| 词条 | 哥本哈根诠释 |
| 释义 | § 简介 哥本哈根诠释把电子波与发现概率联系起来，并主张“波包塌缩”的一种对物质——波的量子论解释，已经成为量子论的标准诠释。它是由波尔和海森堡于1927年在哥本哈根合作研究时共同提出的。此诠释建立在由德国数学家，物理学家Max Born所提出的“波函数的概率表达”上，之后发展为著名的不确定原理。此后，量子理论中的概率特性便不再是猜想，而是作为一条定律而存在了。 量子论以及这条诠释在整个自然科学以及哲学的发展和研究中都起着非常显著的作用。 量子物理中“偶然性”的含义与经典物理不同的是，在量子物理中所有涉及的测量值都不可以精确的预测。比如在经典物理的牛顿力学中，对一辆直线行驶中的汽车而言，我们可以通过它的初速度和加速度已及初始位置得出汽车在一定时间之后的位置及速度。而在量子物理中我们不可能这样在微观世界中求得在一定时间内的物体所在，取而代之的是我们可以通过概率（偶然性）来预测它的位置。这个看起来十分牵强的理论确实在一段时间内遭到了不少的批判。爱因斯坦在这个理论刚被提出时曾说:“上帝不通过掷骰子来做决定”，反对他的人说：“为什么你又要去充当上帝掷不掷骰子的决定？” 认真地对待这问题则是在1930年10月于布鲁塞尔举行的下一次会议上。爱因斯坦的战略仍未改变。在这两次会议之间的几年中，他设计了一系列聪明的理想实验，用来阐明测不准原理可以违反。作为哥本哈根诠释的核心或关键，测不准原理如果被证明在单个事件中不成立，则他相信，量子理论就只是一个不完备的理论。爱因斯坦与玻尔的讨论，通常在大会上午的会议上开始，而到晚上在他们旅馆中的非正式会议上，又继续下去。在这次大会上，爱因斯坦向哥本哈根学派提出的最厉害的挑战，是称为“光匣” （light box）的理想实验。这个匣子中充满了辐射，在其一壁上装有一个用时钟装置控制的快门。在匣子发出一个光子之前和放出光子之后，分别测定匣子的重量。爱因斯坦论证，释放光子过程的时间间隔可以用时钟机构精确测定，而光子的能量也可以简单地通过测量匣子的重量而任意精确地测定——这样，就显然违反了测不准原理。这个场面的目击者，比利时物理学家罗森菲尔德写道：“面对这一问题，玻尔感到十分震惊。他不能马上找出这问题的答案。整个一晚上他都感到极度不快。他从一个人走向另一个人，企图说服他们这情况不可能是真实的，而且指出，如果爱因斯坦正确，则将是物理学的终结；但玻尔提不出任何反驳。我永远也不会忘记这两个对手在离开俱乐部时的身影。爱因斯坦，一个高高的庄严的形象，而玻尔则在他身旁快步走着，非常激动。他徒劳地辩护说，如果爱因斯坦的装置能够运转，这将意味着物理学的终结。” 第二天早上，玻尔的胜利便到来了。物理学也得救了。玻尔指出：好，一个光子跑了，箱子轻了。我们怎么测量呢？用一个弹簧称，设置一个零点，然后看箱子位移了多少。这样箱子就在引力场中移动了，但根据广义相对论的红移效应，这样的话时间的快慢也要随之改变。可以根据质能公式计算出最终的结果，正是海森堡测不准关系！ 原来是爱因斯坦忽略了广义相对论的红移效应！引力场可以使原子频率变低，也就是红移，等效于时间变慢。当测量一个很准确的质量变化时，在很大程度上改变了箱子里的时钟，造成了一个很大的不确定的时间变化。也就是说，在爱因斯坦的装置里，假如准确地测量质量变化，或者能量变化时，根本没法控制光子逃出的时间！ 广义相对论本是爱因斯坦的独门绝技，玻尔这一招“以彼之道，还施彼身”不但封挡住了爱因斯坦那雷霆万钧的一击，更把这诸般招数都回加到了他自己身上。现在轮到爱因斯坦自己说不出话来了。爱因斯坦的这个光箱实验非但没能击倒量子论，反而成了它最好的证明，给它的光辉又添上了浓重的一笔。[1] § 古典（牛顿）力学与量子力学不同 古典力學中，一個質點的「狀態」是它的位置與速度（或動量）。 古典力学中，一个质点的「状态」是它的位置与速度（或动量）。 如果作用在一個質點上的力為己知（例如：一粒子彈在地心引力作用之下運動），利用牛頓第二定律（ F=ma ），列下「運動方程式」，再加上起始「狀態」（子彈出口之位置與速度），就可以決定以後的「狀態」 ( 出口以後子彈的位置與速度 ) 。 