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现代物理学中的哲学问题

https://www.optical17.com 来源:原创 日期:2010-12-29 14:22:22
   现代物理学中的哲学问题

   现代物理学是哲学问题Zui多的一个范畴。相对论和量子力学的哲学问题的 研究尚在持续着,新的研究范畴,如把持论、信息论、体系论、协同窗、耗散构造、混沌学等等范畴又提出了新的哲学问题。

  我们仅以相对论和量子力学中的哲学问题为例,谈一谈见解。其他自然科学提出的哲学问题,我们将在其他学说中给与论述。

  一、斯D林式的哲学唯物论在阐述物体的存在状况、物体的运动和物体的时间、空间时,存在着严重的逻辑问题,犯的是素朴素在论的过错。

   首先,斯D林式的唯物论以为,第一,物质是纯粹客观的,它是不依人的意志为转移的客观存在;第二,物质的活动也是纯洁客观的,也是不依人的意识为转移的客观存在;第三,物资世界的时间和空间也是纯洁客观的,也是不依人的意识为转移的客观存在。

  乍听起来上面的观点很有道理,没有人猜忌它的准确性。可是什么事情都怕认真斟酌,只要严厉地依照逻辑进行斟酌,我们就会发现上述的观点中存在着“逻辑诈骗”和“偷换概念”。

  请问,斯D林式的唯物论所说的“物质”、对象,客体是康德所说的“物自体”、“自在之物”吗?还是为人所认识到的“现象”?如果它(物质、对象、客体)指的是“自在之物”的话,那它就是一个X,一个黑箱,我们对它要说的仅能是,工具显微镜,它是一种不依人的意志为转移的“客观存在”,其他什么都不能说。只要我们对它进行了进一步的描述,指出它的形态、色彩、声音、气息等等,那它就是被我们感官所反应了的现象,就是打上了我们主观印记的东西。

  然而,事实上,斯D林式的哲学在说明、描述物质、对象、客体的时候,所指的都是有声音,有颜色,有外形,有运动状态,有时间和空间的“现象”。他们硬是把已经被人的感官反映了的现象说成是不依人的意志为转移的客观物质,即物自体、自在之物。

  素朴素在论是朴实的唯物主义哲学,它把展示在我们感官眼前的世界图景硬是理解为纯粹的客观的物质世界本身。它以为,我们所感知到的事物是怎样的,事物本身就是怎样的。这样一来,素朴素在论就犯了严重的逻辑过错:主观即是客观,精力即是物质,反映成果等同于被反映者,对象就是感觉的复合,滑到了主观唯心主义那里去了。

  实在,分开人的认识往谈论物体的时间和空间,去谈论物体的质量、重量、直线活动、曲线运动、运动速度和加速度,是十分可笑的。

  当我们描述物体的运动或静止的时候,当我们指出物体运动的快或慢或直线运动或曲线运动的时候,我们总是以某物作为参照物的。比如,眼前这张桌子,我们说它是静止的,我们是以地球为参照系,它相对于地球是静止的。但是,当我们乘坐人造卫星上看地球的时候,我们发明地球是运动的。这样一来,桌子就不是静止的了,而是与地球一起作圆周运动。当我们以太阳为参照系时,由于地球缭绕太阳作圆周运动,这样一来,桌子就是在作螺旋运动。假如我们以银河系为参照系,太阳系在银河系中也是运动的,那么桌子就有更加庞杂的运动情势了。可以这样说,对于不同的参照系桌子具有不同的运动形式,在无穷宇宙中我们可以选择的参照系有无穷多种,桌子的运动情势就有无穷多种。请问,哪一种运动情势和运动速度属于纯洁客观的呢?

  一言以蔽之曰,纯粹客观的物质存在状况、运动状况、时间状况和空间状况是不存在的,一切存在都是相对于人的存在,分开人的认识来谈论这些问题是没有意义的哲学空谈。

  二、量子力学的“客体观”与斯D林式唯物论的物资观是对立的。

   量子力学研讨的是微观粒子的运动状况和存在状况。量子力学发明:1、微观粒子像个幽灵,人要观测它时,它就受到了干扰,就转变了它本来存在的状态。由于,它的质量小,又带有电荷。察看它的仪器却是一个比基础粒子的质量和电荷大的无法比较的宏观物体。量子力学家海森堡将这种现象回纳为“测不准原理”。

