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赵磊等:辩证法眼中的“不确定性” ——“不确定性原理”何以被误导(之四)

2020-10-24 16:33:08  来源: 乌有之乡   作者:赵磊  赵晓磊
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  作者按:本系列博文来源于赵晓磊、赵磊《“不确定性原理”何以被误导?》发表在《四川师范大学学报(社会科学版)》2020年第5期。此处转发时,加了三级标题,补充了文字说明,并略去了引文出处和注释。如需确认,烦请核对原文。

  (一)量子世界的辩证性

  随着量子力学的发展,量子世界的辩证性质越来越凸显出来。

  比如,量子计算的并行性(即利用量子态的相干叠加性来实现并行的量子计算,从而达到经典计算无法比拟的信息处理速度和能力),不仅证明量子计算具有整体性特点,而且证明量子计算具有辩证的特点。

  正如吴国林教授所说:“有的学者认为,人们开展并行算法研究的基础,在于客观物理世界是并行的。由于世界上许多事物都是并行发生的,彼此间有一定的联系,从而给并行算法的研究方法奠定了基础。”

  在我们看来,与其说“客观物理世界是并行的”,不如说“客观物理世界是辩证的”。

  所谓“客观物理世界的并行性”,不过是客观世界辩证性的一个表征而已。

  (二)辩证性不是“不可知”

  必须指出,量子世界具有辩证性质,并不意味着人们对量子世界的确认是“不可知”的。因为在辩证法看来,量子世界是可以在“对立统一”的矛盾关系中得到确认和把握的。

  就量子世界的“波粒二象性”和“不确定性”,以及“迭加态”和“纠缠态”所展现的辩证法而言,事情越来越清楚,“非此即彼”的思维方式无助于人类认识量子世界,只有“对立统一”的辩证法才能科学且“确定”地把握量子世界。

  正是在辩证法的视域中,量子世界能够得到“确定的”认识,量子世界是“可知的”。

  (三)必须用辩证逻辑把握人类社会

  不论是相对于量子世界而言,还是相对于宏观的自然界而言,认识人类社会就更需要借助于辩证思维方式。

  从时空维度而言,社会科学之所以需要运用辩证法来对人类社会进行抽象和把握,就在于我们人类生存在三维空间加上一维时间的四维时空之中,而不是生存在低于四维(零维、一维、两维或三维)或高于四维的时空之中。

  尽管我们可以在低于四维的时空框架中(比如二维)来描述人类社会,但这种“降维”的描述毕竟是局部的、片面的,甚至是表象的——比如,二维空间虽然能够平面地说明人类的生存状态,却不能立体地说明人类的生存状态;三维空间虽然能立体地说明人类生存状态,却不能辩证地说明人类的生存状态。

  问题是,“非此即彼”的形式逻辑并不能胜任四维时空的分析框架。只有辩证逻辑的“对立统一”的思维方式,才能全面准确地描述和分析四维时空中的人类社会。

  至于人们是否可以在高于四维的时空框架中来描述人类社会,这个问题并不在目前科学给定的实证范畴之内,故不予讨论。

  值得注意,自20世纪初广义相对论和量子力学滥觞以来,在经历了一百年的发展之后,“时空弯曲”“波粒二象性”“不确定性原理”“量子叠加”以及“量子纠缠”等等日益深入人心,这就从本体论上动摇了“非此即彼”的形而上学思维方式。在此之后的多值逻辑和量子逻辑的兴起,也从自然科学的一个侧面展示了辩证逻辑的光明前景——尽管多值逻辑和量子逻辑并不能等价于辩证逻辑。

  (四)定域的“实在”,非定域的“实在”

  在经典的物理世界中,直接呈现在人们眼前的世界是符合“定域实在论”(注1)的世界。

  可是在量子世界中,人们看到的却是一个“非定域性”(注2)的世界。

  在经典物理世界中,由于人们更容易直观的理解世界的“定域实在性”,所以往往容易被“定域实在论”描述的现象所遮蔽,从而拒绝“本质与现象”的辩证思维。为什么很多人根本就理解不了辩证法?其方法论的原因也就在于此。

  爱因斯坦始终坚信“定域实在论”,因而拒绝接受量子的“非定域性”。

  但是,量子力学的很多实验却证伪了微观世界(量子)的存在是“定域性”的(注3),从而证实了微观世界(量子)以概率波的形式存在,即微观世界呈现出“非定域”的存在。

  根据“不确定性原理”,人们无法得知一个量子的确切位置,只能知道量子出现在某一位置的概率。这,就是量子的“非定域性”。

  那么,能不能因为量子的“非定域性”,我们就否认了量子的“客观实在性”呢?

  不能。

  即使微观世界的存在是“非定域性”的,也不能由此否定“实在论”。

  因为,客观实在既可以是“定域性”的(宏观世界的物体),也可以是“非定域性”的(微观世界的量子)。

  (五)小 结

  总而言之,在量子世界中,已经被“双缝实验”(注4)所验证的“波粒二象性”“不确定性原理”,以及“量子纠缠”“波函数”“态迭加”“量子非定域性”等等,这一系列违背经典物理学的奇异现象,不仅是量子世界辩证性质的丰富表征,而且也只有在辩证思维中才能得到合理的解释。

  在本体论的意义上,“不确定性原理”不仅证明了量子世界是辩证的世界,而且也为辩证法的科学性提供了坚实的微观世界的证据。

  即使有学者仍然不接受量子世界的“非定域性”,但是在“波粒二象性”的物理事实面前,基于量子“定域性”的客观实在论目前很难得到物理实验的支持。

  所以,只有辩证思维才能使得量子世界的“非定域性”与客观实在论相容。

  在唯物辩证法看来,即便粒子的位置是“非定域性”的,也颠覆不了客观实在论。换言之,客观实在论仍然可以在“非定域”的情形下存在。因为,量子的“非定域性”存在仍然是不以人的意志为转移的客观实在。

  总之,“不确定性原理”表明,只有辩证法才是认识量子世界的科学方法。

  ——————

  注1:定域论认为,在某区域发生的事件以不超过光速的传递方式影响其它区域;实在论认为,做实验观测到的现象是出自于某种物理实在,而物理实在与观测的动作无关。换言之,定域论不允许微观粒子具有鬼魅般的超距作用,而实在论则坚信客观事物先于人的认识。定域实在论认为,微观粒子具有可测量、良好定义的物理实在,不会被在遥远区域发生的事件以超光速速度影响。简而言之,“定域论”认为,物质在空间上有确切的位置;“实在论”认为,物质的客观存在先于人的认识。

  注2:非定域性(nonlocality),是指对“定域性”的否定性理解,即认为微观粒子不具有“定域性”那样的性质。

  注3:根据韦伯斯特词典的解释,定域性(locality)指“在空间或时间中占据位置的事实或条件”。

  注4:双缝实验(double-slit experiment),是量子力学演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的物理实验。

  (未完待续)

  (赵磊,西南财经大学《财经科学》编辑部常务副主编,教授,博导)

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