波尔_互补原理_哲学评述

沈阳师范大学学报1997年第21卷第3期社会科学版玻尔对“互补原理”的哲学评述？楚张文摘要玻尔的“互补原理”具有重要的哲学方法论意义，但也有其局限性。波动与粒子、现实与潜力、因果关系与统计、量子力学与经典力学是互补的。“互补原则”揭示了矛盾的原则同时存在并相互补充。这是正确理解自然的重要途径。关键词互补原理涨落粒子量子力学经典力学没人预料到本世纪初经典物理学晴空中的两朵小乌云最终形成了20世纪初震撼经典物理学的飓风。正是在这场风暴中诞生的量子理论和相对论对人们的世界观产生了深远的影响。在微观世界，量子力学已经成为科学界的一个角落，从而限制了经典力学的应用范围。当我们认真对待量子力学的法律地位时，我们也应该认真评价量子力学所带来的哲学思考。量子力学的整个理论构建都是基于海森堡的测不准关系原理。有人称赞它是“一个新时代的黎明”，象征着“量子理论时代的黎明”。玻尔对不确定关系进行了哲学思考，提出了“互补原则”，这成为人们思考微观世界的世界观。我们应该如何评价“互补原则”给人们带来的观念变化？以及它对哲学的影响？这是本文的中心。首先，“互补原理”的形成，作为量子力学最高哲学所概括的“互补原理”，起源于自然现象的不连续性，即量子本质。从电磁振子能量值的不连续性到光的不连续性，再到原子中电子态的不连续性，这是一项伟大的开拓性工作。它打破了经典物理学的主导地位，并初步揭示了微观世界的基本特征。它开创了一个先例，为建立描述微观世界运动规律的量子力学理论体系奠定了基础。在经典物理学中，粒子性质是物质具有不连续性的表现，而波动的物质具有连续的反射，因此波和粒子是两种完全不同的物质形式。根据波动原理，物质的能量是连续传输的，但黑体辐射和光电效应的现象不能用经典物理学的能量连续性原理来解释。光在空间传播不是连续的，而是一个接一个的。每种光被称为光量子(光子)，它是粒子和波的结合。这就是量子力学的波粒二象性。在量子力学和经典力学中，波和粒子有不同的理解。在量子力学中，粒子没有固定的位置和轨道，波不是真正的波动，而是概率波。波粒二象性是量子力学进一步发展的成果。当人们进一步研究波粒二象性时，他们发现了它的内在特征。当我们测量微观粒子的位置和速度或坐标和动量时，我们发现当粒子有精确的位置时，动量是完全不确定的。相反，当粒子具有精确的方向时，位置是高度不确定的，即一个状态变量(坐标或动量)已经被计时，而另一个状态变量可以具有任何值。这是海森56？收到日期是1997年1月30日：著名的测不准原理堡。不确定性原理反映了由波涵数描述的微观物体的本质特征，但它绝对不是由测量仪器精度不足引起的现象。测不准原理对玻尔有很大启发。微观粒子的运动不能用每时每刻都有特定位置和特定速度的粒子轨道来描述。我们可以用粒子的位置或动能来描述它。然而，这两种现象是粒子运动所具有的属性。每个现象都不能用来完全理解由同一粒子引起的各种量子现象。因此，理解粒子必须把两者结合起来。这两个方面是相互排斥、相互补充的“互补”一词的意思是，某些经典概念的任何明确应用都将排除其他经典概念的同时应用，而其他经典概念对于澄清另一种情况下的现象同样是不可或缺的。海森堡进一步解释了玻尔的思想，他说：“玻尔把两个图像粒子图像和波图像视为对同一现实的两个互补描述。这两种描述中的任何一种都只能是部分正确的，粒子概念和波概念的使用必须受到限制，否则矛盾就无法避免。”？第二，“互补原则”的哲学意义“互补原则”揭示了两个矛盾的原则同时存在。只有当两者互补时，一些现象才能被正确解释。这样，“互补原则”具有重要的哲学方法论意义。(1)易变性和特殊性的互补性在微观领域，易变性和特殊性是物质的两种不同属性，物质是易变性和特殊性的统一。光波不仅具有粒子的性质，而且电子和微观物理粒子如亚粒子、原子和中子也同时具有波动性。