哲学科学常识 – 陈嘉映

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哲学科学常识 - 陈嘉映 电子书 第1张

本书作者:陈嘉映

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Davisson-Germer实验是个典型,没有哪一本介绍量子力学的书不谈到这个实验。Davisson-Germer实验可以视作十九世纪初托马斯·杨所做的光波干涉实验的继续。托马斯·杨的双缝实验大致证明了光的波动说,反驳了光的粒子说。但是在将近一百年之后,爱因斯坦对光电效应的思考又重新导向了光的粒子说。

直到这时,光的粒子说和波动说还是互相竞争的理论。

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然而,Davison-Germer实验却表明,光既像粒子那样活动,又像波那样活动。

哲学科学常识 - 陈嘉映 电子书 第2张

是的,我们的确得把这些实验事实接受下来,把它们称作“粒子波”,称作“波粒二象性”。但我们能够把一样东西同时看作波和粒子吗?尽管我们早就有了粒子波的概念,尽管描述粒子波的数学并不是特别复杂,尽管量子力学比哪门学科都更加发达、严密,但这并不意味着人们理解了粒子波。

量子力学决然无可争辩地向我们表明:当我们注意的焦点逐步收拢到微观世界的时候,对我们理解熟悉的日常世界具有本质意义的许多基本概念就不再有任何意义。结果,若要在原子和亚原子尺度上理解并说明宇宙,我们就不得不从根本上改变我们的语言和推理。

不要以为,这里说到难以理解,是我们这些量子物理的门外汉理解力太低,高智商的物理学家当然是理解的。最重要的量子物理学家之一费曼直截了当地说,世上没有人懂得量子力学。超弦物理学家格林在三十多年后引用了费曼的断言,并继续断言现在仍然没有人懂得量子力学。

物理学家难道不是满怀理解的激情,一如他们的哲学家前辈?当然。不过,物理学家的理解不得不诉诸技术性的语言,诉诸数学语言,就此而论,他们追求的理解与前辈哲学家所追求的理解是有差异的。关于自然界的精确结构和机制,物理学家当然有远高于我们的理解。其意义是:他们掌握数学物理理论,能够熟练运用数学工具,从而具有一种系统的技术性理解。但技术性理解并不能取代常识的理解。海森堡像很多量子力学家一样明了,“任何理解最终必须根据自然语言”。

而自然界的精确结构要用数学语言才能正确描述,哪怕数学语言不直接具有意义。

运用量子力学的人发现自己不过是跟从这一理论的“开国元勋”所立下的规则和公式,跟从可以按部就班地实施的计算程序,他们并不真正理解这些计算程序为什么会有效,它们真正意味着什么。……几乎从来没谁在会心会意的层面上(at a“soulful”level)把握量子力学。

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