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量子对话录(2)

已有 2965 次阅读 2015-2-16 01:14 |系统分类:科研笔记

1.量子力学与基本粒子的研究密切相关,原子论哲学在量子革命中是强化了,还是弱化了?


答:希腊原子论在近代演变为微粒哲学,与牛顿的光微粒论,培根推测的热的微粒运动论有关,但近代科学家普遍相信连续以太的存在,笛卡尔把以太设想为更精细的微粒,莱布尼兹倾向于以太是连续的,似乎由不可分的精神性单子通过活力聚集而呈现。

   希腊原子论也有不同形式,阿那克萨戈拉设想任何事物都有细微的种子,把宏观事物的属性作为隐变量转移到微观层面,所有种子通过宇宙的理想灵魂推动而聚散,形成万物。这种种子论还不是抽象唯物主义的原子论。布鲁诺提出单子,后来莱布尼兹把单子设想为不可分的灵魂点,成为反映宇宙的小镜子,有种子论痕迹。这种思想喜欢设想微观,宏观,宇观世界是自相似的。

   德谟克利特的原子论是在巴门尼德论证存在物不能无中生有,也不能莫名其妙消失的基础上,设想具有各种大小,形态的永恒原子在虚空中运动,排列组合来解释赫拉克利特所说的千差万别与永恒流变的宏观自然现象的。德谟克利特认为宏观自然现象是感觉中的幻象,而原子与虚空是思想把握的。他与死对头柏拉图都是唯理论者,而不是追随常识的经验论者。

   德谟克利特没有把原子设想为不可分的质点,甚至推测某些原子有地球这么大。柏拉图不愿意设想原子有无数形态,他认为等边三角形与直角等腰三角形是最基本几何元素(新柏拉图主义采用基督教术语来理解毕达哥拉斯主义与柏拉图主义的2个三角形要素),它们构成了5种正多面体,其中4个就是土,水,气,火(相当于固体,液体,气体与等离子态)的基本原子,正5边形组成的正12面体是以太的原子,其中的基本三角形很另类,是天上神圣第5元素的几何原子。我们不清楚柏拉图如何设想几何原子的大小。

   伊壁鸠鲁是最早设想原子是不可分割的质点的人,这些质点在微小空间中能形成具有不同大小,形态甚至重量的原始微粒,而后在虚空中聚散组成万物。原子运动可以偏离直线而偏折,这样原子才能碰撞,但原子运动速率都一样。原子聚散形成的自然现象是客观的,现象的变化伴随时间的无情流逝,形成永恒循环的无穷尽宇宙。

  在近代转化为机械决定论的牛顿科学,基本上是德谟克利特原子论的现代化。道尔顿的化学原子论以及后来出现的分子学说,是希腊原子论转化为物质结构论的标志,不过直接实验证据直到爱因斯坦对布朗运动的解释才出现。麦克斯韦-玻尔兹曼的分子运动论,是德谟克利特原子论现代化的最后形式。

  量子论首先是能量与运动轨道量子化,似乎与原子论无关,但暴露了麦克斯韦场论的局限性。原子光谱,电子的存在,以及原子结构的发现,表明近代科学中的原子不是伊壁鸠鲁的不可分原子,但多少符合德谟克利特的原子构想。原子内部的量子化电磁场,也暗示连续以太的现代构想是错误的。


2.海森伯认为基本粒子物理支持了柏拉图,反对了德谟克利特原子论,这种理解对吗?


答:如果只考虑量子力学,量子场论中的各种对称性,海森伯好像正确。但是,量子波函数其实是基本粒子在一定宏观条件下所缔合的波,它不是基本粒子物理结构与信息的直接呈现。如同一首歌曲,可能与歌唱者的个人表演有关,但不具体代表某个歌唱者。我们可以设想基本粒子有大量隐秘微观信息,在目前的量子力学与量子场论中是得不到描述的。量子力学中的不确定关系,量子电动力学中有关电子本征速度是光速的理论预测,反而说明伊壁鸠鲁的原子论,而不是德谟克利特的原子论开始现代化了。


3.基本粒子是不可分的质点吗?


答:空间的点,时间的瞬间,在数学抽象的意义上可以设想,这不过是空间时间处处连续均匀的数学建构的要求。在物理上,确定无限细小不可区分的点与瞬间,需要无穷大的信息。因为物理系统的熵不可能无限增大, 也不会在绝对零度时趋向于零熵,所以物理系统的信息一定有限,这就要求相空间中的物理事件有最小作用量单位,在这个相格以内事件不可识别,这就是量子化。基本粒子作为质点不可能观察到,我们观察到的就是微小区域内的波函数形态,它们是基本粒子,原子之类的物质基元。


4.量子力学最根本的矛盾是什么?


答:希腊原子论是对巴门尼德永恒不动论与赫拉克利特永恒流变论的芝诺悖论进行某种调和的理论产物。而量子力学中连续与离散的矛盾可能涉及到每一个量子悖论与量子难题。量子力学与相对论的尖锐冲突,不仅是爱因斯坦与玻尔两条理论路线在必然与偶然,近距作用与超距影响,局部独立与整体关联之间的深刻哲学冲突,还涉及4维时空的巴门尼德哲学与瞬息万变的场量子化的赫拉克利特哲学的尖锐冲突。

   



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