量子力学是建立在微观粒子具有波粒二象性的基础上的。承认波粒二象性是微观粒子的客观属性，这为量子力学找到了哲学基础。爱因斯坦曾说过：坚信“拥有一个远离感性主体的独立的外部世界是自然科学的基础”(2)现实与潜在的互补性在不确定关系中，我们不能同时找到坐标和动量的精确值；一个是确定的，另一个是不确定的；然而，确定性和不确定性是物体本身的属性，而不是由于仪器缺乏精确性和实验者操作或科学家认知能力的限制。我们把确定性看作现实，把不确定性看作潜力，所以确定性和不确定性的统一就成为现实和潜力的统一。微观粒子的坐标和动量具有确定性和不确定性，其哲学基础是物质是现实和潜在的统一。一面是明确和真实的，另一面是含蓄和潜在的。例如，在光干涉、衍射和偏振实验中，波动是明显和真实的。粒子是隐藏的和潜在的。另一方面，在光电效应和光子散射效应中，粒子性质(量子性质)是主导和真实的；波动性(频率)是隐藏的和潜在的。事实上，这两个特征在任何时候都是客观存在的，但它们不可能同时成为主导方面。潜力与现实互补的原则生动地反映了微观世界中不可调和的矛盾，但在逻辑上并不矛盾。(3)基于因果定律和统计定律的互补量子力学的建立打破了牛顿力学主宰世界的局面。科学的因果定律和统计确定性定律在哲学上并不相互排斥。只有两者的相互补充才能充分解释对象的本质。因果定律和统计定律的互补为理解必然性与随机性、决定论与随机性的关系提供了理论基础。在经典力学中，根据牛顿运动方程，知道相互作用力和系统在某一时刻的状态，原则上可以计算出系统在此后任何时间的状态。未来的发展状态由现在的状态决定，并遵循严格的因果关系和决定论。偶然性是法律的对立面。法律是必然性、因果关系和决定论。在经典统计力学中，机会通过概率进入规则，从而扩展了规则的含义。从经典力学到经典统计力学，偶然性也从规则之外进入规则。原因在于人们普遍理解多体系统的必要性和必然性，而不是人们是否有57种能力来描述系统各要素之间的功能的问题。即使经典力学扩展到描述宏观物体的多体系统，如太阳系，概率密度分布将不得不使用，和偶然性将不得不进入法律。在量子力学中，统计是定律的本质。它不遵循古典决定论或严格的因果关系，而是遵循自己的“概率”定律。这个“概率”定律的数学严密性和预测能力超出了经典力学。因此，它仍然符合严格的定律，但它不符合经典的严格决定论或严格的因果关系，因为“概率”定律不是针对单个粒子的行为，而是针对粒子系统的统计集合(称为量子系综)。尽管单个粒子的行为是随机和可能的，但整个“量子系综”的行为是不可避免的。量子定律极大地冲击了经典的严格决定论。如何估计量子定律的完整性？如何看待古典严格决定论的立场？波恩的话可以启发我们：“量子定律的发展结束了经典物理学中固有的严格决定论，实现这一点具有重大的哲学意义”。严格决定论的失败决不意味着决定论和自然的因果描述方案的根本破产，而只是发现了一种新的决定论形式和适应微观自然特殊性的因果认知。爱因斯坦相信上帝不会掷骰子，他尽力捍卫自然的严格因果决定论，并对抗微观粒子以自然法则的最终(完整)形式运动的可能性。玻尔反驳爱因斯坦，说上帝没有给骰子赋予统计意义，并强调经典决定论的无效性。同时，他们认为必须废除所有决定论。我们认为这两者是有偏见的，因为严格因果决定论和统计法有各自的适用范围和领域，所以严格决定论的危机是指古典因果决定论的陈述模式的危机，而不是让我们抛弃因果决定论。事实上，因果关系定律和统计定律是互补的。只有把两者结合起来，自然界中微观物质和宏观物质的运动规律才能完全解决。(4)量子力学和经典力学相辅相成。量子力学是描述微观粒子的理论，经典力学是描述宏观物体的理论，自然界由微观和宏观两部分组成。因此，只有当量子力学和经典力学互补时，我们才能从理论上解释自然。微观粒子和宏观对象有其自身的特点，因此从描述宏观对象的经典语言中衍生出来的概念不能完美地描述微观世界的过程。