消干效应和量子力学新解释的意义（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）问题讨论消干效应和量子力学新解释的意义关洪(中山大学物理系广州510275)3摘要简单介绍了消干(decoherence)效应以及量子力学的一种新解释———由Griffiths,Gell2Mann和Omnès等独立提出的“消干历史解释”的由来和要点,评述了这一进展在量子理论发展中的意义.关键词量子力学,消干效应THEMEANINGOFDECOHERENCEANDANEWINTERPRETATIONOFQUANTUMMECHANICSGUANHong(DepartmentofPhysics,ZhongshanUniversity,Guangzhou510275,China)AbstractTheoriginandsubstanceofanewinterpretationofhistoriesinter2pretation”———areintroduced.Theimplicationsofthistheoryarediscussed.Keywordsquantummechanics,decoherence1引言,已经有四分之三个世纪的历史了.关于量子力学解释的争论,从来没有停息过.在这方面,人们津津乐道的是玻尔和爱因斯坦两位大师之间尖锐对立的论辩.虽然他们离世已有四五十年了,但这仍然是研究者们喜欢反复讨论的话题.不过,大多数物理学家并不清楚其中的细节,常常满足于在他们的谈论里引用一些简单化的结论.其实,玻尔和爱因斯坦都在不同的方面和在不同程度上,企图运用经典物理学的概念去理解或者说明量子力学的基本原理.本文作者在一部近著里说过,在这方面,他们两人虽然各有得失,但总体说来,不过只是“五十步笑百步”而已.大部分物理学家不太关心这方面的争论也是因为,长期以来,包括EPR论证、互补原理、薛定谔猫和隐变量理论这一类的争论,似乎只是一种和他们日常从事的工作没有什么关系,将来亦不会落到实处的空谈而已.20世纪60年代初,贝尔出人意料地在这方面[1]力学基本问题的争论谁是谁非的“贝尔不等式”.从那时起的两个十年内,成功地进行了一批专门设计的实验,明确地支持量子力学的普遍有效性,而不利于爱因斯坦在“EPR论证”里提出的“定域实在性”判据.爱因斯坦的定域性观念,反映了他没有认识到[2]量子力学里的非定域性关联的本质.关于贝尔不等式的实验结果,表明爱因斯坦误用了经典物理学里的定域性或者系统的可分割性去理解量子力学.一时间,舆论好像完全倒在了玻尔一边.那时候快要接近世纪之末了,人们已经把下一步进展的希望目光,投向了未来的世纪.然而,就在20世纪最后的十多年里,又异军突起地冒出了量子力学的一种新解释,即“多历史解释”或者称为“消干(decoheringhistoriesapproach).这种新解历史方法”释很快就取得了可喜的进展,它就是我们这篇文章讨论的主题.本文主要讨论的不是消干效应(decoherenceef2fect)或者在这一基础上建立起来的新解释的技术性细节,而是它们在量子理论发展上的意义.我们要引32001-06-25收到取得了突破,发表了能够通过实验来检验关于量子31卷(2002年)3期・179・证和论证的是,消干理论的研究成果,使得玻尔关于必须先有经典物理学理论才能够有量子理论,必须依靠经典物理学的概念才能够理解量子力学的基本观点变得完全过时了.有关“decoherence”一词的解释见脚注1).“非相对论性量子力学的空间-时间方法”,就鲜明地表示了他的这种立场.另一方面,费恩曼亦证明了,从他的路径积分可以推导出薛定谔方程,所以这也肯定是一种因果联系.其实,从路径积分可以直接算出跃迁振幅,不仅可以用来代替薛定谔方程的功效,而且在有些情况下(例如规范场论或者量子引力理论),表现出它的适用性比后者更加普遍.回顾玻尔1927年在著名的《科莫演讲》里第一次讲到“互补”这个字眼时的原话是“:量子理论的本性使我们不得不把空时标示(space2timecoordination)和因果要求(claimofcausality)这两种作为不同经典理论表征的联合,看作是描述的互补而又互斥的两个特征,它们分别代表着观察和定义的理想化.”[6]2从量子力学的路径积分方法和多世界解释谈起1992年,J.Horgan在《科学美国人》上发表了一篇题为“量子革命”的文章,其中说道“:虽然多世界解释长期以来被当做更像是科学幻想而不是科学本身而受到了冷淡的对待,但新近Gell-Mann和他的合作者以一种改进了的形式而使这一解释复活了.他们称呼其理论为多历史解释,并且强调那些历史只是‘潜在’的,而不是在