2、爱因斯坦与因果律

2、爱因斯坦与因果律

牛顿曾说：“自然哲学的任务，是从现象中求论证，……从结果中求原因，直到我们求得其最初的原因为止。这个最初的原因肯定不是机械的。”

所有根据实证主义得到的物理理论都是建立在物理观测的基础上的，既然，每一次观测都具有统计性，那么所有根据实证主义得到的物理理论都不可避免地深深蕴涵着一种本性：即统计性。作为现代物理学的两大基础理论：量子力学和相对论，也都是建立在物理观测的基础上的，因此所有现代物理理论都蕴涵着统计性。可是爱因斯坦曾经讲过：“但愿牛顿方法的精神绐我们以恢复物理实在和牛顿教导的最深刻的特征——严格因果性——之间的一致。在放弃严格的因果性以后，合理的科学也能存在，这种情况本身就很有趣。此外，不能否认，放弃严格的因果性在理论物理学领域里获得了重要成就。但是，我应当承认，我的科学本能反对放弃严格的因果性。我仍然相信可能有一种实在的模型——那就是说，相信有这样一种理论，它所表示的是事物本身，而不仅是它们出现的几率。”

爱因斯坦似乎从来也未使实在论与因果性(在他的非概率定律的意义上)分离，他坚持的是因果实在论。在评价爱因斯坦对量子论的态度时，我们不要过分强调实在论关于独立于观察者的实在的作用而贬低因果性。如果我们审查一下爱因斯坦拒绝接受量子论是根本理论的理由，那么其中就包括量子力学的统计方面。即使在他告诉我们实在比因果性更为中心的时候，他实际上也是把二者结合起来的：“中心问题不是‘因果性’问题，而是实在的问题，以及是否存在某种对于在理论上加以描述的实在严格有效的(非统计学的)定律的问题。”

他在谈到统计论同决定论的对立问题时还这样写道：“问题在于：对自然界的理论描述，究竟应不应该是决定论的。此外，特别存在着这样的问题：究竟是不是存在一个原则上完全非统计性的关于实在(就单个事件而论)的概念图像?只是在这一点上，人们的意见才有分歧。”总而言之，因果性和独立于观察者的实在是爱因斯坦实在论纲领的主要特征，而空时描述虽说也重要，但却是次要的特征。另外的两个次要特征是间隔性原理((principle of separation)和一元论(monism)。关于间隔性原理，爱因斯坦在“量子力学和实在”(1948年)一文中这样写道：“这些物理客体的进一层的特征是：它们被认为是分布在空时连续区中的。物理学中事物的这种分布的一个本质方面是：它们要求在某一时间各自独立存在着，只要这些客体‘是处于空间的不同部分之中’。”在“自述”中，爱因斯坦说：“照我的看法，我们应当无条件地坚持这样一个假定：体系S2的实在状况(状态)，同我们对那个在空间上同它分开的体系S1所采取的措施无关。”

量子力学非决定论诠释遭到了 Einstein的强烈反对。 Einstein反对原子内部的不可知

性，认为微观粒子不是上帝的骰子，它的行踪不靠上帝掷骰子确定。微观世界应与宏观世界一样，对物质的描述应是完全确定的，因果律在原子内部仍应成立。由于 Einstein始终未能建立起与量子力学形式体系相容的公认一致的确定论物理模型， Einstein的认识始终处于少数派。 Einstein说：“当我接受一个新理论之前，我会想上帝会不会这样来创造世界。”然而玻尔的回答却更巧妙和耐人寻味，他带有警告性的说：“上帝也许并不按照我们的意愿来创造世界。整个科学是建立在哲学实在论体系之上的。”

沈惠川教授说：根据量子力学的流体力学表象就可以知道，系综诠释对于量子力学来说是最自然的。多粒子系统的量子理论必然是量子场论的或系综诠释的。凡多粒子系统，凡相对论性理论，凡与经典场有关的量子力学，必然应当是系综诠释的。只有如此才合理，否则便不能自圆其说。在通常的量子力学中，担心系综诠释会抹杀对单个体系（或粒子）知识的了解（如认为"粒子没有了"）同样是完全多余的。“系综”的概念可以追溯到流体力学的两种描述方法：（1）将流体视为质点系，研究的是“点”；（2）以流体所占空间中固定点的流动状况为出发点，研究的是“场”。这相当于量子力学的系综观点。关于量子力学系综诠释中存在的问题，可举如，量子力学系综诠释中的基本方程是线性的，因而此理论中的量子（粒子或系统）都仅仅是数学点。其次，在系综诠释中，一些被其它各种诠释解释得较为合理的量子特征，如测不准原理和波粒二象性等，却变得模糊不清。第三，量子力学系综诠释仍然未能始终如一地服从相对论的要求。最后，系综诠释关于"无限大广延宇宙"的概念，也无法同广义相对论相协调。但“系综诠释”已逐渐演化成具有取代正统诠释力量的“王者之象”，对大多数“量子理论家”来说，具有心理上的安慰作用；有人称系综诠释是现有量子力学体制下各种诠释中最“苗条”的诠释。现在对许多理论还有争论。爱因斯坦的关于量子的理想实验就是其中之一。最近我国科技大学学生潘建伟博士在奥地利与他人合作证明了处于同一量子态的两个粒子，它们的影响可以瞬时传输。

光速可以无限大是量子力学的统计结果，没有因果关系的事，而量子力学对EPR实验的解释，却采用了量子缠绕概念，而不是统计解释。缠绕就是因果关系，它证明了Einstein 所强调的因果律在微观也是存在的。就目前情况看，EPR实验也许是相对论和量子力学的结合点，他们都各对一半。

爱因斯坦对量子力学是在鉴赏中反思，在肯定时批评,他完全承认量子力学在经验上非常成功，在逻辑和数学上无可怀疑,他反对的是对它的统理和解释，并认为它不是一种根本性的、终极的理论，不能构成真正的自然观。爱因斯坦“完全承认统计性的量子理论已经为理论物理学带来了极其重大的进展”，他多次肯定量子力学取得的“成功”和“伟大成就”，肯

定它“标志着物理知识中的一个重大的进步，在某种意义上甚至是决定性的进步”。他不满意的只是量子力学对实在事态并未做出完备的描述，即是说它不是一种完全的、完整的、圆满的理论。爱因斯坦指出，他对量子理论的反感不是针对它的定量的内容，面是针对人们现在认为这样处理物理学基础在本质上已是最后方式的这种信仰。他设想：“量子力学的确让人印象深刻。但是我的内心却有一个声音告诉我，它还不是正确的理论。这个理论是说了很多，但它并没有引领我们更接近上帝的秘密。我，无论如何，深信上帝不掷骰子。这个理论很可能成为以后理论的一部分，就像几何光学现在合并在波动光学里面一样：相互关系仍然保持着，但其基础将被一个包罗得更广泛的基础所加深或代替。”在1954年Einstein临终的几个月前与海森伯的一次谈话中所说的：“是的，我承认，凡是能用量子力学算出结果的实验，是如你所说的那样出现的，然而这样的方案不可能是自然的最终描述。”