量子力学的实在论

      作者山西大学科学技术哲学研究中心:郭贵春 赵丹 

　　量子力学的实在论可以从四个方面考察：一是围绕量子力学理论实在性的争论；二是量子力学形式体系的实在性；三是量子力学所描述的世界特性；四是量子力学对实在论理论的推进与发展。

　　对量子力学是否具有实在性的争论主要发生在量子力学理论诞生之初，尤以爱因斯坦与玻尔的争论最令人称道。最初的争论围绕量子理论是否存在逻辑矛盾即理论的恰当性展开。爱因斯坦用建立在经典物理学基础上的决定论的实在论标准来衡量量子力学，从而无法接受量子力学中几率的基础性地位，认为“上帝是不掷骰子的”，量子力学描述的是许多全同系统的一个系综的行为。前期的争论正如历史所表明的那样，玻尔所代表的量子理论胜出，爱因斯坦不得不转而攻击量子力学的完备性。以著名的EPR论文为标志，爱因斯坦在完备性条件和实在性判据的基础上论证了量子力学的描述不完备。然而，实际上，EPR论文中隐含的定域性假设日后却成为探索量子力学非定域性的开端。沿此线索，在贝尔、卡诚和斯佩克、牟民等人的工作下，量子非定域性已被认为是量子力学的标志性特征之一。

　　量子力学形式体系指冯·诺意曼所建立的公理化体系。该体系在物理学的计算与预言中被证明是有效并且无歧义的，然而，对其基本概念及意义的解读却形成了诸多不同的量子力学解释体系。其中影响最大的是以玻尔为代表的哥本哈根解释，其核心是互补性原理，即在时空标示与因果要求之间、量子语言与经典语言之间的互补性。哥本哈根解释认为理论是对实在的真实描述，量子理论中的概率与非决定论是自然本身的特征，承认测量结果的实在性，把原子客体特定动力学赋值的真值条件引向具体的实验装置或真实的实验结果，以此回避对最终实体的追问；用经典语言来描述测量仪器，通过被测量客体与测量仪器间不可分离的整体论来避免量子测量问题。哥本哈根解释并不是一组单纯的、清晰的、有着无歧义定义的观念，然而，除了反对波函数的实在性外，对于量子力学，该解释的持有者大体上是本体论上的非实在论者，认识论与语义学上的实在论者，或者说是测量实在论者。

　　德布罗意—玻姆理论被公认为是一种量子力学的本体论解释，也称为隐变量解释。其最早版本是1927年德布罗意的导波理论，1952年由玻姆再度提出。他们认为，波函数只对粒子系统提供了部分描述，需要用对粒子真实位置的描述作为补充，后者的演化满足导波方程，从而粒子能够以决定论的方式运动，这构成了量子力学的因果解释。德布罗意—玻姆理论的持有者追求决定论与因果性，追求明确的粒子本体，因而试图成为经典物理学观念下在本体论、认识论和语义学上的实在论者，而标准的量子力学体系需要补充才能够提供对实在的完备描述，故其在认识论与语义学上的实在性是不完备的。

　　另一种影响较大的量子力学本体论解释是多世界解释，该解释把包括观察者在内的整个宇宙作为量子系统来处理，认为存在许多平行的世界，每个世界都由宇宙波函数决定性地描述，不存在态的塌缩，而只是宇宙连续分裂成许多互相不可见、却同样真实的世界。在假设多宇宙的实在性之外，该解释认为量子力学在本体论、认识论和语义学上均是彻底的实在论。

　　尽管在解释上存在许多争议，绝大多数物理学家和哲学家都承认量子力学的实在论地位，把量子力学理论所揭示的世界图景归为以下几个方面：第一，波函数是对量子系统的完备描述（对于波函数实在与否则意见不同），具有线性叠加性的波函数满足决定论演化的薛定谔方程，波函数的平方给出物理量可能取值中的某一个的概率，从而对系统的认识只能是统计性质的。第二，量子测量中波函数的塌缩是随机的，测量只能随机地得到其可能取值中的某一个，从而是非决定论的。第三，不确定关系告诉我们，对非对易物理量同时的精确取值是不可能的，即互补性在经典力学中是需要的。第四，量子系统的远程关联是瞬时的，超越了爱因斯坦EPR论文中预设的经典物理学所满足的定域性条件。

　　量子力学变革了经典力学的实在观，进而推进了实在论理论的发展。首先，“实在”的域面在量子力学中得到了扩展，如作为量子实在的自旋并没有经典的对应物，“实在”概念需要超越之前的实体实在论范畴而重新界定。其次，经典物理学基础上的实在论是一种严格的决定论，而量子力学告诉我们，统计的、概率的、非严格决定论的规律也是实在的，实在论不等同于决定论。最后，量子力学解释体系对量子测量问题的求解不可避免地要借助于测量仪器，或观察者，或外部环境，或整个宇宙，事实上，这些都是测量语境的实在要素，在真实的测量中共同发挥作用，这要求我们提出一种新的整体论的、语境论的实在论，即测量构成了特定的语境，测量语境、语境要素及要素间的相互作用都是实在的，测量语境的边界和语境要素作用的发挥均因具体的测量而异。