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附录:
一、与科恩座谈记要
1.1、科恩谈量子力学基础问题
赵国求:我们是对量子力学基础有兴趣,并致力于此方面研究的团队。借此机会,请教科恩教授量子力学基础世界前沿的一些研究信息。
曹天予:他们自已有些问题,想听听您的意见和评价,他们想了解这一领域中最为重要的研究进展。
科恩:您们想要知道的信息其实大都已经发表了。最重要的是标准模型的失败。以我的判断来看,最具挑战的是弦论。但是对弦论而言,还没有成功的实验证据支撑。有很多学者在不同时期都致力于弦论的研究,得到过不同的版本。有一种可能性,来自弦论新的时空观。最有建树的是加拿大的Peremeter Institute。弦论特别有意思的一点是,它与基本粒子的一种可能的表现结合在一起。对弦论来讲,时空的维度可以卷缩,多余的维度可以紧致化。四维时空以外的卷缩,有很大的想象空间。
目前粒子间的力还不足以来解释宇宙的结构,以及宇宙中所发生的现象。所以,所有的问题都被各种“暗”的修饰术语,暗能量,暗物质等等,隐藏了起来。“暗”正意味着:我不知道,我们还不懂。
这种情形有些类似于在地理学的早期发展,当人们从欧洲或东亚出航到大洋中:我们身在何处?我们不知道。我们不是在“发明”新大陆,而是在“发现”新大陆。现在说发现“暗”物质,正类似于当时我们所说的发现新大陆。
我们说现有的关于基本粒子的实验可能是有用处的,因为它们被设计来发现粒子间的新的力。很自然的,它们日内瓦的强子超级对撞机的工作是很重要的。可能不仅发现新的粒子,而且发现新的力。
以上是我关注的一个主要课题。
另外一个问题是。将热力学第二定理应用到整个宇宙范围内。宇宙是一个开放的系统,还是一个封闭的系统?热力学第二定理讨论的系统是封闭系统。宇宙系统其参数应用的约束与界限在哪里?
对于哲学家而言,这里所要关注的课题是,系统的演化顺序是什么,它如何描述着这个宇宙。这一顺序是从有秩序到无秩序,亦或是从无秩序到有秩序?
严格来说,对其他可能宇宙的猜测或深思是非常严肃的一个课题。但是,没有办法在实验室中演示,所以我们只能想象。一种解决的方案是由量子力学的方程出发,这就要求我们面临允许其他可能宇宙的存在。物理史上一个类似的案例是,1928年狄拉克提出的相对论形式的薛定谔方程,即狄拉克方程。这一方程的解很特别,它允许负能态的存在。虽然负能检验是不可想象的,但在狄拉克方程中确实存在的,逻辑上并没有矛盾。有些时候数学方程可能的解(即逻辑推演的结果)在物理上不可能,但实际却上是可能的。在这一点上,我们从历史上得到的直接教训是要信任数学推理的结果。
1.2、量子力学中波函数的解释
赵:我们的研究涉及到量子力学中波函数的解释问题。这是一个老的传统问题了。我的问题是,我们提出了一个不同于以往解释的新解释。
曹:他们想知道这是否是可能的。
科恩:首先,波函数本身的涵义是不清楚的。玻恩很聪明地把波函数解释为一种概率,但我并不认为这是一种完备的阐释。概率解读可以应用到观察结果,但并不能应用到波函数本身。所以从玻恩开始,接下来是尼尔斯·玻尔,人们对波函数的研究就已经开始失去了对其本身的客观的关注,而代之以对测量的关注。或者说,自从玻恩和波尔开始,人们对波函数的关注就已经开始从其客观本身而转移到了量子测量。在你这里,同样存在这个问题。你也要面临一样的问题:你所谓的测量究竟测量着什么东西?围绕这一经典问题的讨论,我曾经与玻尔和罗森菲尔德等人讨论过,他们大概发表在1933年对测量本性解释的经典论文中。后来我还就这个问题和罗森菲尔德讨论过。罗森菲尔德的说法是,我们丢掉了我们正在测量的对象,而将注意力集中在了测量行为的过程上。
