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《關(guān)于量子力學測量裝置的幾個問題.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、··關(guān)于量子力學問題的哲學探討(《哲學研究》1995年第3期)關(guān)于量子力學測量裝置的幾個問題宋偉量子力學測量問題是引起人們頗多爭論的一個難題。從量子力學創(chuàng)建伊始直到近年來圍,n繞阿斯派克特(AlaiAsPect)實驗的熱烈討論測量問題都涉及到量子力學的重要內(nèi)容以至理論根基,這一現(xiàn)象本身就已構(gòu)成了量子力學的一種理論特色。,“”,無疑測量問題即使不像某些學者所認為的那樣是一個無解的問題至少對它的解決或解釋也是一項長期而復雜的科學任務。本文不準備全面探討測量問題,而僅從測量過程的,、、,基本要素測量裝置這一角度入手通過對測量裝置的特征構(gòu)成功能等方面的分析
2、以期獲得對—量子力學測量問題的某種理解。一、測量裝置既是儀器也是工具。儀器和工具是實驗科學進行科學探索活動的基本物質(zhì)手段區(qū)分儀器和工具的標準在于功能,儀器的功能在于觀察和記錄,工具的功能則是加工和制造,一般說來,儀器是人的感,。,覺器官的延長工具則為人的肢體(體力)和思維系統(tǒng)(智力)的延伸或強化當然這種劃分,,,只具有相對意義某裝置可能在一種場合作為儀器使用在另一場合又具備工具特征也有。,,,可能是兩者的綜合不過在經(jīng)典物理中裝置不同時具備兩種功能人們盡管能夠把一架儀器和一套工具組合成一個復合裝置,但在工具操作和儀器記錄之間仍然有時間差,其值由信號傳
3、遞速率及裝置結(jié)構(gòu)決定。,,在量子力學測量過程中測量裝置的設計是按儀器的基本原理進行的其目的是對微觀.。:,客體進行準確的觀察和記錄但微觀客體具有下列兩個特征1不能直接觀察只能間接觀。,,測這表明只有對微觀客體實施某種加工和變更才能得到有關(guān)信息因此人們必須先借助工具進行操作,然后再利用儀器觀察記錄宏觀現(xiàn)象?？梢娏孔恿W測量系統(tǒng)要由工具和儀器組成。在宏觀世界,對宏觀客體某些性質(zhì)的了解也要借助工具和儀器的組合。人們要知道梨子的滋味,必須要用牙齒這組工具系統(tǒng)去變革客體,再由舌頭這樣的感覺器官去測量和記錄、,;相關(guān)信息實驗物理中常用的測量材料力學性能的拉力機
4、硬度計其技術(shù)原理也都是先用.,。,某種工具(比如鉆頭)加工客體再記錄結(jié)果2宏觀裝置在測量中的任何介入對微觀客體。,都是巨大干擾這表明微觀客體的各種物理量在觀測的同時就已是加工后的結(jié)果儀器具有。,,,了工具的功能在經(jīng)典物理中觀察和加工是分離的但在量子力學中兩者是同步進行不,。,,可分離的微觀客體的特性導致儀器和工具的一體化因此測量裝置既是儀器又是工具人們無法制造出僅具有儀器功能而不具備工具功能的裝置。28“”:,這就像海森堡所舉的盲人摸雪的例子盲人為了觀察雪花的形狀于是用手掌接住雪花,但這樣一來雪花就不再是原來的形狀而是加熱后的融化狀態(tài),盲人的手掌既
5、是記錄信,,。息的儀器又是加工客體的工具體現(xiàn)出兩者的整體性,,不僅如此由于裝置是由人設計創(chuàng)造及操作應用的因此人在量子力學測量中既是觀察者也是操作者,人在借助儀器對微觀客體實施觀察的同時,也就借助工具對微觀客體進行了。,,加工儀器接收的信息由加工過程中工具與微觀客體的相互作用決定不同的儀器代表不同的觀測過程、也即不同的加工過程,從而得到不同的結(jié)果?？梢?對微觀客體的觀察不僅滲透著理論背景,還滲透著操作背景。,。,從上述理論前提出發(fā)就易于理解量子力學測量中的某些問題比如在雙縫實驗中為什,,么粒子以幾率的方式建立起干涉條紋而當遮擋住某一縫時粒子就似乎知道
6、了另一縫的開啟,、情況從而采取另一種行為方式?人們曾以多種理論對其解釋諸如粒子的系綜理論粒子信息。,,編碼理論等但我認為僅從粒子角度尋求答案是不夠的應當從裝置不僅是被動接受信息的,。、儀器也是主動加工客體從而產(chǎn)生信息的角度分析雙縫單縫代表不同的工具從而揭示客體的不同性質(zhì),就像鹽酸和蘇打能揭示試紙的不同特征一樣。工具操作的結(jié)果,是產(chǎn)生出與此工,,具相關(guān)的量子事件因此量子力學的測量不是對一個既有的微觀狀態(tài)進行的而是對工具加工。,,后的某種狀態(tài)進行觀測在雙縫實驗中微觀客體以波或粒子形式出現(xiàn)是由不同的工具決定,,,的在沒有工具作用之前人們無法斷言微觀客體到
7、底以哪種方式存在微觀客體的存在由工具所創(chuàng)造的技術(shù)環(huán)境所決定,所以它所表現(xiàn)出的性質(zhì)與技術(shù)環(huán)境與工具密切相關(guān)。儀器與工具的整體性對測不準關(guān)系也可作出某種解釋。一般機器理論已經(jīng)證明,任何儀,、、、、器都有特定的工作狀態(tài)該狀態(tài)由科學理論技術(shù)原理結(jié)構(gòu)工藝材料等有關(guān)因素綜合決定,這表明任何儀器只針對特定的對象工作,反映對象的特定性質(zhì)。任何工具都有操作范圍和制造功能,工具效率是這兩者的乘積,其物理含義是能量轉(zhuǎn)換的程度。由此看來,工具,,、、,又是一個能量轉(zhuǎn)換器在經(jīng)典物理領域它實行從機械能電能熱能的轉(zhuǎn)換在量子力學中,它把粒子所具有的能量轉(zhuǎn)換成某種宏觀效應,使得人能
8、夠觀察和計量。儀器的工作狀態(tài)必須設計成正好是量子力學的本征態(tài),從而方程表述的物理量才具有可,,,以觀測的值在該時空區(qū)域的測