经典的力学描述方法是基于连续性原理，而量子力学描述方法是基于不连续量子理论。因此，在描述宏对象的运动规律时，只要给定指定的时间，就可以直接确定对象的准确位置。量子力学描述的粒子态变化遵循薛定谔方程，观测结果不确定。玻尔的对应理论将经典力学与量子力学联系起来。经典力学和量子力学都反映了力学领域，它们标志着不同的认识阶段。那些认为经典力学已经达到绝对真理的人是绝对错误的，量子力学也是如此。不可能指望经典力学或量子力学成为完整科学的基础，后来的物理学家只会做一些零碎的修复工作。(5)“互补原理”的认识论局限性和意义玻尔的“互补原理”解决了量子力学中的一系列难题，指出了理解除波粒二象性以外的自然界二象性的途径。如果我们把“互补原理”作为量子力学基础的解释，这是完全正确的。然而，将这一原则发展成一个普遍的哲学原则并将其扩展到所有领域将是一个错误的结论。波尔的错误在这里。他认为“互补原理”作为一种普遍的认识论原理不仅可以解决量子力学的问题，还可以应用于解决生物学、生理学、医学、心理学、语言学以及人类文化、艺术和社会关系的问题。例如，他认为解释无生命物质的生物法则和自然法则是互补的。心理学中的思想感情，在不同生活条件下发展起来的作为艺术成就特征的民族文化的严肃性和幽默性，人类社会中的正义和善良，以及对一个人在社会中的地位的描述，都是相辅相成的关系。波恩进一步将玻尔的互补哲学扩展到社会主义制度和资本主义制度在政治和经济发展中的关系，认为如果两种制度是互补的，那么以前的国际政治问题就可以得到解决。关于两种制度之间的关系，58是一个复杂的问题，需要从历史和现状两方面进行具体分析。这就要求我们从历史唯物主义的角度来研究它。至少从现在开始，这两种制度在任何历史阶段都不会互不相容，但在任何情况下都不会无条件地相互补充。因此，无限期地延伸和扩展玻尔的“互补原理”太片面了。玻尔的“互补原理”对我们深入讨论物理学中的一些认识论问题，特别是微观对象的认识论问题，具有很大的启发意义。对于微观对象来说，这些不同的方面可能是统一的矛盾部分，而矛盾的方面不仅相互斗争，而且相互依存，相互补充。因此，对它们的描述可能是矛盾的，但它们对于全面理解微观对象的本质是必不可少的。玻尔认为，在这种相互排斥的条件下获得的经验显示了量子现象的不同方面，这些方面决不是不相容的，必须以一种新颖的方式被认为是互补的。因此，有人把：比作“玻尔的互补原理的简单性和直线性是建立从现代物理学到辩证法的桥梁”。(6)“互补原理”的唯物主义展示了20世纪物理学的革命，它催生了相对论和量子理论。有些人声称物质世界引入了“精神元素”，唯物主义被拒绝了。相对论被解释为对第一结论信念的一种支持，而量子理论被认为是对“自由意志”理论的支持。在量子力学中，我们不能确定单个粒子的位置和动量。有些人认为微观粒子像上帝和灵魂一样自由运动，我们无法测量它。微粒是精神的、自由的意志，没有客观现实。薛定谔波动方程被解释为概率，这是一种心理现象，而粒子是心理精神的产物。海森堡发表了中肯的意见，驳斥了上述观点。他说：“量子理论不包含真正的主观特征，它没有把物理学家的精神作为原子事件的一部分引入。”！海森堡的测不准原理实际上意味着微观物体的波动和粒子性质是它的两个基本属性，它们是客观的，独立于我们的意志。玻尔的“互补原理”告诉我们，对微观对象的描述必须把这两个方面结合起来，这样我们才能准确地反映微观对象。尽管微观物体不遵循经典力学中严格的因果关系和决定论，但它们不是没有规则的自由运动。量子系综遵循统计规律。由于波动和粒子这两个微观客观属性是客观存在的，其运动规律也是客观存在的，遵循微观决策和因果关系理论。就连美国天主教哲学家和神学家邢主教也说，量子理论和测不准原理没有理由显示任何物理事件。那绝对是不真实的。因此，物理学中没有意志自由的基础。自由意志的问题不是物理问题，而是哲学