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[转载]涂传诒:“量子思维”不科学、无创新——评华东师范大学的《量子思维宣言》

已有 800 次阅读 2022-8-27 22:18 |个人分类:读书笔记|系统分类:观点评述|文章来源:转载

资料来源:科学的历程,2022-08-16 17:29

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涂传诒,1940年7月出生于北京,空间物理学家,中国科学院院士、第三世界科学院院士,北京大学地球与空间科学学院教授。1964年从北京大学地球物理系毕业,1972年开始在北京大学地球物理系任教,1980年至1981年在美国天主教大学从事合作研究,1988年至1990年在德国马克斯普朗克学会高空研究所从事合作研究,2001年当选为中国科学院院士,2002年获得何梁何利基金科学与技术进步奖,2006年当选为第三世界科学院院士。主要研究日球层物理学。

“量子思维”是近年来在社会上经常使用的一个词汇。开始主要用在公司管理领域,并未引起广大公众的注意。2021年华东师范大学70周年校庆发布了《量子思维宣言》【1】(下称《宣言》)。

该“宣言”是华东师范大学校长带领本校16名专家教授,以及上海社会科学院、同济大学和北京师范大学的多位专家教授共同的研究成果。《宣言》认定牛顿思维“有排他性”、“机械分割”和“不顾整体”。《宣言》指出:“量子论既适用于微观、部分宇观和宏观世界,也适用于生命、生态的世界。而基于量子论的量子思维,更可能适合于作为生态特例的人类社会”,“量子论给人类带来最大的冲击是对实在世界的认识。单电子光子干涉实验……等量子现象,不断地颠覆或重塑着人们的世界观”。“构建一种全新的统帅自然与人文社会科学的量子思维方式,......对人文社会科学创新、学校教育、组织管理和经济建设、产业发展和社会治理,必将产生重要而深远的意义”。《宣言》的发布,以及华东师范大学校长近来多次讲话强调其重要性【2】、【3】,使得“量子思维”的重要性抬升到了社会科学的学术的高度,伸延到了思想领域主流的地位,应用到了学校的教育和社会治理等多个社会领域。这使得人们重视这一趋势,并认真研究“量子思维”的真实含义。经过仔细思考后发现,《宣言》认定牛顿经典思维“有排他性”,“机械分割”和“不顾整体”是没有根据的,量子力学没有如同《宣言》提出的颠覆或重塑着人们的世界观,“量子思维”与量子力学完全没有科学关系。“量子思维”不过是用量子力学中描述量子现象的一些专用学术名称,例如“叠加”、“纠缠”和“不确定”等,来描述人们通常进行的的一些思维过程和内容,例如“和谐多元包容”、“强调整体关联”和“人的发展是充满各种可能性的”等。“量子思维”这一高深的名词,没有描述任何新的思维规律,只可能使人们产生敬畏的想法,不但不能帮助人们提高思维的清晰度和效率,反而有可能把人们原有清晰的头脑搞糊涂了。为了提高公民的思维能力,教育工作者需要用简明易懂的语言去描述思维规律;为了培养中国的后继人才的优良学风,教育工作者要做出好的学风典范。本文将分别讨论《宣言》中的4个方面的问题,最后给出结论。

一、《宣言》认定牛顿思维“有排他性”、“机械分割”和“不顾整体”,无根据。

二、《宣言》宣称量子力学颠覆或重塑着人们的世界观,没出现。

三、《宣言》提出的“量子思维”方法,与量子力学无关,不科学。

四、《宣言》标示的“量子思维”成果,无创新。

五、结论:《宣言》对牛顿经典思维描述不实,提出的“量子思维”,不科学、无创新。

一、《宣言》认定牛顿思维有“排他性”、“机械分割”和“不顾整体”,无根据

《宣言》的第一作者指出【3】“有时候像牢笼一样禁锢人们的恰恰是以笛卡尔、牛顿等为代表的经典理论确定的惯性思维,这种思维看到的是一个有你没你一个样的世界,被动接受并确定宿命的世界。牛顿力学理论的特点是把世界分割开来看待。但是真正的世界万事万物是相互关联的,并不存在可以完全相互割裂的纯粹客体和主体”。本文将指出,《宣言》对牛顿思维方式的批判,没有事实根据,没有逻辑论证。王迎军【7】指出“量子思维论者为了宣扬他们的思想,特别用‘牛顿、笛卡尔’式的世界观来标榜常人世界观,以强调两者的根本不同,这种做法令人不解”。我们看到《宣言》正是这样做的。为了纠正《宣言》对于牛顿的经典思维方式的多处不实描述,我们先简单介绍牛顿的哲学思想和方法论。然后再具体分析《宣言》的不实描述。

1.牛顿的科学范式:分析和综合方法和物理-数学方法

牛顿的思想已经在他300年前发表的著作《自然哲学之数学原理》(下称《原理》)中表达得很清楚了,而且已经是各学科的典范。科恩【6,page 17】指出:牛顿的这一著作“树立了一个衡量其他所有科学的标准。牛顿提出的研究自然现象的科学方法,导致了现代科学的诞生。它成为一个目标:古生物学、统计学、生物化学等不同领域的科学家们都曾向这个目标努力奋斗,以使他们的学科达到所期望的高水平”。牛顿的哲学思想和方法论体系被爱因斯坦赞为“理论物理学领域中每一工作者的纲领”。这是一个指引着一代又一代科学工作者前进的纲领。

