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相互作用实在论
热度 1 ssglwu 2011-4-29 00:20
吴国林 这是发表在《理论月刊》上的论文“ 实体、量子纠缠与相互作用实在论 ”的第三部分。 三、 相互作用实在论 近年来,结构实在论进入了国际科学哲学界的主流 ] 。结构实在论认为,结构是实在的。在我看来,虽然在科学理论的转变中,有一些的例子说明结构性质会保持连续性;但是,有些科学理论在转变之中,结构并不保持连续。而且就对实体的描述来说,一些结构实体论并不主张实体具有实在性。从科学史来看,在科学理论的转变中,范式的转变,既有连续性的部分,又有非连续的部分。可见,结构实在论有其不足。近年来, 赵国求 教授致力于研究相互作用实在论,在一定程度上,推进了对结构实在论的研究。 相互作用实在论的主要观点有以下几点: ] ( 1 )在“自在实体”(本体)与“现象”之间,引入了“现象实体”概念。将“本体”看作是“自在实体”。而在传统的本体论中,现象与自在实体是截然二分。本体不能建构,而现象实体可以建构。( 2 )相互作用是事物的真正的终极原因。有物质,就有物质的相互作用;有相互作用就有物质的存在。物质与相互作用没有谁先谁后的问题。( 3 )理论的结构是由相互作用决定的。其中包括对有关概念进行了定义。相互作用实在论的基本思路,我是同意的,但对一些细节需要进一步研究。我们从量子纠缠来展开讨论。 量子纠缠隐喻了什么样的实在论呢? ( 1 )“自在实体”是否就是“本体”? 按照我前面的分析,将世界之原初或本原看作是“体”(自在实体或本体),就已经不是原初或始原了,我认为,世界之原初或始原,可命名为“自在存在 (being in itself) ”,不能用“体”去度量之。自在存在是世界万物生长的原因、动力与本原,是不可言状的纯存在。就如在现代宇宙学中,宇宙创生之初的普朗克时代,就是一个时空与相互作用相统一的超大统一时代,这是一个量子时空。量子时空可以被描述,已经是实体了,是存在者,而在存在论意义上,超越量子时空就是自在存在了。自在存在属于潜能,预示着与“自在实体”(“现实”)相统一。 正如老子在《道德经》中讲到“无名”与“有名”时说,“此两者,同出而异名。”自在实体与自在存在是同出而异名。 在量子纠缠 GHZ 态中,量子纠缠态 是一种“潜能”,而自旋的经典值(属于经典世界)是一种“现实”,因此,对 GHZ 态的测量显现从潜能向现实的转变及其统一。在一个探测器(如探测器 A )中,测量得到某个粒子(如 A 粒子)在某方向(如 x 或 y 方向)的自旋的经典值(如 或 ,其值只能是 +1 或 -1 ),属于“现象”,这些经典现象是可变的(下一次测量,经典现象就可能发生变化),而 GHZ 纠缠态 属于现象实体,它揭示了现象的本质,揭示了现象可能具有的结构及稳定性。可见,在量子世界中,从现象实体到经典的现象,是一个概率决定的关系。 ( 2 )量子纠缠意味着什么样的相互作用? 一般来说,对相互作用的理解,一是涉及相互作用的传递是通过物质性媒介子来实现的;二是涉及相互作用的传递速度不超过光速,也就是近距作用。自然科学总是需要有实验与观察的支持。为此,我们提出相互作用存在的判据: 相互作用是否存在(或相互作用是否真实或发生)的判据 就是相互作用是否使原有的客观事物本身发生变化。 在规范场论的相互作用中,总有中间取玻色子来传递粒子之间的相互作用。而量子纠缠显现了一种新的相互作用,它不同于原来通过中间玻色子来传递相互作用,这种相互作用是不能够通过固有的、先定的联系来说明。 原有的相互作用是相互的,且传递中间玻色子的速度不超过光速。然而量子信息的传递是超光速的。有的论者用夫妻配对这样的固有的、先定的联系例子(或骰子的正反面例子)来说明量子信息传递的超光速性。当甲乙两人结成夫妻,不论这两人相距有多远,只要找到其中一人知道其身份,则必然知道另一人的身份,显然,甲乙之间没有任何联系,它不可能通过甲向乙超光速传递任何信息,并使乙发生改变。例如,甲马上思念到乙,但乙并不知道。