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《山西大学》 2017年
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量子力学相对态解释研究

乔笑斐  
【摘要】:量子论自提出以来已经取得来极大的成功,和相对论并称为20世纪最伟大的物理学革命。在科学层面,它打破了经典力学的基本框架,同时精确预言了各种现象,促进了其他学科的发展;在实践层面,它被大量应用到了各种技术当中,大大推进了社会经济的发展。但是,在哲学层面,解释要比解出方程困难得多。一方面,量子力学革命从根本上改变了我们对于因果性、决定性、实在性的看法,在哲学界引发了不小的震动;另一方面,量子力学中的直观经验与我们的常识经验相去甚远,关于如何理解和解释量子现象,以及其基本规律,一直处于激烈的争论之中,至今也未见缓和之迹象。目前在量子哲学领域,正统解释依然处于主导地位,但同时隐变量解释、坍缩解释和埃弗雷特解释也占据重要地位。其中,玻姆的隐变量解释,坍缩解释,都认为现有量子论是不完备的,需要用一个隐变量或者坍缩过程进行补充。而埃弗雷特解释则认为量子论是完备的,态函数可以对量子力学给出实在的描述,并在此假设基础上发展出了自己的解释。我们必须要澄清相对态解释与多世界解释之间的关系。现在,对于该理论的名称,人们普遍使用的是多世界解释这一称谓。然而,多世界解释作为相对态解释的一种解读,在相对态解释的数学基础上,加入了形而上学的理解。目前关于埃弗雷特解释的研究大都是基于多世界解释展开的,反而埃弗雷特解释的最基本形式——相对态解释遭到了普遍的忽视。相对态解释作为多世界解释的基础,一方面具有更基本的地位;另一方面,其作为一个完整的量子力学解释,本身就具有极为重要的研究价值。本文的研究内容大致包括以下几个部分:第一部分(第一、二、三章)从埃弗雷特的相对态解释入手,对相对态解释的起源、内容及其辩护进行详细地分析,同时参考了大量埃弗雷特的信件、文章、笔记等原始一手文献,系统还原其解释全貌,并给出全面的评述。第二部分(第四、五、六章)结合当下的研究动态,重点对相对态解释中的分支问题给出详细论述。其中对分支的理解最为重要的本体论解读有两个:一个是我们熟知的多世界解释,另一个是被哲学家所关注的多心灵解释。这两种本体论的解读确实对分支的定义给出了明确的解答,但是这两种解读都带有较强的形而上学意味。特别是对量子自杀理想实验的分析,深刻揭示了多世界解释面临的问题和矛盾。后来,很多人放弃了这两种极端的解释,试图排除形而上学的预设,从物理主义的角度给出解释,但是仍存在很多问题。第三部分(第七、八、九章)对相对态解释的优选基问题、概率问题、实在论问题、经验检验问题分别进行了论述。经过分析后分别得出如下结论:首先,对于优选基问题,笔者认为相对态解释中的优选基问题,其本质上与传统解释中的测量问题是等价的,从这个意义上看相对态解释并没有能彻底解决测量问题;其次,对于概率问题,用相对态解释的分支概念计算出的概率与正统解释不符,很多学者试图用决策论证来对相对态解释给出辩护,但是相对态解释在概率问题上是否优于正统解释仍存在很多争议;再次,对于实在论问题,虽然埃弗雷特本人持一种模型实在论的立场,但是波函数的实在性地位是整个埃弗雷特解释的核心。另外,形式体系无法独立生成自己的解释,所有的解释都会在数学形式的基础上附加一些独立的假设,这些假设会和形式体系一起对解释的进一步演绎构成强约束。在解释面临困境时,人们还会进一步引入一些辅助性假设来对解释构成弱约束。系统地分析各个解释中的强弱约束条件,对于我们认识和评价它们的优缺点具有重要的意义。最后,对于相对态解释的经验检验问题,并不是相对态解释所个别存在的问题,当下的科学理论很多都面临着这一问题,集中体现在对于弦论和平行宇宙理论科学性的争论。文章试图指出对一个理论的检验和接受,单纯的经验性检验是不充分的,我们需要考察所有科学检验的要素,构建一个多维动态的检验网络来对科学理论进行全面地评价。尤其是对于本文中相对态解释发展出的不同解释,它们都共享同一个形式体系,必须从理论的解释力和一致性等方面做出合理的评价。
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O413.1

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