关于微观和宏观的革命性认识

哥本哈根解释强调了经典概念对于量子现象描述的必要性,关于微观客体的完备描述需要经典物理学语言,因为量子系统的物理特性依赖于包括测量条件内在的实验条件,而后者必须要用经典语言来描述,经典性是量子理论中不可或缺和不可还原的要素,甚至经典物理学先于量子理论,这引入了量子——经典的描述二元论,要求在微观世界与宏观世界间划出一条界线,即海森堡分割( Heisenbergcut) 。然而,即使玻尔本人也不清楚这一分割线该划在何处,使得测量在哥本哈根解释中也成为了黑箱,这一黑箱包观被测系统与宏观测量仪器在内,是二者的整体性导致了测量结果。从而,一方面对测量结果的说明需要借助于系统与仪器的整体性,另一方面又要求在微观与宏观之间的分割,造成了哥本哈根解释在说明的整体性与描述的二元论之间的矛盾困境。
——赵丹. 退相干理论视野下的量子力学解释[J]. 科学技术哲学研究. 2012(05): 14-19.

哥本哈根诠释的最显著的特征是,它假定了经典观念对于描述量子现象的必要性。也就是说,这一诠释不是从量子世界推导出经典性,而是先验地假定了经典世界的先在性。例如,通过考虑一些宏观限制,认为对于“现象”的一个经典描述的要求(这个经典描述组成了整个实验安排),是一个完备的量子理论的一个基本的和不能削减的要素。特别是,哥本哈根诠释假定了固有的经典测量装置的存在,它们不能被量子力学地描典的二分论,并要求在“微观”和“宏观”之间假定一个本质上不可移动的分界线,“微观”相当于可以看作是量子系统的物体,“宏观”则是必须由经典物理学描述的物体。

——李宏芳. 退相干和量子力学的诠释[J]. 河池学院学报. 2009(03): 8-13.

有一件事情很清楚:对于大的物体,譬如远远大于原子的对象,薛定谔方程实质上成为牛顿的普适运动方程。因此,薛定谔方程不仅支配着电子和原子的行为,也支配着由原子构成的一切对象——分子、棒球乃至行星——的行为。薛定谔方程告诉我们在给定情形下波函数将成为什么,以及它如何随时间变化。这是新的普适运动规律。牛顿运动定律仅仅是这一规律在大物体上的绝好的近似。
——[美]布鲁斯.《量子之谜——物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013

由于宏观物质全是由微观物质组成的,宏观世界全部建立在微观世界上面,因此,量子力学便无处不在、普遍适用。
——张永德.《量子理论专题分析(第2版)》[M].清华大学出版社.2014

以今天的技术,我们只能在微小物体上显现量子谜团,但实际上量子力学适用于一切物理对象。

——[美]布鲁斯·罗森布鲁姆.《量子之谜:物理学遇到意识》[M].湖南科学技术出版社.2013

天行评:

量子力学不是只适合于微观,也适合于宏观,量子力学是普适的,这一点非常非常的重要,而很多人对此有严重的曲解,以为量子力学只适合微观。经典物理只是近似理论,只是方便计算而已,如果用薛定谔方程计算宏观物体的运动,会非常复杂,导致难以计算。

量子力学适合于宏观物体,只是宏观物体的量子效应不明显,因为宏观物体的德布罗意波长特别短,但实际上这里面依然有一些严重的问题,物理学家没有区分出经验宏观和先验宏观,没有区分出经验微观和先验微观,因而导致对微观和宏观的认识严重混乱。

地球绕着太阳转,用经典物理计算就够了,但这并不是说量子物理不适合宏观的地球,实际上,从理论的角度,同样可以根据量子物理的薛定谔方程计算地球绕着太阳转的轨道,只是这个轨道变成了概率分布,而最后计算出高概率分布的区域,和经典物理的算出的实际轨道,实际上近乎一致,而前者计算结果更精确,后者只是近似,但很实用。注意,连续性的轨道,实际上无论在微观和宏观,都不存在的。只是经验的宏观现象,把非连续性给平滑掉了。