  又名“不断定关系”,英文"Uncertainty principle",是量子 力学的一个基础原理,由德国物理学家海森堡于1927年提出。

  该原理表明:一个微观粒子的某些物理量(如地位和动量,或方位角与动量矩,还有时光和能量等),不可能同时具有肯定的数值,其中一个量越肯定,另一个量的不断定水平就越大。丈量一对共轭量的误差(尺度差)的乘积必定大于常数 h/4π (h是普朗克常数)是海森堡在1927年首先提出的,它反应了微观粒子活动的基础规律??以共轭量为自变量的概率幅函数(波函数)构成傅立叶变换对;以及量子力学的根本关系(E=h/2π*ω,p=h/2π*k),是物理学中又一条主要原理。

  海森伯在1927年的论文一开头就说:“假如谁想要说明‘一个物体的位置’(例如一个电子的地位)这个短语的意义,那么他就要描写一个能够丈量‘电子位置’的试验,否则这个短语就基本没有意义。”海森伯在谈到诸如位置与动量,或能量与时间这样一些正则共轭量的不确定关系时,说:“这种不确定性正是量子力学中呈现统计关系的基本原因。”

  海森伯测不准原理是通过一些试验来论证的。假想用一个γ射线显微镜来察看一个电子的坐标,由于γ射线显微镜的辨别本事受到波长λ的限制,所用光的波长λ越短,显微镜的分辩率越高,从而测定电子坐标不确定的水平△q就越小,所以△q∝λ。但另一方面,光照耀到电子,可以看成是光量子和电子的碰撞,波长λ越短,光量子的动量就越大,所以有△p∝1/λ。经过一番推理盘算,海森伯得出:△q△p≥h/4π。海森伯写道:“在位置被测定的一瞬,即当光子正被电子偏转时,电子的动量产生一个不持续的变更,因此,在确知电子地位的瞬间,关于它的动量我们就只能知道相应于其不持续变化的大小的水平。于是,位置测定得越精确,动量的测定就越不正确,反之亦然。”

  海森伯还通过对断定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫试验的剖析证实,原子穿过偏转所费的时光△T越长,能量丈量中的不肯定性△E就越小。再加上德布罗意关系λ=h/p,海森伯得到△E△T≥h/2π,并且作出结论:“能量的正确测定如何,只有靠相应的对时光的测不准量才干得到。”

  实在,测不准原理不仅在微观世界实用,而且在宏观世界和宇观世界都是实用的。天涯网有一篇文章??测不准原理的启发, 作者:茅于轼。该文对测不准原理的说明得十分明白。茅于轼写道:

  “测不准原理是说,你不可能客观地观察一个事物,看清它的原来面孔。任何测量都是一个相互的作用。所以当你观察它的时候,由于观察对它的影响,他已经不是原来的样子了。

  比如讲,我们测一杯水的温度,把温度计放进水里,由于温度计的温度不同于水的温度,当你把温度计放进水里去的时候,杯子里水的温度就已经改变了。所以你测到的温度不是原来的水的温度,而是一个混杂了水和温度计温度的温度。除非你事先把温度计的温度调剂到和水的温度一样,把温度计插进水里去的时候,水的温度不会变。可是你在测量水温以前并不知道水温是多少,也就无法事先调剂温度计的温度。总之,尽对精确测量杯子里的水温是不可能的。

  相似地,你也不可能测量导线中的电流或电压。因为测电流就要把电流表串接进电路中,这样一定会增添一个电阻,从而改变了电路中的电流大小。测电压也一样,电压表并接在电路中,由电压表的电流察知电压的大小。原来的电路中分流了一小部分电流,电压就起了变化,就不是原来的电压了。

  人类察知四周的事物靠的是我们的五官,视觉,听觉,嗅觉,触觉,味觉。严厉讲,这五官也是靠相互作用才干使我们有感觉。如果客观环境没有对我们的五官发出信号,我们怎么能对环境有感觉。拿触觉来讲,是四周的物体有力作用到我们的皮肤上,才发生了触觉。而且力在作用的时候,一定有位移,无论这位移是多么微小,否则力是不能被感知的。有力有位移,就有功的耗费。所以触觉之能够生效必有功的耗费。听觉则是周围的声波作用到我们的耳膜上,能力觉得声音。声源发出声波也有能量消费。所以听觉之所以能够发生也有能量的消费。味觉和嗅觉则是化学分子和我们的感觉器官的相互作用。总起来说,我们能够察知环境是因为我们的感觉器官和环境的相互作用。因此我们无法察知环境在不和我们发生相互作用时是什么样。测不准原理是对的。

