269 物理学之量子力学 4(1/2)

&世纪，寻求对物质终极本性的理解成为重大科研的焦点，使人不自觉地想起创造量子力学那段狂热的奇迹般的日子，其成果的影响将更加深远。现在必须努力寻求引力的量子描述，半个世纪的努力表明，qed的杰作——电磁场的量子化程序对于引力场失效。问题是严重的，因为如果广义相对论和量子力学都成立的话，它们对于同一事件必须提供本质上相容的描述。在我们周围世界中不会有任何矛盾，因为引力相对于电力来说是如此之弱以至于其量子效应可以忽略，经典描述足够完美；但对于黑洞这样引力非常强的体系，我们没有可靠的办法预测其量子行为。

一个世纪以前，我们所理解的物理世界是经验性的；20世纪，量子力学给我们提供了一个物质和场的理论，它改变了我们的世界；21世纪，量子力学将继续为所有的科学提供基本的观念和重要的工具。我们作这样自信的预测是因为量子力学为我们周围的世界提供了精确的完整的理论；然而，物理学与1900年的物理学有很大的共同点：它仍旧保留了基本的经验性，我们不能彻底预测组成物质的基本要素的属性，仍然需要测量它们。

超弦理论是唯一被认为可以解释这一谜团的理论，它是量子场论的推广，通过有长度的物体取代诸如电子的点状物体来消除所有的无穷大量。无论结果何如，从科学的黎明时期就开始的对自然的终极理解之梦将继续成为新知识的推动力。从现在开始的一个世纪，不断地追寻这个梦。其结果将使我们所有的想象成为现实。

整体生成论特征

系统论被认为是现代整体论，但它遇了整体悖论的困难。而这种困难根源于系统论的构成论特征。如何克服这一困难？量子物理学的进展示给我们的启示是，把整体论建立在生成论的基础上。发展一种整体生成论或者生成整体论。

生成论和构成论是理解“变化”的两种不同的观念，前者主张变化是“产生”和“消灭”或者“转化”，而后者则主张变化是不变的要素之结合和分离。构成论的确使现代科学获得了巨大的成功，但在量子物理学的发展过程中越来越困难。

量子现象的非定域特征，在量子力学建立的过程中有过激烈的争论，&把争论推进到高峰。虽然量子力学的非定域（即整体性的一种表现）观念迄今还没有取得完全共识，但人们不得不承认量子世界的生成论特征。

放射性物质发射的电子，它不是作为原子核的结构要素存在着的，而是在过程中产生的。原子或分子发射的光子。它不是作为原子或分子的结构存在着的，而是过程中产生的。基本粒子碰撞的现象，难以用构成论的观念理解，而容易用生成论的转化观念理解。

量子场论是一种具有构成论特征的数学理论，因为它的基本精神是描述粒子的产生和湮灭。夸克模型建立的思路也是生成论的，因为它是根据粒子碰撞现象的整体表现推测强子的内部结构要素及其行为的，与气体分子运动论的构成论思路正好相反。

对量子物理学的这种整体生成论或生成整体论的特征，玻尔、海森伯和派斯等量子物理学的贡献者已明确意识到，但大多数物理学家却是远没有自觉到量子物理所蕴涵的这种新观念。也没有思想深邃的哲学家系统地研究这种科学思想的新动。

争议

量子力学意味着什么？波函数到底是什么？测量是什么意思？这些问题在早期都激烈争论过。直到1930年，玻尔和他的同事或多或少地提出了量子力学的标准阐释，即哥本哈根阐释；其关键要点是通过玻尔的互补原理对物质和事件进行概率描述，调和物质波粒二象性的矛盾。爱因斯坦不接受量子理论。他一直就量子力学的基本原理同玻尔争论，直至1955年去世。

关于量子力学争论的焦点是：究竟是波函数包含了体系的所有信息，还是有隐含的因素(隐变量)决定了特定测量的结果。60年代中期约翰.s.贝尔证明。如果存在隐变量，那么实验观察到的概率应该在一个特定的界限之下。此即贝尔不等式。多数小组的实验结果与贝尔不等式相悖，他们的数据断然否定了隐变量存在的可能性。这样。大多数科学家对量子力学的正确性不再怀疑了。

然而，由于量子理论神奇的魔力，它的本质仍然吸引着人们的注意力。量子体系的古怪性质起因于所谓的纠缠态，简单说来，量子体系(如原子)不仅能处于一系列的定态，也可以处于它们的叠加态。测量处于叠加态原子的某种性质(如能量)，一般说来，有时得到这一个值，有时得到另一个值。至此还没有出现任何古怪。

但是可以构造处于纠缠态的双原子体系，使得两个原子共有相同的性质。当这两个原子分开后，一个原子的信息被另一个共享(或者说是纠缠)。这一行为只有量子力学的语言才能解释。这个效应太不可思议以至于只有少数活跃的理论和实验机构在集中精力研究它，论题并不限于原理的研究，而是纠缠态的用途；纠缠态已经应用于量子信息系统，也成为量子计算机的基础。

价值

&世纪物理学的发展表明，量子物理是人们认识和理解微观世界的基础。量子物理和相对论的成就使得物理学从经典物理学发展到现代物理学，奠定了现代自然科学的主要基础。

当然，随着物理学和其它