第三节 量子力学与整体论
正如古典科学内部同时浮现“时间之矢”一样,古典科学内部也出现了“整体论”因素,这特别表现在量子力学中。与系统科学所涉及的宏观领域不同,量子力学在最微观的领域,逐步巩固了整体论的基础地位。
量子力学发端于唯象描述,即对铺天盖地而来的新奇的实验观测结果进行描述和概括,从两个不同的方式分别出现了薛定格的波动力学和海森伯的矩阵力学。薛定格以德布洛意的物质波概念为基础,海森伯则以可观察量为基础。这两个看起来完全不同的理论体系都很好地解决了量子理论所碰到的难题,后来证明波动力学和矩阵力学在数学上是等价的。形式上统一了的量子力学数学体系开始面临着物理解释问题,因为当初都只是唯象描述,理论体系中新引入的概念需要予以物理解释,赋予物理意义。比如,波函数、算符究竟意味着什么?微观领域的粒子究竟有没有定域性?等等。
以尼尔斯·玻尔为首的哥本哈根学派,整合了以物质的波动图像为基础的波动力学和以物质的粒子图像为基础的矩阵力学,提出了波函数的统计解释(玻恩)、测不准原理(海森伯)和互补原理(玻尔),形成了对量子力学的系统解释。由于哥本哈根学派在量子力学创造过程中发挥了巨大的作用和影响,他们的解释通常被称为正统解释。
正统解释的核心是确立了量子领域的波粒二象性,即经典意义上的粒子和经典意义上的波各自都不再能独立地描述量子行为,而应该把它们以互补的方式组合在一起,共同描述量子图景。哥本哈根学派提出的许多原理、解释,均从各个不同的角度阐明波粒二象性。玻尔的互补原理旨在克服这种“二象性”与经典图景“一象性”的矛盾之处。
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