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图1  1729年出版的第一英文版的《自然哲学的数学原理》

牛顿的《原理》第三版【4】中第三篇“哲学中的推理规则”一节(245-255页)中提出科学研究4大规则,明确提出了科学研究的范式。

规则I:寻求自然事物的原因,不得超出真实和足以解释其现象者。

规则II:因此对于相同的自然现象,必须尽可能地寻求相同的原因。

规则III:物体的特性,若其程度即不能增加,也不能减少,且在实验范围内为所有物体共有,则应视为一切物体的属性。

规则IV:在实验哲学中,我们必须将由现象归纳出的命题视为完全正确或基本正确的,而不管想像所可能得到的与之相反的种种假说,直到出现了其他的或可排除这些命题,或可使之变得更加精确的现象之时。

这4个规则,在科学史上有着他们各自的特殊含义【5】,但是我们可以将其理解为是牛顿提出的分析和综合方法的一般原则。牛顿在《光学》疑问31中指出【6,13页】“在自然哲学中,应该像在数学中一样,在研究困难的事物时,总是应当先用分析方法,然后才用综合方法。这种分析方法包括做实验和观察,用归纳方法从中做出普遍结论,并且不使这些结论遭到异议,除非这些异议来自实验或者其他可靠的真理方面”。牛顿在《原理》中提出的哲学中的4个“推理规则”,可以理解为实施分析和综合方法时的4个程序的要求。首先通过分析,实验和观察,找出自然现象的简单的真实的(不是假想的)原因,然后推广所作的实验和观察到其他相同的事物,找出相同的原因,用归纳方法从中做出普遍结论,最后用这普遍结论预测未曾直接实验和观察过的自然现象。《原理》序言指出:“由运动现象去研究自然力,再由这些力去推演其他现象”。牛顿从观察和实验出发,“用归纳法从中做出普通的结论”,即先得到概念和规律,然后用演绎法推演出种种结论,再通过实验加以检验、解释和预测。上述分析--综合法与归纳--演绎法是相互结合的。

牛顿的科研指导规则中还有一条是关于物理─数学方法牛顿将物理学中的概念和定律都“尽量用数学表示出来”。爱因斯坦说:“牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础,从这个基础出发,他用数学的思维,逻辑地和定量地演绎出范围很广的现象,并且同经验相符合”。《原理》第一版序言第一句话:“由于古代人在研究自然事物方面,把力学看得最为重要,而现代人则抛弃实体形式与隐蔽的质,力图将自然现象诉诸数学定律,所以我们在本书中发展与哲学相关的数学”。

这4个科学研究的规则,和物理--数学方法,构成了牛顿力学研究的思维方式。这也是我们每个现代科学工作者做科学的范式。

2.《宣言》认定牛顿经典思维“有排他性”,“机械分割”和“不顾整体”没有根据

《宣言》对牛顿力学经典思维方式的描述,与牛顿在《原理》中提出的分析-综合方法和用数学公式表达物理定律的方法明显不一样。《宣言》没有给出支持这些批判性描述的具体实例。除了牛顿自己,还有谁有权力确定牛顿力学的经典思维方式呢?下面,我们逐条详细分析和评论《宣言》对牛顿的思维方式做的描述和评论。

(1)《宣言》指出以牛顿力学为依据的经典思维中,世界所呈现的特点是:分界、局部、机械、惯性、划一、精确、定域、割裂、被动、计划;基于量子论的量子思维,世界所呈现的特点则是:无界、整体、灵活、多向、差异、可能、离域、联系、互动、难测。

本文评论:《宣言》用了十个词来描述牛顿力学的经典思维。《宣言》没有给出证据!实际上这些说法都不是真实情况。根据《费曼物理》(第一巻)【9】,相距遥远的星系相互间也受万有引力吸引,不能说牛顿万有引力的描述是局部的,分界的。万有引力的作用,不需要物体接触,是隔空相互作用的,因而是没有分界、没有割裂的。宇宙尘埃在万有引力的作用下形成新天体,中间的尘埃组合过程包含一定的随机性,因而不是机械和被动的,也不是事先计划的。

(2)《宣言》指出:牛顿经典思维处理世界上人与事物的原则是:相邻的不可分割,不相邻的可以分割处理,事物具有保持静止或者运动的惯性。这体现了世界存在的某种形态,但如果将其绝对化,便容易以机械分割的理念看待生态与社会。而量子思维则认为,相邻的不可分割,不相邻也不可分割,因为世界是一个相互关联的整体,事物在静止或者运动中具有跳跃性。量子思维以有机关联的理念看待生态与社会,但同时,对世界的把握也无法完全忽视其相对稳定性。

本文评论:《宣言》这里认为牛顿经典思维把物体的惯性与物体的关联对立起来是概念的错误。在没有外力作用的条件下,物体有保持静止或者运动的惯性,这是牛顿力学第一定律,描述的是物体的特性。牛顿第二定律指出,如果有外力的作用,物体的惯性状态是要改变的。外力的作用,就是物体相互关联的形式。牛顿第二定律、第三定律和万有引力定律都是讲物体相互关联的形式。牛顿力学一共提出4个定律,其中有3个定律是讲关联的。可以说,牛顿是非常重视关联的。《宣言》认为牛顿经典思维把相互关联与惯性对立起来的看法是不对的。

