科學(xué)哲學(xué)視角下的EPR悖論研究.pdf

1、1935年的EPR論戰(zhàn)，引出了定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)完備性之間的矛盾。1935年，薛定諤就把這一矛盾稱為“EPR悖論”，隨后這一說(shuō)法分別被玻姆、貝爾等人采用。貝爾不等式提出至今已經(jīng)有了許多相應(yīng)的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)被稱為是對(duì)矛盾雙方進(jìn)行抉擇的“判決性實(shí)驗(yàn)”。許多物理學(xué)家們希望借助這些判決性實(shí)驗(yàn)在定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)完備性之間作出非此即彼的選擇，希望實(shí)驗(yàn)結(jié)果能對(duì)一方是決定性地支持，對(duì)另一方是決定性地反駁。但是經(jīng)過(guò)這么多年的努力，至今仍沒(méi)有找到

2、這種能夠做出“最后判決”的實(shí)驗(yàn)。不過(guò)，在這探尋的過(guò)程中，卻引出了非定域性，量子糾纏等問(wèn)題，而這些問(wèn)題正是量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。EPR這一篇僅僅4頁(yè)的論文，就像一把打開(kāi)神秘寶藏的鑰匙，引領(lǐng)著人們找到無(wú)數(shù)的智慧珍寶。
　　 總起來(lái)說(shuō)，過(guò)去70多年對(duì)EPR悖論的研究，主要可以分為兩種進(jìn)路。一種是哲學(xué)的，一種是科學(xué)的。在1935玻爾發(fā)表同名論文回應(yīng)EPR論文以后的十幾年里，對(duì)EPR悖論的討論逐漸上升到哲學(xué)爭(zhēng)論的層面。這一方面是由于當(dāng)時(shí)物理

3、學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制以及社會(huì)環(huán)境的變化，另一方面也是因?yàn)閻?ài)因斯坦等人對(duì)于因果性，客觀實(shí)在等哲學(xué)論題的關(guān)注，尤其是玻爾充滿哲學(xué)意味的互補(bǔ)原理，使EPR悖論披上了厚厚的哲學(xué)外衣。按照這一線索發(fā)展下去就是延續(xù)到今天的關(guān)注量子力學(xué)對(duì)因果性與實(shí)在觀所造成的重大影響的哲學(xué)研究進(jìn)路；另一進(jìn)路是科學(xué)的，1951年玻姆將ERP原文中的思想實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化以后，就為用真實(shí)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)EPR悖論提供了可能性。隨后貝爾不等式以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，逐漸恢復(fù)了EPR悖論科學(xué)論題的身

4、份。在這兩種思路的影響下，EPR悖論問(wèn)題儼然成了一種“實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)”。
　　 經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間，ERP悖論問(wèn)題不管是在哲學(xué)形而上學(xué)方面的研究，還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的進(jìn)展，都已經(jīng)取得了大量的成績(jī)。所以，如果我們?cè)購(gòu)纳鲜鰞煞矫嫒我环矫嫒パ芯縀PR問(wèn)題，都極有可能演變成對(duì)他人工作成果的簡(jiǎn)單重復(fù)，不僅是事倍功半，而且也無(wú)太多意義。不過(guò)，經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析考察，我們發(fā)現(xiàn)，關(guān)于EPR悖論，還有值得深入發(fā)掘之處，還有另外一條道路——科學(xué)哲學(xué)之路——可

5、以選擇。這個(gè)進(jìn)路應(yīng)該是前面兩種進(jìn)路的整合，它比形而上學(xué)的研究更具有實(shí)證性，比單純的科學(xué)研究更具有思辨色彩，更能體現(xiàn)方法論在科學(xué)發(fā)展中的作用，更符合“實(shí)驗(yàn)的形而上學(xué)”精神。本文中我們將關(guān)注以下幾個(gè)問(wèn)題：
　　 關(guān)于科學(xué)理性與科學(xué)信仰?？茖W(xué)家的理性建立在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之上，他們尊重實(shí)驗(yàn)，尊重?cái)?shù)據(jù)，所以才有了能量子，才有了光量子。科學(xué)家的信仰是建立在其科學(xué)信念之上的，愛(ài)因斯坦相信經(jīng)典力學(xué)的嚴(yán)格因果性，所以愛(ài)因斯坦信仰的是“斯賓諾莎的上帝”。

6、而玻爾的信念是不迷信任何既定體系，時(shí)刻歡迎新的問(wèn)題，新的觀點(diǎn)，所以才有了哥本哈根詮釋。
　　 關(guān)于判決性實(shí)驗(yàn)。在以往科學(xué)哲學(xué)界關(guān)于判決性實(shí)驗(yàn)的各種觀點(diǎn)中，我們傾向于以下觀點(diǎn)：判決性實(shí)驗(yàn)具有相對(duì)的判決效力。并且我們認(rèn)為，判決效力相對(duì)性的根本原因在于作為基礎(chǔ)的背景知識(shí)是相對(duì)可靠的、歷史性的，在一定時(shí)代背景下被認(rèn)為是可靠的背景知識(shí)，隨著認(rèn)識(shí)的逐步發(fā)展，很有可能就暴露出隱藏在其中的缺陷，雖然背景知識(shí)總是在歷史過(guò)程中不斷被修訂，但永遠(yuǎn)不會(huì)