但是,在量子纠缠中,比如量子隐形传态, 可以通过量子纠缠这一量子通道来传递(未知的)量子信息 ,而且量子信息的传递是超光速的。 在前述的量子隐形传态中,尽管有事先的微观光子 2 与光子 3 的量子纠缠,如果没有对未知光子 1 与光子 2 进行量子测量(贝尔联合测量)的作用,光子 1 的未知量子信息(系数 a 与 b )也不可能传递给光子 3 。 显见,这种新型的相互作用,是不能够通过固有的、先定的联系来说明。 自在存在既不述说存在,又不在另一个存在之中,它是一个纯存在。 “自在存在” 只能在这样一种状态下存在:物在未与“我”或“述说”相遇之际。自在存在不具有存在者所具有的对象性,或内容的规定性,而是存在者的“存在”,它是不可界说的。正如著名现象学家萨特所说,它是好无生气、毫无意义、僵死一块、浑沌一片的存在。自在存在就是人的意识之外的存在。自为的存在就是作为个人的有意识的存在。也不能把“自在存在”等同于石头等具体的物,因为这些物被称之为“石头”等,它们就被意识照亮了,在语言上被规范了,成了意识(或理论)的对象,有了具体的内容或意义。 对于量子宇宙学来说,当我们用普朗克时代描述宇宙的极早期,这说明这个物理学时代已不是自在存在了,因为它可以被述说。 因为量子纠缠就是一种结构,又具有实体性,因此,量子纠缠所意味的实在论,既包括了结构实在,又包括了实体实在,而这两种实在,都来自于更基本的现象实体与相互作用,这里的相互作用既包括传递中间玻色子一类的相互作用,又可能包括新型的相互作用。 基于此,在赵国求提出的相互作用实在论基础上,我们将相互作用实在论做进一步的阐述:自在存在就是一种存在,使得后来存在者与相互作用能够存在与演化。自在存在“演化”成为自在实体与相互作用。“自在存在”与“自在实体”是同出而异名,但自在实体又与自在存在又有区别,那就是自在实体与相互作用相联系,能够为意识(或测量仪器或科学理论等)直接或间接所含涉。实际上,当我们用“自在存在”与“自在实体”不同的概念来分别指称时,二者就有区别了。 自在实体意味着具有“体”的概念,即能够为认知或意识所把握。 自在实体在相互作用的作用下,演化(涌现)出不同层次的现象实体, 现象实体可能具有结构,又包括实体性要素。 现象实体在一定的环境中显现为多变的现象。现象能够传递出信息,因为人们面对的是现象,现象与人(意识)或测量仪器打交道。而通过“还原”,人们能够得到不同层次的本质——现象实体。现象实体显现出结构或结构的多重稳定性。 参考文献 : ] e.g. John Worrall, Structural Realism: The Best of Both Worlds? Dialectica, 1989. 43: pp.99-124. ] 赵国求,从相互作用实在到量子力学的曲率解释 ,武汉:武汉出版社, 2008 , 407-410 。
个人分类: 物理学哲学量子信息哲学|1776 次阅读|2 个评论
量子纠缠蕴含相互作用实在论
ssglwu 2010-11-8 23:53
吴国林 量子纠缠隐喻出一种新型的量子相互作用,这种相互作用是不能够通过固有的、先定的联系来说明。 需要在原有的相互作用的有关概念与理论的基础上,重新审视相互作用力的涵义与相关的理论。 有的论者用夫妻配对这样的固有的、先定的联系例子(或骰子的正反面例子)来说明量子信息传递的超光速性。当甲乙两人结成夫妻,不论这两人相距有多远,只要找到其中一人知道其身份,则必然知道另一人的身份。若找到的其中一人为丈夫,则另一人必为妻子,即两人之间并没有信息关联。但是,当我们需要把丙的信息通过甲传递到乙时,如果甲乙之间没有任何联系,是不可能实现任何信息传递。这里的不同之处在于: 可以通过量子纠缠这一量子通道来传递(未知的)量子信息 ,这是量子信息传递超光速的根本所在。 比如, 在量子力学中, 三个 1/2 自旋粒子可以构成一个纠缠 GHZ 态,可以发现, GHZ 态是由 4 个相互对易的力学量组的共同本征态。 由于这三个粒子有共同的本征态 ,因此,它们的本征值可以同时进行测量,而避免了海森堡不确定性原理的干扰。 