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量子理论孕育了怎样的新科学哲学范式 量子理论

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量子理论(量子理论孕育了什么新的科学哲学范式)
大力推动量子科技的研发和相关产业的发展，已经成为各国政府依靠科技取胜的核心策略之一 。美国实施的量子加速计划和欧盟发起的《量子宣言:技术新时代》正在引领量子产业的发展 。中国的量子网络建设、墨子量子通信卫星的发射、“九章”量子样机的研制，已经走在世界前列 。这些发展带来了第二次量子革命 。支撑这些发展的理论基础是近百年前创立的量子力学 。没有量子力学，就没有激光、半导体、核能、先进的医疗设备和一切智能设备，也就没有第二次量子革命 。然而量子力学的基本原理和内在特性，却离我们的日常认知很远 。当我们接受一种用量子力学认识世界的新方式时，我们需要改变过去基于常识和现代自然科学形成的一系列哲学概念 。而且，这种变化是颠覆性的，将孕育出科学哲学的新范式 。
量子化概念:物理学家用直觉思维进行概念创造的结果 。
“量子”的概念是德国物理学家普朗克在解决黑体辐射问题的过程中提出的一个概念 。是指在黑体辐射过程中，黑体释放或吸收的能量不能取任何值，而是以最小份额为单位，取不连续值，即黑体发射或吸收的能量是一个一个进行的 。这种认知被称为“能量量子化”假说 。“量子”代表能量的最小单位 。后来物理学家通过实验发现，除了能量，粒子的角动量和自旋都是量子化的 。到了20世纪20年代，物理学家已经建立了基于量子概念的量子力学理论体系，量子化成为物理学家理解微观世界的新视野 。
量子化概念的确立，不仅意味着我们必须放弃以往物质无限可分的日常认知和基于连续性假设的因果决定论，也使许多经典概念成为模棱两可的术语 。针对这种情况，波尔说，比如一个小孩拿着两便士跑到商店，从店员那里买了两便士的混合糖 。店员递给他两块糖，说:“你自己拌吧” 。海森堡认为，这个故事说明，就像当我们只有两块糖时，“混合”这个词不再适用一样，当我们使用位置、动量、测量、现象等经典概念时 。，来描述电子或光子等微观粒子的运动规律并进行测量，这些概念的适用范围或语义就会受到限制 。
在海森堡看来，造成这种困难的根本原因是我们的语言是在与外界的不断互动中形成的，拥有语言是我们生活中的一个重要事实 。然而，当我们将经典概念从宏观领域扩展到微观领域时，我们不应该期望这些概念保持其原有的含义 。哲学的基本困难之一是我们的思维悬浮在语言中 。当我们最大限度地扩大经典概念的应用范围时，我们必须面对它们失去原有意义或被赋予新意义的情况 。所以我们接受量子力学的概念框架，也就意味着我们接受它带来的概念变化 。
从方法论上看，量子力学不是物理学家从实验现象中抽象归纳的产物，而是他们依靠直觉思维解决新实验与旧理论矛盾过程中概念创造的结果 。量子力学的数学描述用的是希尔伯特空 。而希尔伯特空是一个多维的抽象空室，在宏观世界中没有对应的形式 。我们无法按照通常的形象思维去理解，只能通过数学去把握 。而且在理论物理从非相对论量子力学到量子场论、超弦、量子引力理论的发展过程中，这种数学化的趋势日益明显 。
经验和归纳推理的退出，数学方法和直觉判断的凸显，自然会迫使人们提出更尖锐的问题:不能形象思维的量子论是否应该被描绘成玄学而不是物理学？或者说，与实验联系不紧密，甚至实验基础在弱化的量子论的数学发展，被描述为“童话物理”？这是否意味着量子论告别了真实本质的揭示，背叛了对真理的追求，失去了成为一门科学的资格？目前正在蓬勃发展的第二次量子革命，无疑没有给出这些问题的答案 。这些问题也说明了量子理论的发展对传统的自然观、理论观和现实观提出的挑战是多么的巨大和严峻 。
【量子理论孕育了怎样的新科学哲学范式 量子理论】“就像从一个人的脚上拿走地基”，量子力学中包含的三个革命性的哲学假设 。
普朗克的“量子”概念，堪比牛顿的“引力”概念引起的革命 。牛顿力学的建立不仅标志着自古希腊以来思辨科学的终结，而且极大地影响了现代哲学的发展 。比如以休谟为代表的经验主义和以康德为代表的理性主义，都是从牛顿力学中得到启示，提炼出各自的哲学体系 。同样，量子力学的建立，不仅标志着人类打开了不连续世界的大门，带来了许多过去无法知晓的科学发现和技术突破，也包含了全新的哲学假设，与传统的哲学概念是离经叛道的 。
在量子力学诞生的最初几年，新旧哲学概念的较量首先在物理学家中展开 。没有这场较量，爱因斯坦等人就不会发表基于经典实在观质疑量子力学完备性的著名文章，薛定谔也不会在1935年提出量子纠缠的概念；没有这场较量，就不会有量子力学解释的争议，玻姆就不会提出隐变量量子理论，划时代的贝尔不等式就不会出现在1964年 。物理学家对于如何理解量子力学及其内在特性的分歧，恰恰是对于是否接受量子力学所包含的哲学假设的分歧 。这些假设主要体现在以下三个方面 。
