和“所有不是黑的东西不是乌鸦”等价。如果我们观察到一只红苹果，它不是黑的，也不是乌鸦，那么这次观察必会增加我们对“所有不是黑的东西不是乌鸦”的信任度，因此更加确信“所有的乌鸦都是黑的”！这个问题被总结成： 我从未见过紫牛，I never saw a purple cow 但若我见到一头，But if I were to see one 乌鸦皆黑的概率，Would the probability ravens are black 更加可能是一么？Have a better chance to be one? （改写自吉利特伯吉斯（Gelett Burgess）的诗） 解决它和直觉的冲突，哲学家们提出了一些方法。美国逻辑学家纳尔逊古德曼（Nelson Goodman）建议对我们的推理添加一些限制，比如永远不要考虑支持论断“所有P满足Q”且同时也支持“没有P满足Q” 的实例。 其他一些哲学家质疑“等价原理”。也许红苹果能够增加我们对论断“所有不是黑的东西不是乌鸦”的信任度，而不增加我们对 “所有乌鸦都是黑色的”信任。这个提议受到质疑，因为你不能对等价的两个命题有不同的信任度，如果你知道他们都是真的或都是假的。 古德曼，以及其后的威拉德冯奥曼蒯因，使用术语“projectible predicate”来描述这些类似于“乌鸦”和“黑色”的命题, 所有这类命题是支持归纳推理法的；而“非projectible predicate”则为与只相反的后者, 如“非黑”和“非乌鸦”这些命题并不支持归纳推理法。蒯因还提出一个需要证实的猜想：如果任何命题是projectible的；在无限物件组成的全集中，一个projectible的命题的补集永远是非projectible的。 这样一来，虽然“所有乌鸦都是黑的”和“所有不是黑的东西都不是乌鸦”这两个命题所拥有的信任度必须相等，但只有“黑色的乌鸦”才能同时增加两者的信任度，而“非黑色的非乌鸦”并不增加任何一个命题的信任度。 还有些哲学家认为其实这个命题是完全正确的，出错的是我们自己的逻辑。其实观察到一个红色的苹果确实会增加乌鸦都是黑色的可能性！这就相当于：如果有人把宇宙中所有不是黑的物体都给你看，而你发现所有的物体都不是乌鸦，那你就完全可以断定所有乌鸦都是黑的了。这个“悖论”看上去荒谬只是因为宇宙中 “不是黑的”物体远远多于“乌鸦”，所以发现一个“不是黑的”物体只增加了极其微小的对于“乌鸦都是黑的”的信任度，而相对而言，每发现一只黑的乌鸦就是一个有力的证据了。关于亨佩尔的乌鸦，可以这样理解：要怎样证明“所有的乌鸦都是黑色”？只要证明“非黑色的鸟不是乌鸦”。1.假设命题P“所有的乌鸦都是黑色的”，那么它的等价命题Q就是“非黑色的东西就不是乌鸦”(根据直接逻辑的反对置法，PQ ? ¬ Q¬ P)。2.根据等价条件原则(The Equivalence Condition)，如果命题X能够证明命题Y的正确性，那么命题X可以证明任何“逻辑上与Y等价的命题”的正确性。3.根据“尼科准则”(Nicods Criterion)，对于“所有P是Q”形式的命题，某个事实“P是Q”可以增加这条命题的有效性。4.提出证据A“我的宠物乌鸦Nevermore是黑色的”，以及证据B“我看到一个绿苹果”即“这个绿色（而不是黑色）的东西是一只苹果（而不是乌鸦）”。5.根据上述4条，“所有的乌鸦都是黑色的”可以推得“这个绿色（而不是黑色）的东西是一只苹果（而不是乌鸦）”，以及推得“只要我看到一只绿色的苹果，就能证明所有的乌鸦都是黑色的”。“亨佩尔的乌鸦”在逻辑上完全正确，但是因为“不是黑色的东西”数量太过庞大，人们无法对宇宙中所有的事物一一进行调查来证明“不是黑色的东西就不是乌鸦”，从而就无法证明“所有的乌鸦都是黑色的”。