我们 对三个粒子的自旋投影进行测量,不是说,每个粒子的自旋的投影值( +1 或 -1 )已经预先地存在在那里;而是说,正是探测器对 GHZ 态的测量才形成最后的各粒子自旋的投影值,这里的自旋值是经典值。 GHZ 态之所以产生奇妙的量子行为,并不是因为这三个粒子被 预先设定 成某种模式 ,而是说明:爱因斯坦的实在性的元素(实在性)及定域性是不可能同时存在的。这就是说,微观粒子预先就是什么或量子系统预先就存在什么这样的假设是有问题的,尽管这样的假设在经典世界是正确的。量子纠缠 GHZ 态深刻表明,纠缠粒子不可能是按照预先设定的指令来行动的。相互纠缠的粒子无限远离却能彼此协调行动,其根本原因在于量子纠缠这一纯粹的量子现象,它不能从经典物理得到理解。 近年来,结构实在论进入了国际科学哲学界的主流 。结构实在论认为,结构是实在的。在我看来,虽然在科学理论的转变中,有一些的例子说明结构性质会保持连续性;但是,有些科学理论在转变之中,结构并不保持连续。而且就对实体的描述来说,一些结构实在论并不主张实体具有实在性。事实上,在科学理论的转变中,范式的转变,既有连续性的部分,又有非连续的部分。 就量子纠缠来说,它本身具有一种纠缠的结构,但同时其部分(个体性)又存在,没有部分性就没有量子纠缠。因此,在量子纠缠中,部分与整体的纠缠是同时存在的。 当然,如果要追问先有部分还是整体?这里有两种情况,一种情况是:部分与整体纠缠同时生成。 20 世纪 80 年代,曼德尔( L . Mandel )与高希( R . Ghosh )等开始用自发参量下转换技术来生成纠缠光子。 此时,形成纠缠光子的光子与纠缠是同时生成的。另一种情况是:通过量子纠缠交换来生成量子纠缠,显然其前提是:已有两个处于量子纠缠中的光子,因而,只是将量子纠缠从两个粒子之间转换到另外两个粒子之间,其结果仍然是,粒子与量子纠缠是同时生成的。这里需要强调的是,处理纠缠中的光子与没有处于纠缠中的光子的性质是不一样的。 可见,量子纠缠所意味的实在论,即包括了结构的实在,又包括了实体(部分)的实在,而这两种实在,都来自于相互作用,可能这里的相互作用不一定就是原来的传递中间玻色子一类的四种相互作用的类型。 我们主张 相互作用实在论 , 其基本观点是:相互作用与自在存在同时存在的,自在存在在相互作用的作用下演化出自在实体。 正如老子在《道德经》中讲到无名与有名时说,此两者,同出而异名。自在实体与自在存在是同出而异名,如一个硬币的两面。自在实体意味着具有体的概念,即能够为认识把握。自在存在不具有自在实体所具有的对象性,或内容的规定性,它是不可界说的。 自在实体在相互作用的作用下,演化(涌现)出现象实体, 现象实体可能具有结构,又包括实体性要素。 现象实体在一定的环境中显现为现象。现象能够传递出信息,因为人们面对的是现象,现象与人打交道。而通过还原,人们能够得到实事本身即不同层次的本质现象实体。现象实体显现出结构或结构的多重稳定性。对现象实体来说,在相互作用的作用下,有些情形的结构具有不变性,有些情形的结构是变化的。 张永德:《量子信息物理原理》,科学出版社2006年版,第105页。 e.g. John Worrall, Structural Realism: The Best of Both Worlds? Dialectica, Vol. 43, 1989. pp.99-124. R. Ghosh and L. Mandel, Observation of nonclassical effects in the interference of two photons. Phys. Rev. Lett. Vol. 59, 1987, pp.1903-1905. 刘建城,赵国求,吴国林,《论引入现象实体之可能性与必要性》。《江汉论坛》, 2009年第12期:第66-70页。
个人分类: 物理学哲学量子信息哲学|4123 次阅读|0 个评论

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