第一，概率因果关系假设 。世界是概率性的，而不是确定性的，这是由量子概率的性质和薛定谔方程中波函数的概率性解释决定的 。在量子力学中，解方程只能得到一个关于测量结果的概率分布，而不能得到测量后物理量的具体值 。量子概率既不是方法论上的权宜之计，也不是认识论上无知的表现，而是根本 。这意味着我们对因果决定论的追求是一种未经深思熟虑就接受的常识概念，而不是不可动摇的绝对真理 。
第二，境界的现实假设 。量子力学是对世界的整体模拟，只表达特定条件下的认知内容，而不是符合性意义上的直接描述 。这是由量子力学的理论体系决定的 。在我们的日常生活中，我们所使用的概念都指向真实的物体本身，概念与物体之间是一一对应的 。由它们组成的理论被认为是对世界的描述 。但在量子领域，光子、电子等微观粒子是依赖理论而存在的“实体”，通常被称为“理论实体” 。它们在希尔伯特空中是一个抽象的现实，它们只是理论上的指控，并不是真实的 。它们与赋予它们意义的理论和世界之间只有同构 。
第三，不分离完整性假设 。在量子场中，两个或两个以上处于叠加态的粒子完全失去了个体性 。即使分开后，也不再能分裂成独立的个体，而总是作为一个整体对待 。这是由量子态叠加原理决定的 。这是一种典型的量子效应，被称为量子纠缠现象:是指两个相互纠缠的粒子，即使相距千里，也能产生相互的“影响” 。这种影响是即时的，与时间空距离无关 。他们之间的关系是纯洁的 。只有诉诸数学，我们才能理解这种不可分离的整体，但不是
这些哲学假设与我们的常识相矛盾 。在经典领域，我们通常认为自然界是连续的和因果决定论的，该理论是对世界的正确描述 。对象是个体的或局部的，一旦分离，两个相互作用的对象将彼此独立存在 。在量子领域，这些都不适用 。为此，爱因斯坦深有体会地说，他所有让物理学的理论基础适应量子力学知识的努力都彻底失败了 。这就像从自己的脚上拿走了基础，任何地方都没有坚实的论证基础 。这是量子力学所包含的哲学假设的革命 。
后经验时代的科学哲学需要超越各种二分法，深入到科学家的创新活动中去重新理解科学 。
以量子力学理论体系的建立为标志的第一次量子革命，对20世纪科学哲学的发展产生了深远的影响 。比如普特南的内在实在论、哈金的实质实在论、范·弗拉森的经验建构论、法因对自然本体论的态度，都不同程度地与他们对量子力学新概念的理解和吸收有关 。但是，从他们各自的哲学思想体系来看，他们仍然是在逻辑经验主义所建立的科学哲学的范围内讨论问题，这说明这些影响并没有促使他们从整体上产生一种新的科学哲学范式 。
经验主义是科学哲学的第一个流派，其特点是坚持可验证性原则，拒绝形而上学，即只有通过经验才能直接或间接证实的理论才是科学的 。后来，科学哲学在批判逻辑经验主义的过程中演变 。虽然有许多不同观点的学派，但总体上它们都集中在如何理解理论与经验的关系、理论与观察的关系以及理论实体的本体论地位上 。这些方法继承了近代以来实证科学的思维方式 。在经验科学时代，实验不仅不会出错，还会发挥发现论和检验论的双重功能 。实验的物质性、主动性、可感知性和可重复性为实证科学奠定了本体论的实在论基础 。
以量子力学基本原理为技术资源的第二次量子革命的兴起，不仅促使我们接受量子力学所蕴含的哲学假设，改变我们的传统思维方式，也意味着我们需要重建一种新的科学哲学范式 。如果说量子力学是一群物理学家在解决实验现象与现有理论矛盾的过程中创造出来的，那么将非相对论量子力学与相对论相结合的当代量子理论的发展，则是在既没有现实的实验基础，又暂时没有被实验证实的可能性的前提下，物理学家基于统一理论的坚定信念、理论思考和概念创造的结果 。这一发展趋势拉开了后实证科学时代的帷幕 。
在后经验科学时代，科学哲学需要为如何理解以数学化和模型化为特征的量子理论的科学性提供论证方案，贡献认知智慧；将科学哲学空的领域从辩护领域扩展到发现领域；从关注科学家的研究成果到关注科学家的直觉认知能力；从理论认识到实践认识；从关注科学史到关注科学创新；从理论反映论认识论到基于行动知觉的认识论：从理论知识的哲学探讨到科学创新的哲学理解：从理论与实验或观察的关系到认知能力与实践的关系 。这些研究视野的拓展和问题领域的转换将带来科学哲学的新范式 。
总之，在以数学化为特征的后实证科学时代，具有颠覆性功能的科学创新是科学家基于长期科学实践而获得的具有穿透性和前瞻性的直观认知，是一种无法追溯因果链的原始认知飞跃 。因此，后经验时代的科学哲学需要超越各种二分法概念(例如，理论与观察的二分法、主体与客体的二分法等 。)并深入到科学家的创新活动中去重新认识科学 。

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