玻尔等人的哥本哈根解释一个主要的内在逻辑矛盾,就是微观和宏观的严重割裂,宏观被强行假定为确定性的经典世界,由确定的经典宏观物体而构成,而微观则被认为是不确定的量子世界,由不确定的量子态而构成,微观和宏观的边界线被称为海森堡分割。但是根据我们的常识,大物体是小物体构成的,宏观建立于微观之上,如果微观是量子实在,那么宏观为什么就不是量子实在而一定是经典实在呢?区分微观世界和宏观世界的边界线究竟在哪里划出呢?哥本哈根解释无法给出这个回答,无法从量子世界里面推导出经典性,只能强行对微观和宏观做出二元分割但是又无法解释为什么会造成这种二元分割,故而面临逻辑上的严重困境。

站在量子物理的角度,从逻辑上来说,量子力学的薛定谔方程普适于微观和宏观,并且也可以用量子物理解释为什么宏观物体的量子效应不明显的问题(和德布罗意波长有关),然而量子力学也确实存在微观和宏观不清晰的问题,这个和玻尔的哥本哈根解释强行假定宏观物体是经典的有关,为了解释测量问题,玻尔强行把测量仪器设置成是经典宏观的,并且在微观和宏观之间划出了一个分界线,这个分界线被称为海森堡分割( Heisenbergcut) ,而哥本哈根解释无力给出这个分割线在哪里,因而也遭遇到了逻辑困境,使得哥本哈根解释难以自洽。要解决这个问题,必须要使用我的实在观念,时空观念,以及新的对微观和宏观的理解。这正是我的哲学思想的革命之处。

我们根本不能默认粒子被测量之前,必定是某个时刻某个空间位置上的微小点粒子并有确定的物理量,这个是根本没有任何可靠的逻辑依据的。我们只能说当我们观察测量的时候,在某个空间位置上有个微小点粒子并具有确定的物理量。而在没有观察它以前,实际上我们无法判断它的状态,根据量子力学,此时的“粒子”其实并不是我们通常认为的粒子,而是一个弥散的抽象波函数,它根本就不在真实的三维空间上,而在一个抽象数学空间。它不是三维物理空间上的具体物理实在,而其实是多维数学空间的抽象数学实在。

宏观物体是微观粒子组成,微观粒子如此,任何微观粒子组成的宏观物体其实也是如此。因而,根本不存在客观的三维空间上的宏观物体,那只是根据我们的经验认识和错误的逻辑推断而产生的假象。这里的错误逻辑是指:无论多少次的观察,即便是亿万次的观察到某个物体一直在某个空间位置上,都不能逻辑必然的得出这个物体在不被观察的时候,一定客观的存在于那里!我多次的经验观察到杯子一直在桌子上,然后根据这个多次的经验观察,归纳判断出即便不去观察的时候,杯子必然的一直在那里,这个是显然错误的。

严格的遵从薛定谔方程以及态叠加原理,实际上整个宇宙都是一个大的抽象的量子叠加态,相当于大海,经典现象(我们经验观察到的实体现象)其实才是局域,才是微观的,类似大海当中的气泡。我们每个人被困在自我构建的气泡(经典世界)里面。而大部分人包括很多物理学家都是强行把宏观的经典世界当成真实的,假定了它的预先存在。连量子物理的创始人之一玻尔也犯了这个严重错误,他强行假定宏观一定是经典的。

我们把宏观微观搞反了,以为抽象的量子叠加态只存在于微观中,而宏观上都是确定性的经典实在,但实际却相反,宏观的整个宇宙都是抽象的量子叠加态,反而我们观察到的确定性的经典实在才是真正的“微观”。我们把亿万次观察所获得的微观的经典现象(波函数坍缩产生的粒性现象)在意识当中拼凑出了一个宏观的确定性的经典世界并误以为它是客观的,然而这样的宏观经典世界并不真实客观存在,它只不过是后天经验产生的错觉,我们被经验严重欺骗了 。

