以“道法自然”解读“不确定性原理”的本质

物理学中有一个“不确定性原理”(Uncertainty principle)是海森堡于1927年提出的物理学原理。

它的意思是:不可能同时精确确定一个基本粒子的位置和动量。粒子位置的不确定性和动量不确定性的乘积必然大于等于普朗克常数(Planck constant)除以4π(公式:ΔxΔp≥h/4π)。

这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。此外,不确定原理涉及很多深刻的哲学问题,用海森堡自己的话说:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’,所得出的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。”

“不确定性原理”也称为“测不准原理”。意思就是“微观粒子测不准”。

海森堡测不准原理是通过一些实验来论证的。设想用一个γ射线显微镜来观察测试一个电子坐标海森堡写道:“在位置被测定的一瞬,即当光子正被电子偏转时,电子的动量发生一个不连续的变化,因此,在确知电子位置的瞬间,关于它的动量我们就只能知道相应于其不连续变化的大小的程度。于是,位置测定得越准确,动量的测定就越不准确,反之亦然。”

再后来,海森堡与玻尔共同讨论该问题

1926年,海森堡任聘为哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的讲师,帮尼尔斯·玻尔做研究。在那里,海森堡表述出不确定性原理,从而为后来知名为哥本哈根诠释奠定了的坚固的基础。海森堡证明,对易关系可以推导出不确定性,或者,使用玻尔的术语,互补性: 不能同时观测任意两个不对易的变量;更准确地知道其中一个变量,则必定更不准确地知道另外一个变量。

在他著名的1927年论文里, 海森堡写出这公式,并给出了任何位置测量所造成的最小无法避免的动量不确定值。虽然他提到,这公式可以从对易关系导引出来,他并没有写出相关数学理论,也没有给予和确切的定义。他只给出了几个案例(高斯波包)的合理估算。 在海森堡的芝加哥讲义里,他又进一步改善了这关系式。

这一切在哲学层面该如何解读呢?

一,测不准原理,在《道德经》“道法自然”中,其哲理性一目了然。

首先,我们知道哲学的本质是对事物运动变化的阐述,而道学是把事物运动变化中“由因而果”的过程形容为一条条看不见摸不着闻不到的“道路”,并用“道路之道”命名为“道”。

以“道法自然”解读“不确定性原理”的本质

图一,事物运动变化“由因而果”形成一条看不见摸不着闻不到的“道”

以“道法自然”解读“不确定性原理”的本质

图二,宇宙中无数事物的运动变化形成无数的道

如图二所示。宇宙中无数的事物运动变化,形成无数的道交织、和相互影响及相互作用。

这种相互作用和影响就是“道法自然”。即,每个道的运行都受到它周边其他道的制约和牵制。

“道法自然”就是:相互作用的道彼此牵制和制约。自己被自己的同伴牵制和制约。

“法”的本质就是牵制和制约。

二,测试本身就是一个“道”,它同样影响被测试物质的运动变化。

如图三所示。

以“道法自然”解读“不确定性原理”的本质

图三

事物的运动变化如果都是“粗放型”,人类活动对于它们的影响可以忽略不计。如,洪水猛兽、天灾、日出日落、宇宙演变。

我们可以形象理解为人的活动与道的运行互不干涉。即“置身事外看问题”。事物运动变化也是客观存在。

即,道的运行客观存在“天地不仁以万物为刍狗”。

以“道法自然”解读“不确定性原理”的本质

图四

但如图四所示。关于“微小精细”类事物的运动变化,人类活动必然造成对其运动变化的干扰和影响。

而“微粒子”的运动变化会因为测试的影响“而改变运行轨迹”称为必然。

这就是“测不准原理”的哲学本质。

即,“微粒子”的运动变化必然受到测试活动的牵制和影响。它是“道法自然”的一个典型案例。