7、達(dá)到絕對(duì)可靠性。那么建立在這樣的背景知識(shí)之上的判決性實(shí)驗(yàn)也不能是絕對(duì)可靠的，所以一直以來(lái)被視為判決性實(shí)驗(yàn)的貝爾類型實(shí)驗(yàn)以及新型EPR悖論類型實(shí)驗(yàn)均不能作為EPR悖論問(wèn)題的終極審判官。
　　 關(guān)于悖論。悖論從字面上講，它意指某種與通常接受的觀點(diǎn)相反的東西?？梢詫Ｕ摱x為從明顯可接受的前提憑借明顯可接受的推理而導(dǎo)出的不可接受的結(jié)論。悖論的根源在于其看上去合理的前提（背景知識(shí)）實(shí)際上是有缺陷的，那么要想解決EPR悖論，就必須找出前提

8、中有缺陷的地方。又由于背景知識(shí)的相對(duì)可靠性，悖論的解決也是相對(duì)的。霍華德所提出的“定域非分離性”就是從背景知識(shí)中去尋找解決悖論的突破口的成功案例。
　　 關(guān)于思想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)悖論在科學(xué)發(fā)展中的作用。思想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)史上尤其是近代物理學(xué)史上有著很重要的地位，許多偉大的思想都是通過(guò)思想實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的，因而說(shuō)思想實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)科學(xué)理論發(fā)現(xiàn)的重要方式，我們稱之為“思想的鏟子”；而科學(xué)悖論，則可以分為由具體理論或?qū)嶋H實(shí)驗(yàn)揭示出來(lái)的悖論，以及通過(guò)思

9、想實(shí)驗(yàn)而得出的悖論，科學(xué)悖論的任務(wù)是對(duì)科學(xué)理論進(jìn)行檢驗(yàn)，揭示理論中所潛伏的深層矛盾，常常是元理論層面上的矛盾，所以我們把科學(xué)悖論稱為“思想的顯微鏡”。有了這兩種得力的工具，我們就可以在科學(xué)的進(jìn)程中，既可以勇敢地進(jìn)取又可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以便修正前進(jìn)的方向。
　　 關(guān)于微觀粒子的個(gè)體性。個(gè)體性問(wèn)題在量子力學(xué)誕生以后變得更加復(fù)雜了。個(gè)體性問(wèn)題從“宏觀物體的個(gè)體性如何具有的？”發(fā)展成“微觀粒子是否具有個(gè)體性？”。微觀粒子（全同粒子）的不可

10、識(shí)別性以及量子系統(tǒng)的不可分離性（自我同一性喪失）使得部分科學(xué)家與哲學(xué)家得出結(jié)論說(shuō)，微觀粒子是沒(méi)有個(gè)體性的。我們的觀點(diǎn)則有所不同，首先“不可識(shí)別”并不等于“不可區(qū)分”，前者只是認(rèn)識(shí)論意義上的概念，而后者才是本體論意義上的，所以“不可識(shí)別”的微觀粒子仍舊可以是“可區(qū)分的”。而“可區(qū)分性”是個(gè)體性的一個(gè)充分條件，我們將通過(guò)粒子的“基數(shù)可區(qū)分性”來(lái)論證其仍然是具有個(gè)體性的，起碼是部分的個(gè)體性；然后我們將引申“相對(duì)可分離的整體性”到“相對(duì)可分離的

11、個(gè)體性”，指出量子系統(tǒng)的不可分離性并不等同于絕對(duì)不可分離的那種整體性，微觀粒子仍然保留著自我同一性，也就是說(shuō)個(gè)體性并沒(méi)有完全喪失，而只是弱化到一定程度，顯示出與宏觀物體不同的個(gè)體性。從而也就說(shuō)明量子系統(tǒng)具有弱化了的愛(ài)因斯坦意義上的“定域?qū)嵲谛浴?，EPR悖論也就得以消解。
　　 關(guān)于狹義相對(duì)論與量子力學(xué)之間的協(xié)調(diào)。定域?qū)嵲谡撆c量子力學(xué)之間的對(duì)立，在更深層次上就意味著狹義相對(duì)論與量子力學(xué)這當(dāng)代最偉大的兩個(gè)研究綱領(lǐng)之間的對(duì)立，因?yàn)槎ㄓ?/p>

12、性實(shí)在論是狹義相對(duì)論的核心假說(shuō)之一。對(duì)任何一方的放棄，即使是在情感上都是難以接受的，因此人們?yōu)榱藢⒍邊f(xié)調(diào)起來(lái)消除EPR悖論付出了許多的努力，霍華德所提出的“定域的非分離性”就是最好的表率，而我們則從量子的“弱個(gè)體性”的新視角進(jìn)行協(xié)調(diào)。一方面，量子糾纏與遠(yuǎn)程關(guān)聯(lián)已經(jīng)成為確鑿的事實(shí)；另一方面，量子粒子的“實(shí)在性”并不因之喪失，相互作用仍然是定域的、非超距的。前者是量子力學(xué)家所斷言的，后者則是愛(ài)因斯坦所希望的。因此，將量子力學(xué)與相對(duì)論二者協(xié)