量子力学相对态解释研究

摘要

量子论自提出以来已经取得来极大的成功，和相对论并称为20世纪最伟大的物理学革命。在科学层面，它打破了经典力学的基本框架，同时精确预言了各种现象，促进了其他学科的发展;在实践层面，它被大量应用到了各种技术当中，大大推进了社会经济的发展。但是，在哲学层面，解释要比解出方程困难得多。一方面，量子力学革命从根本上改变了对于因果性、决定性、实在性的看法，在哲学界引发了不小的震动;另一方面，量子力学中的直观经验与我们的常识经验相去甚远，关于如何理解和解释量子现象，以及其基本规律，一直处于激烈的争论之中，至今也未见缓和之迹象。目前在量子哲学领域，正统解释依然处于主导地位，但同时隐变量解释、坍缩解释和埃弗雷特解释也占据重要地位。其中，玻姆的隐变量解释，坍缩解释，都认为现有量子论是不完备的，需要用一个隐变量或者坍缩过程进行补充。而埃弗雷特解释则认为量子论是完备的，态函数可以对量子力学给出实在的描述，并在此假设基础上发展出了自己的解释。
　　必须要澄清相对态解释与多世界解释之间的关系。现在，对于该理论的名称，人们普遍使用的是多世界解释这一称谓。然而，多世界解释作为相对态解释的一种解读，在相对态解释的数学基础上，加入了形而上学的理解。目前关于埃弗雷特解释的研究大都是基于多世界解释展开的，反而埃弗雷特解释的最基本形式——相对态解释遭到了普遍的忽视。相对态解释作为多世界解释的基础，一方面具有更基本的地位;另一方面，其作为一个完整的量子力学解释，本身就具有极为重要的研究价值。
　　本文的研究内容大致包括以下几个部分:
　　第一部分（第一、二、三章）从埃弗雷特的相对态解释入手，对相对态解释的起源、内容及其辩护进行详细地分析，同时参考了大量埃弗雷特的信件、文章、笔记等原始一手文献，系统还原其解释全貌，并给出全面的评述。
　　第二部分（第四、五、六章）结合当下的研究动态，重点对相对态解释中的分支问题给出详细论述。其中对分支的理解最为重要的本体论解读有两个:一个是熟知的多世界解释，另一个是被哲学家所关注的多心灵解释。这两种本体论的解读确实对分支的定义给出了明确的解答，但是这两种解读都带有较强的形而上学意味。特别是对量子自杀理想实验的分析，深刻揭示了多世界解释面临的问题和矛盾。后来，很多人放弃了这两种极端的解释，试图排除形而上学的预设，从物理主义的角度给出解释，但是仍存在很多问题。
　　第三部分（第七、八、九章）对相对态解释的优选基问题、概率问题、实在论问题、经验检验问题分别进行了论述。经过分析后分别得出如下结论:
　　首先，对于优选基问题，笔者认为相对态解释中的优选基问题，其本质上与传统解释中的测量问题是等价的，从这个意义上看相对态解释并没有能彻底解决测量问题;
　　其次，对于概率问题，用相对态解释的分支概念计算出的概率与正统解释不符，很多学者试图用决策论证来对相对态解释给出辩护，但是相对态解释在概率问题上是否优于正统解释仍存在很多争议;
　　再次，对于实在论问题，虽然埃弗雷特本人持一种模型实在论的立场，但是波函数的实在性地位是整个埃弗雷特解释的核心。另外，形式体系无法独立生成自己的解释，所有的解释都会在数学形式的基础上附加一些独立的假设，这些假设会和形式体系一起对解释的进一步演绎构成强约束。在解释面临困境时，人们还会进一步引入一些辅助性假设来对解释构成弱约束。系统地分析各个解释中的强弱约束条件，对于认识和评价它们的优缺点具有重要的意义。
　　最后，对于相对态解释的经验检验问题，并不是相对态解释所个别存在的问题，当下的科学理论很多都面临着这一问题，集中体现在对于弦论和平行宇宙理论科学性的争论。文章试图指出对一个理论的检验和接受，单纯的经验性检验是不充分的，需要考察所有科学检验的要素，构建一个多维动态的检验网络来对科学理论进行全面地评价。尤其是对于本文中相对态解释发展出的不同解释，它们都共享同一个形式体系，必须从理论的解释力和一致性等方面做出合理的评价。

