5.哥本哈根解释的实用主义特征
哥本哈根解释的逻辑本质可总结为两条:
1 量子理论程式是用实用主义观点来解释的。
2 量子理论对原子现象提供了完备的科学描述。
第一条指出,量子理论在根本上就是在第二节中以实用观点阐述的算
法。哥本哈根解释的中心问题是要将这一点与其完备性协调起来。对此问
题的讨论见第七节。
本节的目的是用Bohr的原话来论证第一条。此基本点必须完全明确下
来,因为许多批评者常将本质上为实用主义的哥本哈根解释与第三节中描
述的完全相反的 绝对化解释混淆起来。下文中我将提醒大家注意实用主
义观点与(1)Bohr看待宏观世界的现实主义(实在论)成分和(2)对自
然中深层基础的随机性或统计性的假定之间的可能冲突。
下文所引用的Bohr原话出自其三本主要著作:I. Atomic Theory and
the Description of Nature; II. Atomic Physics and Human
Knowledge; 和III. Essays 1958/1962 on Atomic Physics and Human
Knowledge [4].
哥本哈根解释的实用主义取向在Bohr第一本书的开头就已确定:
科学的任务是扩大我们的经验并将其序化……(I.1)
在物理学中…我们的问题在于对我们关于外在世界的经验进行协
调…(I.1)
我们描述自然的目的不是揭示现象的真实本质,而是尽可能地找出
我们经验的各方面之间的关系。(I.18)
这种对科学的实用主义认定贯穿Bohr的所有工作。他后来又把它
与关键的交流问题联系起来:
由于科学的任务是扩充和序化我们的经验,对人类知识情况的所
有分析都必须依赖于对我们交流手段的特征和范围的考虑。(II.88)
关于这一点,当务之急是要认识到,在物理经验的所有解释中,
人们描述实验条件和观测的方式只能与经典物理中交流的方式一致
。(II.88)
关键一点是要认识到,对实验装置和观测记录的描述必须以通常
的语言(措辞)给出。这是简单的逻辑要求,因为我们使用的"实验
"一词只能表示一种程序(过程),由之我们可以与他人交流我们做
了什么,得到了什么。(III.3)
我们首先要认识到,即使实验现象超出了经典物理的范围,对实
验装置和观测记录的说明必须以通常的语言并辅以适当的物理技术术
语给出。这是一个明显的逻辑要求,因为"实验"这个词本身只表示一
种状况,即我们可以告诉他人我们做了什么和得到了什么。(III.72)
Bohr对量子力学程式的这种实用主义解释的认定是毫不含糊的:
…对形式化的量子力学程式的合理物理解释只能是对(在经典物
理概念所确定的条件下发生的)单个现象的决定论性或统计预言。
(II.64)
这种程式并不提供通常熟悉的图象表示,而是直接要求建立在
确定条件下的各种观测之间的关系。(II.71)
(量子力学程式的)唯一目的是理解由简单物理概念所描述的实
验条件下的观测。(II.90)
严格地说,量子力学和电动力学的数学程式只是提供了这样的规
则:在由经典物理概念所说明的实验条件下,由之可以计算出观测结
果的期望值。(III.60)
在Bohr的所有著作中,都隐含了这样的思想:外在的世界是存在
的,我们的物理经验部分源于外在事件的演化。这与实用主义相当一
致:James也承认超感知实在的存在。但Bohr并不认为宏观世界就是我
们所简单想象的那样。他只关注对我们物理经验的描述,并要求这种
描述能保证清楚的交流和客观性。关于实验布置和观测,他说:
原子现象的描述在这些方面是完全客观的,因为这跟任何个体观测
者无关。因此,在信息交流中不会有任何不明确性。考虑到以上这些
,量子物理中的观测问题绝不会与经典物理方式有任何不同。(III.3)
我想,在Bohr的表述中,与认定"宏观世界就是它所表现的样子"最
接近的话是:
对图象表示的放弃只涉及原子客体的状态,但描述实验条件的基础
仍全部保留。(II.90)
我认为,这是承认量子理论中对实验条件的经典描述的适用性,而
不是承认宏观水平上经典思想的基本准确性。这个立场与实用主义完全
一致。
对于量子理论中不可约的统计成分,Bohr最初是很矛盾的。由下可
以看出,他最开始时是接受自然基本成分的随机性或非决定论性的:
…我们被迫…面临着自然对各种可能性的自由选择,因为只有几率
解释才适用…(I.4)
但是,他很快就对这种想法进行了限制(I.19),并在随后的
Solvay大会上说:
对于如何说明只有统计解释才适用这个问题出现了有趣的争论。就单
个现象的发生而言,争论的焦点是:我们应该采取Dirac的观点,即可自
由选择的是"自然",还是应采取Heisenberg的观点,即可自由选择的是
构造测量仪器并读取记录的"观测者"?不过,这两种观点都是可疑的。
一方面,难以想象可以赋予自然以通常的意志;另一方面,观测者也不
太可能能影响在其布设的装置条件下所发生的事件。我的理智告诉我,
对于这种经验领域,唯一的选择是认为:我们处理的是单个现象,测量
时所遇到的可能性只告诉我们可以对所研究对象的不同互补侧面进行选
择。(II.51)
后来他又说:
相同的实验装置可以得到不同的实验记录的这种情况常被有趣地说
成是"自然"在各种可能性之间"的选择"。 不用说,这种提法并非暗示
自然具有人性,但却指出了把一个封闭的、不可分的现象过程按通常
方式分解为一系列指令的不可能性。这里,各种逻辑方案都必须能得
出给定条件下单个现象的结果的相对几率。(II.73)
既然不同的单个量子过程可以在同一个给定实验装置中发生,这
些(确定条件下的观测之间的)关系就必然具有内在的统计性质。
(II.71)
按同样的细目重复同样的实验却会给出客体的不同记录这个事实,
直接意味着此领域内经验的完全描述必须用统计规律表达。(III.4)
同一给定的实验装置会给出不同个体过程的记录这一事实使得对
量子现象的统计描述必不可少。(III.25)
这些陈述表明,Bohr从自然本身有内在随机性这个图象化观念及
根本上的实用主义态度转变成认为量子力学预言具有统计特征。
值得指出,Bohr的互补概念是完全实用主义的:思想应由其实用
性来评判;物理思想应由其在序化物理经验方面的成功来评判,而不
能看它被相信能在多大程度上反映了外在实在的本质。在互补的情况
下使用互补思想是实用主义观点的必然。