“无法证明的理论”同时又是“正确理论”，因而人类的直觉无法接受这种理论，将其视作悖论。卡尔古斯塔夫亨佩尔（1905 ）Henpel，Carl Gustav美籍哲学家。逻辑实证主义后期的主要代表。生于德国奥拉宁堡。1934年获柏林大学哲学博士学位，同年移居布鲁塞尔，1937年赴美国，1944年加入美国籍，曾任耶鲁、普林斯顿、匹兹堡等大学哲学教授，1981年应邀到中国讲学。亨佩尔虽然持逻辑实证主义的立场，但也承认逻辑实证主义单纯用逻辑重构的方法处理科学与其经验基础之间的关系存在着严重的局限，其哲学观点主要表现在有关意义标准、确认理论、科学说明和科学的合理性等问题的论述中。他放宽了意义标准，提出了意义的基本单位应是陈述系统。代表作有科学说明的诸方面等。亨佩尔的哲学观点，主要表现在以下几个方面：关于意义标准。亨佩尔早先曾提出用“可译标准 ”代替其他逻辑实证主义者所提出的“证实标准”。以后，他又认为，不能在陈述的有意义和无意义之间划出截然的界限，应当说意义有不同的程度，并且具有认识意义的只能在陈述的系统（理论），而不是孤立的陈述。他提出了判别理论有意义程度的根据，如：清晰性和准确性、说明能力与预言能力、形式上的简单性和被经验证据确认的范围等。关于确认理论。亨佩尔力图对确认概念提出一个精确的定义，并探索在经验科学中运用该概念进行推理时所遵循的逻辑规则，从而阐明经验证据与科学结论之间的关系。他还提出“乌鸦怪论”，以表明科学哲学中通常采用的确认概念在逻辑上存在困难。所谓“乌鸦怪论”，指“一切乌鸦都是黑的”一语，在逻辑上等值于“一切非黑的东西都不是乌鸦”。如果认为某只乌鸦为黑这一事实确认了前一语句，那么某支铅笔为红、某片叶子为绿等等事实，就都确认了后一语句。由于前后语句的等值,因而确认后者也就是确认了前者。这样,一切不是乌鸦也不是黑色的东西，就都成为确认一切乌鸦为黑这一结论的证据。关于科学说明。亨佩尔提出了“演绎律则模型”，简称 D-N模型。其中，说明语句被看成是一个演绎论证,被说明语句,即关于物理事件或具体常规性的陈述，被看作是普遍定律与一些描述特定事实的陈述（先行条件）的演绎推论。亨佩尔还对统计性事件或统计规则性的说明,提出了以统计定律为前提的“演绎-统计模型”和“归纳 -统计模型”。他认为这三种模型代表了科学说明的基本逻辑结构。关于概念的还原。对于把理论名词还原为观察名词的问题，亨佩尔认为前者不能被后者定义，只能由后者给出部分的解释。这样,理论名词在亨佩尔那里,就保有了“开放”的性质，即其意义存在扩展的余地，其作用不能由观察名词所代替，对它的解释应通过对于整个理论起作用的“解释系统”来实现。所谓解释系统是指有限个语句的集合，这些语句与被解释理论相容，并含有该理论中的全部理论名词和作为该理论基础的全部观察名词。它是一个比鲁道夫卡尔纳普（Rudolf Carnap）“还原语句”和坎贝尔“词典”的双重条件句，即“当且仅当”形式的条件句，更为广泛的概念，它把后二者作为特例。解释系统的最大特点是：它并不一定需要对被解释理论的某些甚至全部理论名词给出解释，可以只对含有这类名词的语句作出部分的解释，也就是用观察名词给出该语句的充分或必要条件。因此,亨佩尔的解释系统给出的还原,是一种很弱的还原。关于归纳逻辑。亨佩尔指出，两种最常见的归纳推理规则，即统计三段论和以概率的频率解释为根据的“基本归纳规则”，都会导致逻辑上的不一贯性，得到逻辑上不相容的结论。他还进一步指出，为避免归纳推理的这种不一贯性而提出的全证据原则、自然齐一性原理、确认原则等等，也都存在着各种各样的困难。由此出发，他对归纳主义的基本信念提出了怀疑,认为,纯粹科学