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从自然哲学看,经典物理理论的逻辑是一套定理结构,反映了物理系统的行为。有人称之为:结构主义。以理论结构的推论是否符合实验而被赋予“真”,“假”两个基本的逻辑值。也有人称之为:二元论。用科普术语说,理论给出的值与实验值一致(当然容许有一定的误差)就证明理论是对的。
但是,量子力学则与此不同,它由一套“禁止通行”定理组成。对量子系统,理论无法给理论本身给出的推论(陈述)赋予一个具体的“真”值而又不产生自我矛盾。那就要借助于某种意义上的“唯一性定理”来解决“真值”问题。测量特定的可观测量,与理论给出的量子系统状态的某个子陈述(推论的局部特征)来赋值的话,那么就恢复了“真”,“假”赋值的逻辑结构。问题在于,这种用局部为真代表全局为真的逻辑缺乏说服力。
因此,用对应性原理来调和两类理论间的矛盾就是一条出路。支持这条路线的研究者的主要论点是:
1. 经典物理中的对应性原理。不管采用何种数学表达形式,当且仅当理论推论符合实际,或对应于实际时,为真。
对应性原理的第一层含义是:当且仅当陈述P对应于事实时,陈述P为真。它的弱化形式(量子力学)是:如果陈述P对应于可得到的X事件,当且仅当X事件的状态存在时,陈述P为真。这样来看的话,二者不矛盾。
2. 经典物理真值原理。任何物理系统,在某个瞬间,是由全部物理量的全体确定值来表征的。这种物理量的具体值是系统的内在属性所决定的,与具体测量者或操作无关(不因主观因素而改变)。
对应性原理的支持者给出的替代是:对于陈述C含有陈述P,当且仅当存在这样的事件X,而且(1)陈述P表明X属于陈述C;(2)X可以得到,则陈述C含有陈述P为真。(也就是用物理运动是否为真来判断理论推论是否为真)。
因此,对应性原理观点的研究者很喜欢用理论“操作”(陈述C含有陈述P)的结果为实际存在来判决理论“操作”为真。有人称之为:操作主义。
用科普的语言来讲:经典物理判决真伪的依据是:对被讨论的具体系统,当且仅当,理论给出的一套物理量的具体数值与实际值一致,则理论为真。
而量子物理是:对被讨论的具体系统,当且仅当,理论所给出的一套物理操作过程与观测到的系统的实际物理过程一致时,则理论为真。
经典物理理论以数值群量来判断,量子物理理论用过程(算子群)来判断。数值群是常数算子群,为算子群的特例。
因此,支持对应性原理路线的研究者的目标达到了!在逻辑上,如果否定量子力学的(算子群)判断原则,也就否定了经典物理的(数值群)判断原则;但是,肯定经典物理的(数值群)判断原则,并不意味着肯定量子力学的(算子群)判断原则。
而如果想否定用算子群表达物理理论的话,则面对的难题是,经典物理本身就完全可以用算子群表达。事实上,算子群表达本身就源于经典物理。
科学革命首先是表现为科学思想的革命。而科学创新也就与此结缘。
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GMT+8, 2024-10-20 07:58
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