(3)《宣言》指出:基于牛顿力学的经典思维方式强调分解和约化,如分解问题、分离变量等,关注最主要的变量对系统的影响,将其他(次要)因素视为对系统的微扰;而量子思维方式强调整体关联,一个微小的扰动,都可能深刻地影响系统的后期演化过程。

本文评论:《宣言》的这一说法也是错误的,因为牛顿也重视事物的整体关联。牛顿在《原理》“哲学中的推理规则”一节中提出把“归纳出的命题视为完全正确或基本正确”,牛顿在《光学》中明确提出“应当先用分析方法,然后才用综合方法”。这里说的“归纳”“综合”就是从整体上把握具体研究对象的性质和规律。整体性是综合方法的重要特征。综合方法是要找到各部分之间的联系。牛顿既重视分析又重视整体关联。

(4)《宣言》指出:以牛顿力学为基础的经典思维方式是排他性的,即事物在某一个瞬间只能呈现唯一的状态,或在此处,或在彼处,不可兼得;而量子思维方式允许状态的叠加性,即便是互斥的状态也可能同时集于一身。

本文评论:《宣言》认为牛顿思维方法有排他性,是没有根据的。《宣言》没有给出牛顿提出过排他性原则的证据。牛顿当时的研究的对象,都是有时空确定性的。牛顿只是根据他看到的自然界的实际情况来描述太阳系行星的运动。牛顿针对他研究的自然现象的特点,使用了最适合的科学方法。牛顿用简化的质点运动来描述天体运行,是科学研究的技术层面的选择,受当时计算技术可行性条件的限制,而不是思维方式的表现。不能说“以牛顿力学为基础的经典思维方式是排他性的”。

我们看到,《宣言》对牛顿力学经典思维方式的描述是没有道理的。牛顿的科学思维方式的现时指导意义,可以从牛顿取得的伟大成就看出。牛顿的科学成就,导致了现代科学革命,为工业革命奠定了基础,而且仍然对于当代前沿科学研究有直接的意义。万有引力定律用来解释超过几千万光年的距离的星团的相互吸引,尘埃彼此相互吸引形成聚集星体。牛顿提出的自然力的概念,被推广到描述电力和核力中,以及描述几种基本粒子的相互作用力。当尺度小到需要考虑量子效应时,现在还不需要去发展一种有关引力的量子理论。自然界的量子力学理论还没有引申到引力中去。爱因斯坦对引力定律做了相对论的修正。任何具有能量的东西也具有质量。质量的概念应在这一意义下来理解,即它以引力方式被其他物质所吸引。当一束带有能量的光经过太阳附近时,它将受到太阳的吸引,使光线弯曲。引力波的概念仍然是建立在牛顿引力概念之上的。我们看到,牛顿万有引力定律,在提出后过了300年,仍可应用到他当时完全没有研究过,或者完全没有想象过的区域,应用到遥远天体,应用到微小尺度,这太神奇了。这说明牛顿确实把握住了自然对象的特点和规律。

本节已经说明,牛顿力学研究的思维方式在牛顿的巨著《原理》中有明确阐述,就是实验分析和综合方法,和用数学公式表达物理定律的方法。《宣言》认为牛顿力学与量子理论的不同,实际上不是研究的思维方式的不同,而是所研究自然对象的性质不同。

二、《宣言》宣称量子力学颠覆了人们的世界观,没出现

《宣言》指出“在哲学层面上,量子论给人类带来最大的冲击是对实在世界的认识。单电子光子干涉实验、量子纠缠实验、量子芝诺效应、延迟选择实验等量子现象,不断地颠覆或重塑人们的世界观。同一个实物粒子,如何既在此处又在彼处?客观事物的存在性,是否要依赖于观测者?”人们看了《宣言》的这些文字,着实有些心慌。正如王迎军指出的,“使我们不得不心怀恐惧地思考,我们是否还能够正常思维?”。仔细想起来,从1926年以薛定谔方程的建立为标志的量子力学的诞生,到现在已经接近100年了。人类的世界观(自然观)没有被颠覆或重塑。晚上,人们在窗户前,看到月亮还是从东方升起。背过脸去,看不见月亮了,可是,旁边人告知,月亮还在那里,并不依赖观测者是否在观测。于是人们放心了,客观事物还是以它原来的方式存在着,什么都没有颠覆。从下面介绍的电子的双缝实验也说明实验结果与观察者在不在场没有关系。

1.量子力学的科学方法(《费曼物理学讲义》有关摘要)

《宣言》指出,单电子干涉实验颠覆或重塑着人们的世界观。下面我们详细分析这一单电子干涉实验,用以检验《宣言》的结论。为了有说服力,我们用《费曼物理学讲义》(简称《费曼物理》)第3卷【10】第一章给出的材料,描述量子行为,讨论我们关心的问题。费曼物理学讲义指出:“到1926和1927年,薛定谔、海森伯和玻恩终于解决了这些问题。他们最后对微小尺度物质的行为做出了协调一致的描述。本章中我们将开始研究这种描述的主要特点”。这三位量子力学创始人协调一致的观点,有时被称为“Copenhagen诠释”。