目录

摘要

引言

一、国内外研究现状

二、本文的研究思路及主要内容

三、本文的创新与不足

第一章 相对态解释的起源及其历史背景

1．1 量子力学发展的社会背景

1．2 正统解释的困境

1．3 相对态解释的提出

1．3．1 埃弗雷特简介

1．3．2 相对态解释的提出过程

1．4 埃弗雷特对正统解释的质疑

1．4．1 对测量过程中两类演化的质疑

1．4．2 对坍缩假设的质疑

1．5 埃弗雷特对正统解释修正方案的评价

1．6 小结

第二章 测量问题——相对态解释的起因

2．1 测量问题的基本内涵

2．1．1 什么是测量问题

2．1．2 测量问题是一个伪问题吗

2．2 测量问题的几种主要解决方案

2．2．1 解决测量问题的主要思路

2．2．2 测量问题的当代发展

2．3 埃弗雷特对测量问题的解答

2．3．1 相对态解释的两个基本假设

2．3．2 测量过程中经验表象的导出

2．4 小结

第三章 相对态——相对态解释的内核

3．1 相对态的基本内涵

3．1．1 相对态中分支的含义

3．1．2 相对态的另一种表述——关联信息

3．1．3 相对态对正统解释的逻辑还原

3．1．4 相对态的隐喻表征

3．2 相对态的核心特征

3．2．1 波函数的核心地位

3．2．2 态的相对·ll生

3．2．3 动力学过程的可逆性

3．2．4 消除微观和宏观的二元区分

3．3 埃弗雷特对相对态解释的辩护

3．3．1 埃弗雷特提出解释的动机

3．3．2 埃弗雷特对科学理论的认识

3．3．3 埃弗雷特辩护的三个要点

3．4 小结

第四章 多世界解释——分支的物质本体论解读

4．1 多世界解释的核心内容

4．2 多世界解释面临的主要问题

4．2．1 不是对埃弗雷特的忠实解读

4．2．2 本体论的过度浪费

4．2．3 理论本身难以自洽

4．3 从量子自杀实验进一步揭示多世界解释的困境

4．3．1 量子自杀实验的基本内容

4．3．2 量子自杀实验的三个反驳

4．3．3 关于三个反驳的分析和评述

4．3．4 量子自杀实验揭示多世界解释的内在矛盾

4．4 小结

第五章 多心灵解释——分支的意识本体论解读

5．1 多心灵解释的发展脉络

5．1．1 多视域解释

5．1．2 “裸”理论

5．1．3 单心灵解释

5．1．4 艾伯特和洛伊的多心灵解释

5．1．5 洛克伍德的多心灵解释

5．2 多心灵解释面临的主要问题

5．2．1 先验的心物二元论假设

5．2．2 怪异的随附性假设

5．2．3 违背直观经验

5．3 小结

第六章 从多历史到多纤维——分支的物理主义解读

6．1 多历史解释

6．2 多纤维解释

6．3 交叉世界解释

6．4 小结

第七章 优选基与概率——相对态解释的两个疑难

7．1 相对态解释中的优选基问题

7．1．1 优选基的定义及其内涵

7．1．2 退相干与优选基

7．1．3 对优选基问题的评述

7．2 相对态解释中的概率问题

7．2．1 埃弗雷特对概率的认识

7．2．2 分支的概率解释

7．2．3 意识同一性与概率假设的矛盾

7．2．4 决策论证与概率解释

7．3 小结

第八章 相对态解释中的实在观

8．1 量子力学解释中的实在论与工具论之争

8．2 相对态解释的核心假设——波函数实在

8．3 波函数实在性的争论

8．4 形式体系与实在解释的内在关系

8．5 小结

第九章 相对态解释经验检验的困境与解决路径探析

9．1 相对态解释的验证问题

9．2 一般科学理论中的验证问题

9．3 “检验难题”出现的原因分析

9．4 “检验难题”的解决路径探析

9．5 小结

结语

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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