  但是视觉有没有相互作用呢?看起来似乎没有。我们看到的东西完整是一个客观的存在。但是依照光学原理,是因为有光波或光子冲击到我们的视网膜上才干够感知有光。我们看到四周的物体是由于物体反射了太阳光,反射是有选择性的,反射红光的物体我们看到它是红色彩,如此等等。那么物体反射光线,有没有转变物体本身呢?依据量子学说,在微观的层面上,当光子从物体反射时,物体的量子状态已经产生变更,已经不是本来的状况了。不过这种变更极为渺小,在宏观上是感到不出来的。所以我们看到的物体似乎就是它本来的状况。假如我们的视察深刻到原子核内,就会发明由于外界光子的冲击而转变了它。这就是测不准原理,你不可能察看到不被干扰的物体。

  这确切是叫人惊奇的事。我们的视觉异常敏锐,能够感知非常渺小的外力。光线的力渺小到可以疏忽不计。但是能被我们的视网膜所感知。不但有光感,而能够细分物体的轮廓,能够区分光线波长的是非,辨认物体的色彩。实在,嗅觉也是非常敏锐的,特殊是狗的嗅觉,只要有极少的分子,就能被我们感知。这真是造物的神奇

  2、人们借助仪器视察到的到底是什么?是微观粒子的客观存在,还是人对微观粒子主观的反应?答复是:我们观察到的是打上主观印记的宏观现象,是微观粒子发出的微观信息被仪器干扰之后,并且变换成了宏观信息,是这些宏观信息又经过人的眼睛变换成(即反映)的主观信息。微观粒子的原来面目是X,是不可知的。

  3、我们应用什么方法,什么概念来描写微观客体呢?我们只能应用描述宏观客体的概念来描述微观客体的状态。这样一来就得到“互不原理”,即应用两个相互对峙的概念,对峙的运动方法来描述微观客体的存在状态。比如,微观粒子既是波,由是粒子,这叫“波粒二象性”。

  量子力学代表人物海森堡说得好:“当人们不视察电子时,谈论电子是没有意义的。我们不能分开人的感知来谈事物的性质。那种独立于我们感到和意识之外的客体或性质只是一个古老的幻梦!”“原子或根本粒子本身却不像是真实的,与其说它们构成一个物与事实的世界,不如说它们构成一个潜能或可能性的世界。”(海森堡《物理学和哲学》第123页)

  量子力学哥本哈根学派的开创人玻尔说:“客观粒子的原来面目是一个对于人的认识没有意义的事情。无论是波动现象,无论是粒子现象,都不是粒子的原来面目,都是粒子在受到仪器干扰后,在宏观仪器是对人表示出来的宏观图景。”

  三、相对论的时空观与斯D林式的唯物论时空观的对峙

   爱因斯坦是个实证论者,他指出:在人类之外有一个宏大的物资世界,它不依我们而存在着。但是,我们面对的、认识着的、研讨着的是物理世界。物理世界是人的感到的复合。客观的物质世界是一个黑箱。我们知道箱子里面有物,我们甚至可以听到里面的声音,但是我们无法打开它。我们可以通过我们的思维莱描写箱子里面的情形,但是我们却无法把描述的内容与箱子里面的实际情形相比拟。爱因斯坦的哲学思想仍然延续着康德的不可知论思想,要想正确地把握相对论的时空观就必需站在爱因斯坦的哲学角度往懂得,而不能站在斯大林式的唯物论角度往懂得。

  相对论是研讨物体的运动状况的变化与物体的时间、空间特征的关系的学说。相对论有狭义相对论和广义相对论之分,下面我们分头给予先容。

  狭义相对论指出:当物体相对于观察者的运动速度接近光速的时候,会呈现“钟慢尺缩”的现象,即物体的运动速度越快,我们观测的成果,物体的长度就越短,物体上的时钟走得越慢。广义相对论指出,物体相对于观察者作相对的加速度运动时,在观察者看来,物体就像在引力场中运动一样,物体上的直线变成了曲线,平面变成了曲面,加速度越大,曲率越大。

  注意:不是物体本身的长度和时间产生了变化,而是对于观察者来说的。至于物体本身毕竟是怎么样的,这是一个黑箱问题。

  四、结论

  斯D林式的唯物论的客体观、运动观、时空观必需修改,应该战胜其旧唯物主义的缺点。其实,马克思早就批驳过斯D林式的唯物主义。马克思在《关于费尔巴哈的提纲》中说:“从前的一切唯物主义??包含费尔巴哈的唯物主义??的重要毛病是:对事物、现实、感性,只是从客体的或直观的形式去理解,而不是把它们当成人的感性运动,当作实践去理解,不是从主观方面去懂得。”(《马克思恩格斯选集》第一卷第16页)


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