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量子力學的學術爭論有哪些流派?他們的觀點是什麽?目前的主流觀點是什麽?

哥本哈根學派對量子力學的解釋

歌德-布哈根學派成立於20世紀20年代初,以丹麥著名物理學家尼爾斯·玻爾為首。玻恩、海森堡、泡利、狄拉克是這個學派的主要成員。它的誕生地是玻爾創立的哥本哈根理論物理研究所。哥本哈根學派為量子力學的建立和發展做出了傑出的貢獻。而它對量子力學的解釋被稱為量子力學的“正統解釋”。玻爾本人不僅在早期量子理論的發展中發揮了重要作用,他的認識論和方法論也促進和指導了量子力學的創立。他著名的“互補原理”是哥本哈根學派的重要支柱。玻爾領導的哥本哈根理論物理研究所成為量子理論的研究中心,使這個學派成為當時世界上最強大的物理學派。

哥本哈根學派的解釋首先表現為海森堡的定量不確定關系。這種用作用量的量子H表示的數學關系,在玻爾1927年9月提出的互補原理中,從哲學上進行了概括和總結,用來解釋量子現象的基本特征——波粒二象性。所謂互補原理,就是漲落和質點的互為補充。

該學派提出的量子躍遷語言和測不準原理(測不準關系)及其哲學延伸(互補原理)在物理學中被廣泛采用。所以哥本哈根學派對量子力學的物理解釋和哲學觀點,自然是眾多學派的主體,是正統的、主要的解釋。

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量子力學的隨機解釋

隨機解釋認為,通過研究薛定諤方程、費曼積分和馬爾科夫過程之間的關系,應該把量子力學解釋為壹種經典的概率論或統計過程理論。這些過程是隨機的,例如,布朗運動理論被用來解釋不確定的關系。

第壹個給出量子理論隨機解釋的薛定諤,以及後來的薄公國都認為波粒二象性的矛盾是由於波被視為壹個獨立的實在。如果把波動看成是粒子系綜的集體特征,比如聲波,就不會有矛盾。後來,他們借助量子場的產生和湮滅過程建立了廣義統計力學。由此推出量子力學定律。他們進壹步認為波函數只代表時間和空間中事件的順序。因為基本事件是按自然規律分別產生和消失的,所以這些序列的規律具有統計性質。隨著統計電動力學的發展,人們發現經典隨機系統和量子力學系統有很大的相似性。

薛定諤也認為“客觀實在”只能歸於阿波羅而不能歸於粒子,他也不準備把波解釋為“概率波”。因此,他認為通常解釋中只有組態空間中的波才是概率波,而三維物質波或輻射波不是概率波,而是具有連續的能量和動量密度,就像麥克斯韋理論中的電磁場壹樣。因此薛定諤是正確的。

愛因斯坦和玻爾關於量子力學解釋的爭論

愛因斯坦和玻爾關於量子力學解釋的不同觀點的大辯論,是量子力學創建和發展過程中最具代表性的壹場辯論,本文對此作了較為深入和完整的闡述和分析。

玻爾在1918中提出了對應原理,認為量子理論可以以某種方式與經典理論壹致,即量子態中原子的特性和穩定性是有壹定限度的。只有當外界幹涉的強度不足以將原子激發到更高的量子態時,原子才會表現出量子特性。如果幹擾很強,量子效應的特征就會完全消失。原子也有經典性質。海森堡在這個原理的基礎上建立了矩陣力學,可觀測量是物理理論。波動力學也是通過量子和經典的對應建立起來的。海森堡在1927年提出“測不準關系”後,玻爾隨後於同年9月在意大利科莫舉行的紀念伏打逝世100周年國際物理學大會上發表了題為“量子公設和原子理論的近期發展”的演講,提出了著名的“互補原理”,在學術界引起了極大的震動。互補原理認為,粒子和波的概念是互補的,同時又是矛盾的,是運動過程中的互補圖像。觀察微觀現象的特殊性,微觀物體與測量儀器的相互作用是不可忽略的,因為最小作用量H起著重要的作用。這種相互作用原則上是不可控的,是量子現象不可分割的壹部分。這種不可控相互作用的數學表達就是“不確定關系”,這就決定了量子力學的定律只能是概率性的。為了描述微觀對象,必須放棄決定性的因果關系原則。量子力學精確地描述了單個粒子系統的狀態,這是完整的。玻爾特別強調微觀物體的行為取決於觀察條件。他認為,壹個物理量或特性本身並不存在,而是在我們觀察或測量時才有意義。哥本哈根學派寫了很多文章,宣傳互補原則,提出了客觀不可分的觀點。他們還將互補原則擴展到生物學、心理學,甚至社會歷史的各個領域。

1927 10第五次索爾維會議於10月24日至29日在布魯塞爾舉行,會上玻爾再次闡述了他的互補原理。量子力學的哥本哈根解釋被許多物理學家接受,成為量子力學的正統解釋。但在大會上,互補原理遭到了愛因斯坦、薛定諤等人的強烈反對,開啟了物理學史上前所未有的時期。

事實上,愛因斯坦和玻爾的爭論始於1920年4月。當時,玻爾訪問了愛因斯坦所在的德國柏林,第壹次見到了愛因斯坦。他們就量子理論的發展交換了意見,談話的主題是對光的波粒二象性的理解。乍壹看,這場爭論似乎是愛因斯坦的斷言,即壹個完整的光理論必須以某種方式將波動性和粒子性結合起來。而玻爾則堅持光的經典波動理論,否認光子理論基本方程的有效性。但仔細分析就會發現,玻爾強調要完全脫離經典力學的概念,而愛因斯坦則贊成光的波粒二象性,但堅信波和粒子的兩面可以有因果關系。

愛因斯坦堅決反對量子力學的概率解釋,不贊成拋棄因果論和決定論的概念。他堅信基礎理論不應該是統計學。他說,“上帝不會擲骰子。”他認為概率解釋的背後應該有更深層次的關系,把場作為更基本的物理學概念,把粒子歸於場的奇異性。他還試圖將量子理論納入基於因果性原理和連續性原理的統壹場論。因此,他在第五次索爾維會議上支持德布羅意的導波理論,並在發言中強調,量子力學只能描述許多相同系統的系綜的行為,因此是不完整的理論。

這表明,

量子力學的發展是壹個充滿爭吵的發展,主要是哥本哈根、玻爾、愛因斯坦的爭論。