科技史：第二十一讲 物理学革命与哲学.ppt

一.一场国际性的大论战 1.哥本哈根解释 2.统计解释 二.关于哥本哈根学派与爱因斯坦之争的评述 内容简介 1. 了解量子力学的“波函数的统计解释”和“测不准关系”的涵义； 2. 了解哥本哈根学派与爱因斯坦等人之争的概况及其实质； 3. 深刻理解哥本哈根学派与爱因斯坦等人之争在物理学史乃至人类认识史上的重大意义。 一、一场国际性的大论战 1.量子力学虽然建立了，但关于它的物理解释却众说纷坛，莫衷一是。 2.波动方程中的所谓波究竞是什么? 3.如何认识微观领域里的测不准关系? 4.围绕上述问题哥本哈根学派与爱因斯坦等物理学家之间进行了旷日持久的论战。 （一）波函数的统计解释及其争论 1.波动方程中的所谓波究竞是什么? 2.薛定谔本人认为，它就是一种物质波，而其粒子性只是波的某种密集，即‘波包”。 3.玻恩则认为，电子的粒子性是基本的，它的波函数表征的是电子这种粒子在某时某地出现的几率。 关于“波函数的统计解释”的不同理解 1926年，玻恩提出波函数服从统计原理，其哲学思想与哥本哈根学派一致，但两者对量子力学的解释有差异，尽管他们都承认几率的概念，但哥本哈根学派认为几率可以描述单个事件，而统计解释者则认为不能。 爱因斯坦是统计解释的积极倡导者和宣传者，认为正是由于这种统计性质，才使得量子力学对微观系统的描述是不完备的。 玻尔互补原理与观测概念之认定 1. 玻尔进一步提出了量子力学的互补思想：两个量，在测量其中一个量时妨碍了同时对另一个量的测量精度，那么这两个量就是互补的。 2. 互补原理：两个互斥的方面有时互相补充的，必须同时兼顾，二者共同构成对同一客体的完备描述。 3. 波粒二重性： 4. 非经典粒子，非经典波 5. 微观客体运动在不同实验安排下，呈现于宏观仪器上的不同图象 6. 人们没办法，才做一个近似的，唯象的，互相补充的描述。 哥本哈根解释 1.玻尔的互补性原理，得到玻恩、泡利和狄拉克等哥本哈根学派成员的支持 2.1932年冯·诺意曼在哥本哈根观点的基础上形成了完备性定理和测量定理。 3.哥本哈根学派在解释量子现象和基本理论的同时，还散发了一系列哲学和意识形态方面的观点，他们认为，量子力学对微观世界的描述，无论从科学还是哲学的角度来看，都是十分完备的。 哥本哈根解释 玻尔敏锐地意识到它正表征了经典模念的局限性，因此以之为基础提出了“互补原理”，认为在量子领域里总是存在互相排斥的两套经典特征，正是它们的互补构成了量子力学的基本特征。玻尔的互补原理被称为正统的哥本哈根解释。 1.爱因斯坦、德布罗依和薛定谔等人不同意哥本哈根学派的观点，认为哥本哈根学派对量子力学的解释是不完备的。 2.爱因斯坦反对几率解释，认为它不能构成真正的自然观，上帝是不掷骰子的。他始终认为统计性的量子力学是不完备的，而互补原理是一种“绥靖哲学”。 3.爱出斯坦与玻尔之间的争论持续了半个世纪，直到他们本人各自去世也没有完结。 因果律被推翻？ 围绕量子力学的解释，科学乃至哲学上出现了异常混乱的局面。 特别是海森堡提出测不准原理之后，不少人大声疾呼：因果律面临被推翻的危机。 根据经典力学，如果已给出了质量在某一时刻的位置和速度，则以后任何时刻的状态就可以绝对地确定下来。但在量子力学中，认为其状态是“不确定”的，量子力学只承认概率上的必然性。 论战的主要问题 量子力学建立以后，对于量子力学的物理解释和哲学意义，学术界长期争论的主要问题有以下几方面： 1.现行的量子力学理论能否完备地描述微观世界？ 2.量子力学里最基本的物理量——波函数究竟应该怎样理解，是几率波还是物质波？统计性和决定论是什么关系？ 3.由测不准关系提出测量问题、宏观仪器和微观现象、主观和客观的关系。 4.争论长达半个多世纪。其中最突出的是爱因斯坦和哥本哈根学派之争。 支配微观领域的理论 当一些物理学家和哲学家在纠缠量子力学的哲学解释时，量子力学作为支配微观领域的理论取得了长足的发展。 不仅巧妙地解决了原子结构问题，而且在化学键、金属导电性和强磁性等有关物质和化学性质的各个领域内，都取得了重要成果。 关于哥本哈根学派与 爱因斯坦之争的评述 1.哥本哈根学派对量子力学的统计解释是正确的，对微观客体波粒二象性的分析以及互补原理的提出，都对正确认识微观世界起了重大作用。 2.哥本哈根学派重视物理学中的哲学问题，从哲学上分析微观物理学和宏观物理学的质的区别，批判了古典物理学中的机械决定论，提出了要研究观测者在实验中的作用的问