根据电子双缝实验等实验现象,微观物体不被测量时是抽象的量子实在(量子叠加态),而宏观的大物体是微观的小物体组成的,既然微观是量子实在,由微观物体组成的宏观物体必然也是量子实在,整个宇宙必然是量子宇宙而不是经典宇宙,这才是逻辑一致的。所以量子世界并不是假设,而是基于严格的经验现象得出的必然逻辑结论,而经典世界只不过是基于经验观察产生的扭曲认识,宏观的经典世界是被经验观察蒙蔽而产生的错误假设,也并不具备逻辑的必然性。

很多人说量子力的波粒二象只是微观客体,可是我想请问,单个电子的波函数,在没有被测量的时候,明明是空间性的概率分布,全空间即是全宇宙,如此的宏观怎么能说波粒二象只是微观现象或者量子物理只是描述微观呢?显然这是严重错误的!

为什么量子物理的微观和宏观如此的混乱,这其中的一个根本原因就是物理学家的哲学观念和哲学思维的严重滞后,无论是玻尔还是爱因斯坦,都犯了一些严重的哲学错误,比如爱因斯坦认定的定域实在论和强客观实在论,从逻辑和哲学的角度都是难以成立的。而玻尔把波函数说成只是抽象数学描述,不承认波函数的抽象实在性,这个又是一种极端的反实在论。并且玻尔强行假定宏观仪器的经典特征,同样也有哲学困难。

对于微观和宏观,必须要进行先验和经验的区分,否则必定遭到困难。我们经验感知到的宏观现象以及宏观宇宙,是一种建立在经验观察基础上的经验性宏观,它和观察有密切关联,由于观察必定导致波函数坍缩而产生微观的经典实在(经典本征态),多次观察则聚合出宏观的经典实在。所以这种经验性宏观一定是经典的。而经验性微观也是经典的。并且前者其实是一种假象,实际是意识构建出来的,根本不存在一个客观的宏观经典世界以及任何宏观经典物体。我也对此做了非常详细的逻辑论证。(请参考《认知颠覆:宏观物体和世界是错觉》一文)

而全空间性的单一电子波函数(量子态)其实是一种先验宏观。它是先于经验并且是不可见的,一旦观察它,必定造成坍缩。从复合系统来说,多个或者亿万个量子态叠加纠缠的宏观物体,也是先验宏观,它们都是先于经验而不可见的。作为量子态的整个宏观宇宙当然也是先验宏观。这种先验宏观,根本不是四维时空下的经典物理世界,而是非常抽象的,没有现实的物理图像所对应。

人类迄今为止对时空的理解是错误的,爱因斯坦的相对论时空观以及量子力学的时空观,都是错误的。一定要区分出先验的抽象数学时空和经验的具体物理时空,并正确理解它们的关系。必须将尚未坍缩的波函数理解成数学时空的抽象数学实在而不是仅仅数学描述,将坍缩的经典现象理解成物理时空的具体物理实在,并且要理解这两种实在和两种时空的转化关系,而且还要注意意识在其中的关键作用,波性意识和粒性意识都有不同的功能特性,前者是导致波函数坍缩的主体,后者是获得观察结果的主体,尤其要注意先验性和经验性的区别,因为这是绝大部分人难以认识到的。人类太习惯经验性认识了,太相信所谓的“眼见为实”。

人类迄今为止对时空的理解是错误的,爱因斯坦的相对论时空观以及量子力学的时空观,都是错误的。一定要区分出先验的抽象数学时空和经验的具体物理时空,并正确理解它们的关系。必须将尚未坍缩的波函数理解成数学时空的抽象数学实在而不是仅仅数学描述,将坍缩的经典现象理解成物理时空的具体物理实在,并且要理解这两种实在和两种时空的转化关系,而且还要注意意识在其中的关键作用,波性意识和粒性意识都有不同的功能特性,前者是导致波函数坍缩的主体,后者是获得观察结果的主体,尤其要注意先验性和经验性的区别,因为这是绝大部分人难以认识到的。人类太习惯经验性认识了,太相信所谓的“眼见为实”。

作者:傅天行
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