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图2  量子行为与子弹和水波的行为的比较

图中有4个小图,图1-1,图1-2,图1-3,图1-4分别依据《费曼物理》第一章图1-1,图1-2,图1-4,和图1-3制作(编号有变化)。这4个图的尺寸应该是不一样的,左边两个图,是宏观的,而右边两个图是微观的,用来说明电子的概率分布在计数时有粒子特性,而在不计数时显示波动特性。计数与不计数的区别是,计数的设置多了一个光源。就是这个光源使得量子显示粒子特性,与观察者是不是在现场观察没有关系。

图2-1-1(图2中标注为图1-1)是描述子弹的干涉实验。图的左边,画了一个枪口,子弹从枪口射出,方向有点散。枪口的前方有一个挡板(墙),用(a)标示。对着枪口中间位置的横线是中轴线。在挡板中轴线的上下两侧,分别开两个小孔,表示为“1”和“2”。到达这两个孔的子弹可以分别穿过这两个孔,射到安置在右方的板(“后障板”)上。子弹在穿过这两个孔时,受到孔壁的影响,使得子弹之后的飞行方向会散开。实际上,这个实验是想象的,并没有实际做过,目的是用来把我们的想法描述清楚。我们希望知道子弹穿过小孔后再打到安置在右方的“后障板”上的位置,于是我们在“后障”上安放一个可上下移动的探测器。子弹进入探测器后就留在那里,以便过一段时间以后,人们可以统计探测器在某个位置某时间段收集了多少子弹。我们让探测器在不同位置上停留相同的时间。这样我们可以画出不同位置上的探测器收集的子弹数随垂直中轴线方向(就是x方向)的变化。将某时段探测器收集到的子弹的数目除以到达“后障”上的总的子弹数,就得到子弹数的分布密度。这一分布图显示在(b)位置。图中竖直线是x方向坐标,显示在“后障”上x方向的位置。图中沿中轴线右端的有箭头的线段表示子弹分布的概率密度。图中有两条曲线。标识P1的曲线,描述关闭”2”孔时,通过“1”孔的子弹密度的分布,而标识P2的曲线,则表示关闭”1”孔时过“2”孔的子弹的密度分布。两个孔都开放时观测到的总的子弹概率密度分布,显示在图(c)中,标识为P12。我们看到下式成立,P12=P1+P2。这一结果称为“无干涉”的情况。

图2-1-2(图2中标注为图1-2)描述水波的实验情况。除了把图1-1中的枪口换成“波源”,其他实验设置和图形显示图例都与子弹的实验描述图2-1-1一样。与子弹实验不同的是,我们在水波的实验中,在“墙”和“吸收器”之间看到了水波的干涉现象。关闭一个孔,只由一个孔透过来的水波的幅度由曲线I1和I2表示。两个孔都打开的情况下,透过来的水波的幅度由I12曲线表达。见图(c),我们看到,I12不等于I1 +I2。这是由于分别来自上下两个孔的水波相位干涉的结果。

图2-1-3(图2中标注为图1-3)和图2-1-4(图2中标注为图1-4)描述的实验都是针对由电子枪发出的系列单电子的。图中尺度应该比左边的两个图的宏观尺度小很多,是微观尺度,但是并没有直接在图中表示出来。我们看到左右两侧图表示的实验结果大不相同。在图2-1-3中,在(a)墙右侧中轴线处,放置了一个光源。电子穿过光辐射时,会闪亮。电子到达探测器,会发出“咔嗒”声。这样,通过链接出“咔嗒”声的探测的位置和闪亮的位置,人们可以确定电子的轨道,判断电子是从孔1还是从孔2过来的。实验结果发现,(a)墙右侧的电子,要么是通过小孔1,要么是通过小孔2。通过小孔1的电子的概率分布为P1‘,而通过小孔2的电子概率分布为P2’。通过两个孔的总的电子概率分布为P12‘。观测表明,P12’=P1‘+P2’。这与图2-1-1显示的子弹的实验相同。这时电子具有粒子的特性。可是,当把光源去掉,再做实验,结果就不一样了,见图2-1-4。通过两个孔的电子的总概率分布,是P12,不等于P1+P2,与水波的实验相似。有光源时,实验人员可以跟综电子的轨迹,电子呈粒子的特性。没有光源时,电子呈波动特性。但是实验结果的不同,与实验人员是否在现场观测无关。只要有光源,没有观测人员观测,结果也是一样的,电子呈粒子特性。

图2-1-4的实验说明,要设计出一种装置来确定电子经过哪一个小孔,同时又不破坏电子的干涉图样,是不可能的。实验不能给出电子实际通过了那一个小孔的信息。这是海森伯提出的不确定性原理,就是实验不能同时确定电子的实际精确位置和动量。这一观测的不确定性,使人们不说电子通过了小孔1还是小孔2。量子力学不描述单个电子的轨道,而是描述电子落在“后障”上的概率分布。人们只能预言可能性。这就意味着,量子力学已放弃了要准确预言在确定的环境下单个电子会发生的事情。必须承认,这是我们早先认识自然界的理念的削弱。它或许是倒退了一步,但是我们强烈地感觉到,很可能永远如此,因为自然界实际上就是如此。