如果作用在一个质点上的力为己知（例如：一粒子弹在地心引力作用之下运动），利用牛顿第二定律（ F=ma ），列下「运动方程式」，再加上起始「状态」（子弹出口之位置与速度），就可以决定以后的「状态」 ( 出口以后子弹的位置与速度 ) 。 量子力學中，一個質點（或粒子）的「狀態」則由一個「波函數」（ wave function, 通常的符號是 ψ ）代表。 量子力学中，一个质点（或粒子）的「状态」则由一个「波函数」（ wave function, 通常的符号是 ψ ）代表。 如果作用在一個質點上的力為己知（例如氫原子模型：一粒電子在一粒質子之靜電力作用之下運動），列下「水丁格方程式」 (Schrödinger Equation, 1926) ，可以算出任何起始「狀態」（起始之「波函數」）以後的「狀態」 ( 以後之「波函數」。 ) ──在這個層次而言，量子力學與古典力學一樣，都是「決定論的」 (deterministic) ，也就是：起始狀態完全決定以後的狀態。 如果作用在一个质点上的力为己知（例如氢原子模型：一粒电子在一粒质子之静电力作用之下运动），列下「水丁格方程式」 (Schrödinger Equation, 1926) ，可以算出任何起始「状态」（起始之「波函数」）以后的「状态」 ( 以后之「波函数」。 ) ──在这个层次而言，量子力学与古典力学一样，都是「决定论的」 (deterministic) ，也就是：起始状态完全决定以后的状态。 古典力學中「狀態」 ( 位置與速度 ) 顯然可以直接觀測。 古典力学中「状态」 ( 位置与速度 ) 显然可以直接观测。 但是，量子力學中的「狀態」是一個「波函數」。 但是，量子力学中的「状态」是一个「波函数」。 最基本的「波函數」，是位置與時間的一個複數函數，也就是說，空間中任意一個位置，都有一個複數值，而且可隨時間而變。 最基本的「波函数」，是位置与时间的一个复数函数，也就是说，空间中任意一个位置，都有一个复数值，而且可随时间而变。 這樣一個彌漫在空間的「東西」，如何能用來描述一粒小小的電子？ 这样一个弥漫在空间的「东西」，如何能用来描述一粒小小的电子？ 因此，量子力學有「詮釋」 (interpretation) 上的問題。 因此，量子力学有「诠释」 (interpretation) 上的问题。 § 波函数的意义 哥本哈根诠释 哥本哈根诠释不认为波函数除了抽象的概念以外有任何真实的存在。至少，对于波函数是一个独立的，可区别的实体，整个或一部分，哥本哈根诠释都不做任何表态。 有些物理学家主张，哥本哈根诠释的客观版本允许真实的波函数。但是，这观点是否与实证主义相符合，是否与玻尔的论点相符合，还是个问号。尼尔斯·玻尔强调，科学只注重实验结果的预测，任何其它额外的命题都是不科学的，属于玄学范围。玻尔深深地受到实证主义影响。换个方面，玻尔和海森堡两个人的见解也不完全相同。有些时候，他们的观点有相当大的分歧。特别地，海森堡非常倾向实在论。 即使波函数不被视为真实的，也仍旧可以找到至少两派意见不同的物理学家，主观派认为波函数只是一个计算实验几率的数学工具，没有别的意义。不可知派则认为波函数是不可知的，对于波函数不表示任何态度。 Carl Friedrich von Weizsäcker 是不可知派一位著名的物理学家。在参与一个剑桥大学的学术报告会时，他否认哥本哈根诠释主张不能被观察到的事物绝对不存在。他提出哥本哈根诠释所信奉的原理是：能被观察到的事物当然存在，而不能被观察到的，我们仍旧可以自由地做适当的假设。我们利用这个自由来避开吊诡。 § 霍金膜上的四维量子论 爱因斯坦的诠释 类似10维或11维的“弦论”＝振动的弦、震荡中的象弦一样的微小物体。 霍金膜上四维世界的量子理论的近代诠释（邓宇等，80年代）： 振动的量子（波动的量子＝量子鬼波）＝平动微粒子的振动；振动的微粒子；震荡中的象量子（粒子）一样的微小物体。 波动量子＝量子的波动＝微粒子的平动+振动 ＝平动+振动 ＝矢量和 量子鬼波的DENG'S诠释：微粒子（量子）平动与振动的矢量和 粒子波、量子波＝粒子的震荡（平动粒子的震动） |
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