桂:罗森菲尔德是辩证唯物主义者。
科恩:所以,在哲学里还有对波函数展开其他新的解释的空间或可能性。从哲学家的角度看,玻恩对波函数的概率解释有两三种解读。一种影响较大的解读是,概率是一种频率。玻恩将科学测量结果理解为客体的投射。著名的例子是:最有名的是爱因斯坦所提出的问题——我们不看月亮它也在那里吗,还是月亮在那里只是我们以某种形式作了观察的结果?所以,必然在主观和客观之间有一种辩证法。人们并不是在创造现实。所以,如果你们对波函数有一种新的解释的话,作为辩证唯物主义者,应当是有一定的优势。上帝会保佑你们的。
桂:爱因斯坦问牟民(N. David Mermin),他是否认为月亮在我们不看它的时候就不存在。按照
科恩:正是在这个意义上,只能是像爱因斯坦说量子理论是不完备的。这里最大的一个问题是,量子理论本身不完备的一个关键原因是,它对测量的东西是什么,说不清楚。爱因斯坦相对论一个很重要的结果就是,观察的状态确实对被观察的东西具有影响。因此,把观测者的状态和被观测的东西结合起来应当是可能的。但是,当爱因斯坦和其他一些人试图将这一点用来解释引力时,就不管用了。
曹:可见,对测量之前微观客体究竟怎么样,还存在有很大的解释空间。这一点对
赵:我们提出一个叫量子力学曲率解释的概念。用曲率模型来表示微观客体的自身的时空特征,我们有这样一个信念,就是微观客体不是一个点,波函数描述微观客体的时空特征的。
科恩立即反应说:微观客体不是一个点,非常好!请继续。
赵:用波函数的波长绕一圈除以“2π”做为微观量子客体的半径,半径的倒数就是曲率。这个曲率在现有量子力学的波函数中都有对应体现,波函数的振幅中都可以提炼出一个曲率因子。所有波函数的形式都具有这种特征。波函数是曲率波,它描述微观量子客体的时空特征。我们所做的工作就是围绕这一基本概念展开的。
科恩:用几何概念?所有的波函数都可以这样做?
曹:是的。
科恩:这就是了(en.yes)。
1.3、关于量子现象学
接着,科恩教授初略地扫视了吴国林递过的英文论文《量子现象学》
科恩:有雄心!
吴:我们将胡塞尔、海德格尔的现象学推广到微观世界这样一个层面,用来解释量子力学。
科恩:希伦也做过量子力学与现象学的联接。看过希伦的书吗?
吴:看过。
科恩:希伦仍然在这一点上工作。
吴:胡塞尔和海德格尔都不太了解量子力学。现象学作为一个很好的东西,它应当将微观世界纳入进去。
科恩:同意(yep)。
曹:这就是希伦的观点。
吴:我们将继续往下走下去,要走出自己的一条路来。
曹:希伦做得不够。
科恩:是的。
科恩:已在什么地方发表了?
吴:目前已经发表在三个杂志上,其中一篇在《自然辩证法研究》上,都是用中文发表的。
吴:我在石溪大学哲学系的讨论会上已讲过,关于量子现象与现象学现象的比较,伊德反响很好。
科恩:我非常感兴趣!
科恩希望将有关论文的题目发到他的电子邮箱。他愿意向(著名量子力学哲学家)希芒尼推荐。
科恩:祝福你们!
科恩看到吴国林给他的论文中提到了他的老师著名物理学家马格瑙。论文中是关于马格瑙对物理实体在现象学中的看法,马格瑙说:“加括号并没有消除外部事物,它们仍然作为我们的思想的对象而存在。”科恩非常高兴。最后,科恩教授与桂起权、赵国求和吴国林、
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