首先我們來說一說量子不確定性的哲學本質,它究竟是什麼?
量子理論是20世紀科學進步產物,在量子力學的世界中,日常所見的熟悉的物理定律不再成立。在傳統物理哲學的框架中,也根本無法解釋和理解量子力學領域中微觀物質運動的基本現象。由於不確定性原理導致了哲學上的迷惑不解,能級的量子化及波粒二象性等問題,在哲學的基本存在性質上、邏輯上都無法理解。
量子力學始終無法找到量子現實與經典物理之間的調和理論。波和粒子兩種特性無法擺脫地糾纏在一起。既是粒子又是波,如此圖像及運動規律在已有的常識中沒有物理上的對應物。由於不能精確測定一個電子的位置和動量,所以這一原理便有了很深的哲學內涵,這也是量子理論不確定性與經典力學確定性思想相分離的地方。不確定性關係完全是由實驗導出的,它內孕著不可預言性這樣一個哲學命題和結論。從可知的過去走向不確定的未來,預示著在傳統物理哲學的框架中,它已經成為自然規律中一個重要的基本原理,這是量子世界揭示出的一個基本特性。不確定性原理表明,我們在傳統的哲學理念中,根本無法找到首先應該確定的是什麼。
物理學家們意識到,觀察者和系統之間存在著某種相互作用,這種相互作用導致無法認定被觀察的物質系統是獨立存在的。這就是人們熟悉的「量子糾纏」。這些問題本質上首先涉及到什麼是真實的物質世界這樣一個基本而又重大的哲學問題。什麼是真實的物質世界,這一物理哲學的基本問題被再一次擺到面前。不確定性原理是量子理論的核心特性,量子相干論的目的,就是要建立起量子物理全新的哲學基礎,徹底擺脫傳統哲學帶來的認識論混淆和觀念糾纏。
量子物理哲學有一個全同性原理,理解起來十分困難,要理解「測不準」的本質,還要解決一個哲學的觀察問題。就是人類在觀察外部物質世界時,如何突破觀察的全同性。觀察者在觀察形形色色的物質世界的同時,意識與思維也同時出現,這時,物理觀察的對象在哲學的最基本、最原始的層面上可分為兩類:一類是「物質實體的對象」,另類是觀念存在「想像的物質對象」。這兩類「對象」顯然具有根本性質的區別。在傳統哲學中,「物質對象」與「意識思維的對象」被認為是一致的,籠統地稱之為「客觀存在」。這種認識論沒有明確的理論分界,量子相干論對這種模糊的觀察過程,稱之為:全同性存在。即相對於量子物理的認識論而言,觀察的物質對象與意識思維的想像並處,物質與精神反映是同時存在的。「「所有對稱性原理均植根於『不可觀測』的理論假設之上。」
接下來再說下什麼是全同?誰又和誰全同?
說到這個問題我們首先要先來了解一下所謂全同性原理是什麼:觀察者觀察到的物質世界,必定與觀察者意識、精神反映的觀念的世界圖像是一致的。兩者之間,傳統哲學的理念,無法有效地加以區別。如果不能有效地在此劃出一條明確、清晰認識論的分界線,就勢必會用意識、精神的理性反映去解讀面對的物質世界。這個問題是物理哲學應當首先回答的。全同性原理也是量子力學的一個基本假設。因此導致不可能再用經典的、連續的運動物理學方法,去確切描述一個微觀粒子的運動。亦即傳統哲學觀不再能滿足量子力學的理論需求。全同性哲學概念的提出,是量子相干論哲學概念的重要貢獻。
全同性原理是用來描述物理狀態的,即交換兩個全同粒子,波函數或者不改變,或者(只)改變正負號,前者稱為對稱波函數,後者稱為反對稱波函數。量子理論表明,全同粒子系統波函數應當具有對稱性。
不可觀測意味著對稱性,這是物理學家李政道在闡述他「對稱與不對稱」理論時的表述。因此,全同性原理要求全同粒子的波函數或者是對稱的或者是反對稱的。為什麼不可觀測就意味著對稱呢?
這個哲學問題的本質是:在進行物理觀察時,由於無法找到被觀察物質對象與意識、精神反映之間的差別,因此,看到的物質世界必定與頭腦中意識、精神的圖像是對稱的,或是反對稱的。