2.量子力学没有颠覆或重塑人们的世界观

《宣言》指出“在哲学层面上,量子论给人类带来最大的冲击是对实在世界的认识”。“量子现象颠覆或重塑着人们的世界观”。下面我们根据《费曼物理》的讨论,分5个要点,说明《宣言》说的不是实际情况,量子力学并没有颠覆或重塑着人们的世界观。

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图3  费曼物理学讲义(新千年版)

第一、量子力学不能观测到电子的精确位置,也不能预报电子的精确位置。但是,这并不冲击人们对实在世界的认识。这不过是电子的一个特征,即电子的自然属性,与大尺度物体不一样的自然属性。我们看到,量子力学倒退了一步,不描述电子的精确位置,而是描述电子位置的概率,从而导致量子力学在描述原子现象方面取得了巨大成功。

第二、量子力学不承认一个粒子的精确位置与它的精确动量的概念是有效概念。因为如果一件事情不能通过测量来定义,它在理论上,就没有地位。当人们批评量子力学不能精确确定粒子轨道时,海森伯的回答是:“我不用回答这样的问题,因为你们不能从实验上提出这个问题”。

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图4  海森伯,W.K.

第三、量子力学放弃描述电子精确位置的想法而去描述电子位置的概率。这一做法并没有否定经典力学的科学方法,而是沿着牛顿开创的重视实验和物理-数学方法的科学道路,建立了描述量子在原子尺度上出现概率的时空变化的薛定谔方程。《费曼物理》认为该方程“可以定量、精确并详细地计算原子的现象”。

第四、《宣言》认为非决定性是量子物理的特征,而决定性是经典的特征。这一看法不适合下面的情况。因为即使是在经典力学范围,初始测量的位置也是有误差的,这些误差会逐渐被放大,只要时间足够长,结果就出现完全的随机性。在这时间之后,就不能做精确预言了,经典物理也成为非决定性的了,与量子力学原则上是一致的。

第五、《宣言》根据量子力学的非决定性,提出量子现象颠覆或重塑着人们的世界观的说法,是值得商榷的。非决定性并没有什么不能接受的,自然的属性而已。《费曼物理》明确指出,“诸如以下的说法,什么由于人类精神表面上的自由与非决定性,我们应当认识到再也不能希望用经典的“决定论的”物理学来理解它,并且欢迎量子力学将我们从“完全机械论的”宇宙下解放出来,等等,都是不公正的”。《费曼物理》认为,“这引起了关于意志自由的意义的种种问题和胡说八道,解释精神行为,自由意志的感觉,还引起了世界是不确定的种种观念”。

我们看到,量子力学学科发展的方式,是遵循人们传统的思想方式,没有颠覆或重塑人们的世界观。例如量子力学认为不应谈论那些不能够测量的事情,这与孔子不谈论鬼神的说法是一致的,因为孔子认为鬼神也是不能观测的,人们在讨论不能观测的事情时通常也是疑神疑鬼的;再如:量子力学从人们希望的描述物体的精确位置倒退了一步,去描述电子的出现概率,从而精确细地计算和解释了原子的现象。这处理方式正吻合了我们中国人通常的的说法: “退一步海阔天空“。

量子力学只是针对量子的特点提出了不同于经典力学的科学描述方法,但是学科的发展,仍然是遵循人们传统的认知的思想方式。并没有颠覆或重塑人们的世界观。

三、《宣言》提出的“量子思维”方法,与量子力学无关,不科学

《宣言》指出:“而基于量子论的量子思维,更可能适合于作为生态特例的人类社会”。《宣言》提出:要“构建一种全新的统帅自然与人文社会科学的量子思维方式”。下面我们分析《宣言》提出的这些看法。

1.《宣言》提出:同一个实物粒子,如何既在此处又在彼处?客观事物的存在性,是否要依赖于观测者?这类问题引发了关于科学实在论与反实在论之间旷日持久的争论,直至今天。量子论不但影响着人们对外部世界的认识,也在促使人们重新思考人类自身的属性。

本文分析-1:《宣言》提出的“同一个实物粒子,如何既在此处又在彼处”的这一问题的描述不是量子力学的观测结果。如果《宣言》所说的实物粒子是电子,量子力学确实不能确定该电子的位置,但是不能说,同一个实物粒子“既在此处又在彼处”,这不是电子实验证明的结果。 双孔实验显示,同源发出的电子在后屏上有概率分布,可以说,电子在后屏上的出现,在此处和在彼处都有一定的概率。但是,电子落在“后障”上一个位置之后,就不可能出现在其他位置了。《费曼物理》指出,对于图2-1-4 所表达的实验,位于“后障”的探测器发出一个“咔嗒”声,表达一个电子到达。实验中,所有的“咔嗒”声全都相同,绝没有“半咔嗒”声。电子总是以完全相同的“颗粒”到达。所有的颗粒都是同样大小,只有“整颗”到达的颗粒,并且每次只有一颗到达后障。如果在后障上分别放置两个探测器,那么,这一个或那一个将会“咔嗒”发声,但是决不会二者同时发声。因此,我们得出结论,任何到达“后障”的“东西”总是呈“颗粒”的形式。每一次测量,粒子只落到“后障”上的一个位置。不会“既在此处又在彼处”。但是不同次的测量,粒子会落在“后障”上不同的位置。综合多次测量的结果就产生粒子落点的概率分布图案。实验中的概率分布图是稳定的。

本文分析-2:《宣言》提出的“客观事物的存在性,是否要依赖于观测者”这一问题在量子力学中是不存在的。量子力学的实验结果,是不依赖观测者个人是否在场的,不依赖观测者是姓李还是姓王。图2-1-3 与图2-1-4的结果不同,是因为图2-1-3 中多了一个光源。光源的作用,使得两者结果不同。实验结果的不同与观察者个人无关。详细分析如下。

(1)双孔实验不依赖于观测者。在图2-1-3的实验中,除了光源, 还必须有观察者记录闪光,也就是《费曼物理》中的“我们”。如果“我们”不在场,闪光的电子仍然闪光。观察者(我们)的作用只是记录。从文字上说,把光源说成是观测者,属于用词不当。因为,光源是“仪器”,观测者是“人”,光源本身没有意识,而人是有意识的。说与观察者有关”的说法是把观察者个人,与观察仪器混淆了。《费曼物理》给出了一个自动记录、不需要观察者记录的双孔实验的安排(见该书第III卷)图3-3。在该图中,两个小孔的右上和右下,分别安置两个光子探测器,用以测量被电子散射的光子数,用以代替观察员计数。

(2)观察者个人不能改变电子状态。《费曼物理》(p.9,第三行)说,“当我们没有看到电子时,就没有光子干涉,而当我们看到它时,它已经受到了光子的扰动”。因为电子闪光,观察者才看得到。电子闪光,是与光子相互作用的结果。观察者事先不能决定该看到的电子是否闪光。有人说,“一旦电子被观测后,它们立刻选择成为粒子”。这句话是不对的。应该是,“一旦电子散射光子而成为粒子,就能被观察到”。

(3)测量的仪器-光源的影响。《费曼物理》指出,在电子双孔实验中,光源是为了测量的目的设置的,但是在实验中,光子被电子散射所引起的效应足以抹掉任何电子原来具有的干涉效应。曾谨言的书《量子力学》第5版【12】序言,和卷II,121页,都谈到双缝实验。该两处都说是“观察”的作用,没有把“观察”说成“观测者”。该书指出Copenhagen诠释认为,un-avoidable measurement disturbance(这是由于不可避免的测量仪器的干扰),使得电子失去了波动特性。我们无法探测一个不和任何物质发生作用的电子,因为对那样的电子我们不能实施任何“观测”。但是,在双孔实验中,这个电子与物质发生的作用的影响太大了,电子的干涉效应太微弱,很难使其不受影响。当然,也有不同的解释。但是,讨论这些解释应该是物理学家的事。这不是哲学家和其他领域的科学家的“量子思维”能讨论清楚的。因为讨论需要需要物理实验和理论模型支持,不是空对空的论战能解决的。 

本文分析-3:关于《宣言》提出的量子论促使人们重新思考人类自身的属性的说法,也是没有根据的。在本文第二段第五点,详细引用了《费曼物理》关于这问题的看法,这里不再重复。

2.《宣言》提出:量子思维方式,是一种具有量子概率性的思维方式。在以牛顿力学为基础的经典思维方式中,事物的运行被认为是可以精确描述的。——之所以需要对事件进行经典概率描述,是因为人们所掌握的系统初始状态和外部边界条件的信息不够,若能准确知道系统的初始状态和边界条件,原则上就可预测其后任意时刻的运动状态。但与经典思维方式明显不同,量子思维方式基于量子论的基本思想,认为量子概率是事物的内禀属性:对量子论而言,由于量子概率的存在,即使掌握了系统的初始状态和边界条件,也无法完全准确预测系统以后的运动状态(包括位置、动量等)。

本文分析:《宣言》认为 “若能准确知道系统的初始状态和边界条件,原则上就可预测其后任意时刻的运动状态”,是错误的。因为在任何情况下,都不可能准确知道系统的初始状态和边界条件,因为测量误差总是存在的。《费曼物理》在第3卷2-6节(哲学含义)中明确指出,“我们必须强调,在某种意义上经典物理也是非决定性的”,与量子力学的非决定性的特点没有本质区别。我们已经在本文的,二-2-第4、讨论过这一问题,不再重复。

3.《宣言》提出:量子思维,是一种非定域的思维方式。通俗地理解,就是非局限、非固定的思维方式。随着信息时代与智能时代的到来,世间万物的联系愈加纷繁复杂。经典的思维方式,在海量信息的冲击下,开始暴露出固有的诸多局限。传统的“定域”范围被现代科技所突破,远隔万里的信息也可以快速传递、分享和利用。量子思维的非定域性内涵,使得人们可以更多地采用全局性、多方位的视角看待、处理问题。

本文分析:《宣言》提出的量子思维的非定域的思维方式在量子力学是没有统一认识的。非定域的概念是描述在空间中彼此分离的两个系统之间存在着相互纠缠的现象。然而,纠缠现象的产生原因,在学术界没有共识。也就是说,目前我们只是知道观测事实,而无法解释其产生的原因。成素梅【11】指出:“物理学家普遍地把非定域性概念的基本涵义简单地理解为:在空间中彼此分离的两个系统之间存在着相互纠缠。问题在于,微观领域内的非定域性究竟意味着什么?应该对这种非定域性进行怎样的理解?承认微观粒子之间的非定域性关联,是否意味着存在着超光速传播?或意味着量子论与相对论之间存在着内在矛盾?学术界对诸如此类的问题并没有形成一致性的共识”。《宣言》认为经典的思维方式是传统的定域的,完全没有根据。牛顿的万有引力定律就是非定域的。《宣言》提出的“人们可以更多地采用全局性、多方位的视角看待、处理问题”,是人们自然的思考方法,就是人们通常说的,看问题要全面,与量子力学非定域的现象没有关系。

4.《宣言》提出:量子思维确认事物间存在不可消除的不确定性。无论多么精密的仪器,多么精巧的实验,对于一对共轭变量的测量,总是存在着相互制约的不确定性。量子思维方式的不确定性内涵提醒我们,在信息时代,关联无处不在,人们对一些信息的提取,既受到其他信息的制约,也可能会瞬间影响另一些信息的表达,使得系统无法得到完全精确的描述。

本文分析:《宣言》指出“对于一对共轭变量的测量,总是存在着相互制约的不确定性”。这是指的海森堡的不确定原理,可由如下数学关系表达ΔpΔx≧h’(这里Δp和Δx分别表示粒子的动量和坐标的不确定程度,h’为修正普朗克常数=1.05x 10^-34 J.s),表明对于同一粒子不可能同时精确确定其坐标和动量. 这里坐标和动量即为一对共轭变量。《宣言》没有给出在量子思维语境下,共轭变量是指什么事务?显然,人体的体温和人体的重量不是共轭变量。再有,这里的叙述与第二点发生矛盾。在那里,《宣言》认为系统的运行是可以精确描述的。《宣言》说“系统无法得到完全精确的描述”是一个与量子力学无关的大家都认可的描述。见本节分析的第二点。

5.《宣言》提出:(Albert Einstein)关于量子力学完备性的讨论中,提出了以概率决定论来替代因果决定论的思想。无论是客观的事物,还是主观的想法,都不必处在非黑即白、非此即彼的状态。量子思维方式要求我们从多个视角、多个方面看待事物及其运行所呈现 的现象,哪怕这些视角或方面之间是相互排斥的。某些相互排斥的现象或状态之间也可以是互补的,比如一种文化的地方性和普适性。基于这样一种思维方式,在实践中,我们就能更为全面地认识和把握复杂的人类行为和社会现象。

本文分析:《宣言》提出的 “从多个视角、多个方面看待事物及其运行所呈现的现象”,就是考虑问题要全面。这是一般人,特别是那些有经验的人的思考问题的方法,与量子力学适用概率描述没有关系。

我们发现,《宣言》对量子思维的描述,是对量子力学的曲解,实际上不是量子力学的概念,与量子力学无关。正如《费曼物理》明确指出的:“我们简单地谈谈量子力学的某些哲学含义。……在把和科学有关的哲学观念引申到其他邻域中去时,这些概念往往被歪曲了。”

四、《宣言》标示的“量子思维”成果,无创新

我们已经分析了“量子思维 ”的一些内容,下面我们分析“量子思维”的成果。从该思维方法产出的成果的创新性来分析该方法的功能。《宣言》给出了量子思维的成果,包括关于宏观经济的,关于教育中的考试环节的,和关于教育中因材施教的一些建议。下面我们来分析这些成果。

1.《宣言》成果:驱动管理者改变经营理念,从利润转向价值,从控制转向赋能,从利己向利他,从独创转向共创,重塑多元包容、积极乐观、整体全面、和谐协同、利他共创的管理新格局。

本文分析:《宣言》提出的这些管理理念非常好!应有尽有了。应该是管理者长期以来的梦想。但是与量子力学没有关系,也没有给出到达这些目标的路径。正如王迎军【7】指出的那样:“迄今为止,无论从知识论,还是从管理理论角度看,在组织学领域中,量子思维并没有带来真正意义上的新知识,它所描述的一些管理特征,在200年以前的空想社会主义实践到1960年代的授权管理实践中都已经出现,而且这些事件已经被归纳成了理论知识,如加里·哈梅尔在他的《管理大未来》一书中对一些新型组织及运作方式就有详细的介绍”。

2.《宣言》成果:在宏观经济层面上,需关注宏观世界和微观世界的复杂关联性。我们倡导把中国问题融于世界经济范畴的宏大研究视角,倡导中国研究成果要贡献于世界知识体系的目标取向。在有关世界经济和中国经济相互影响的长期研究中,我们要找寻东西方文明融合互鉴的新路径和新趋势,探寻经济社会和自然世界和谐共处的可持续性方案。

本文分析:提出了经济发展与环境保护协调发展;内循环与外循环相互促进;东西方文化的交融等问题。这些问题是多年来社会上反复讨论过的有关经济的全球化的问题,与量子力学没有关系,《宣言》没有创新,没有给出解决方案。

3.《宣言》成果:学生的智慧与素养会被教育环境所影响,但在同一个教育环境中,不同的主体参与者也会分化出不同的智慧与素养能级。在经典教育测量理论中,学生在某个时刻的能力具有一个真实值,考试是一个探测教育结果的独立环节,不影响学生能力的真实值。我们会发现考试本身就是完整教育过程的重要一环,不仅可以测量学生的能力,还会影响学生能力的发展。

本文分析:提出考试是一个探测教育结果的独立环节,还会影响学生能力的发展。这是所有老师和学生都知道的事。与量力学无关。

4.《宣言》成果:有些能力或性格可能是不相容的,对于某一种能力的提升可能会限制另一种能力的发展。与之相联系,因材施教、尊重个性应成为教育的基本原则。让学生在世界观形成的早期,就了解这个世界是在动态发展的,了解世间万物是相互关联的,了解人的发展是充满各种可能性的。

本文分析:提出因材施教、尊重个性的原则。这并不是《宣言》的创新。孔子在2500年前,最早提出这一原则,并在他的教育实践中实施。

我们看到,《宣言》运用“量子思维”提出的这些问题都一直是人们关心和探讨的问题,没有新意。

五、结论:《宣言》对牛顿经典思维描述不实,提出的“量子思维”不科学、无创新

《宣言》认定牛顿经典思维“有排他性”, “机械分割”和“不顾整体”等特点没有根据,不符合事实。《宣言》提出的“量子思维”由量子力学的生僻专名词点缀得天花乱坠,实际上与量子力学没有科学联系。“量子思维”针对社会学项目思维出来的成果没有创新。社会中的不同领域, 例如经济领域和教育领域都有其各自的规律,有其各自的研究方法和描述方法,不是量子力学方法能够促进的。原子中的电子无论如何不能知道我们学校中的因才施教应该如何进行。量子力学发展已经有96年的历史了,人们所说的“量子思维”的讨论也有差不多长的时间了。我们的分析表明:“量子思维”没有明确可实施的思维指南;“量子思维”与量子力学没有清楚的联系;“量子思维”成果没有创新。《宣言》说“量子思维”更可能适合于作为生态特例的人类社会,没有根据。为了提高公民的思维能力,教育工作者需要用简明易懂的语言去描述思维规律;为了培养中国的后继人才的优良学风,教育工作者要做出好的学风典范,论断要有事实根据,推理要讲逻辑。

参考文献

【1】量子思维宣言,哲学分析(Philosophical Analysis,Vol.12,No.5,Oct.,2021)第12卷第5期,2021年10月,作者简介:华东师范大学“幸福之花”先导研究基金项目(批准号:2020ECNU-XFZH009)“跨越时空和学科及生命的量子学说与量子思维”的阶段性成果,项目组主要成员:钱旭红、朱广天、杨涛、郦全民、吴瑞君、吴健、黄国翔、何佳讯、唐玉光、邓玉欣、朱晶、李巍、郑蝉金、曹妍、徐鸣、马雷、刘金明(以上成员的工作单位均为华东师范大学)、戎思淼(华东理工大学)。项目特聘专家:成素梅(上海社会科学院)、周箴(同济大学)、陈建翔(北京师范大学)。致谢:上海纽约大学暨华东师范大学童世骏教授、华东师范大学杨国荣教授、山东大学谢永珍教授等专家参与了宣言文本的修改。此外,中国科学院大学乔丛丰教授、华南理工大学吴国林教授、山西大学高策教授,华东师范大学孙真荣教授、周傲英教授、戴立益教授,以及华东理工大学徐玉芳教授,以不同形式参与了讨论并提出了修改意见。

【2】钱旭红:当奇点和量子碰撞社会科学,文汇学人,2021-12-12 05:11 https://www.sohu.com/a/507394573_121119256

【3】钱旭红,教育需用生长看待并解决一切问题——专访中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红.教育家,2022年5月刊第4期

【4】牛顿,自然哲学之数学原理,王克迪译,北京大学出版社,2020年10 月第二次印刷

【5】 柯瓦雷,亚历山大,牛顿研究,张仆天 译,商务印书馆,2021年9月重印,原书,1964年(怕。261)

【6】科恩,I.B.,牛顿革命,颜峰等译,江西教育出版社,1999年,10月

【7】王迎军,我对量子思维的几点认识(作者:南开大学商学院教授),发布于如何看待华东师范大学发布的《量子思维宣言》张正明老师帮助粘贴,相关推送:https://mp.weixin.qq.com/s/HgCTimnWqvAaTOF5QH3MHA

【8】向义和编著《大学物理导论》上册p332-335

【9】费曼,《费曼物理学讲义新千年版》第1卷,郑永令等译,上海科学技术出版社

【10】费曼,《费曼物理学讲义新千年版》第3卷,潘笃武 李洪芳译,上海科学技术出版社

【11】成素梅,量子非定域性概念的哲学内涵与意义,清华大学学报(哲学社会科学版),2004年第1期,第19卷

【12】曾谨言,《量子力学》第5版,卷II,科学出版社,2014年



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