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量子力學重要概念范文1
【關鍵詞】量子力學；教學方法；物理思想
“量子力學”是20世紀物理學對人類科學研究兩大標志性貢獻之一，已經成為理工科專業最重要的基礎課程之一，學生熟練掌握量子力學的基本概念和基本理論，具備利用量子力學理論分析問題和解決問題的能力。對提高學生科學素，養培養學生的探索精神和創新意識及亦具有十分重要的意義。但是，量子力學理論與學生長期以來接觸到的經典物理體系相去甚遠，尤其是處理問題的思路和手段與經典物理截然不同，但它們之間又不無關聯，許多量子力學中的基本概念和基本理論是類比經典物理中的相關內容得出的。思維上的沖突導致學生在學習這門課程時困惑不堪。此外，這門課程理論性較強，眾多學生陷于煩瑣的數學推導之中，導致學習興趣缺失。針對這些教學中的問題，如何激發學生學習本課程的熱情，充分調動學生的積極性和主動性，已經成為擺在教師面前的重要課題。對“量子力學”課程的教學內容應作一些合理的調整。
1 合理安排教學內容
1.1 理清脈絡，強化知識背景
從經典物理所面臨的困難出發，到半經典半量子理論的形成，最終到量子理論的建立，對量子力學的發展脈絡進行細致的、實事求是的分析，特別是對量子理論早期的概念發展有一個準確清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已經證明為正確并得到公認的，還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學生對量子力學中基本概念和基本理論的形成和建立的科學歷史背景有一深刻了解，有助于學生理清經典物理與量子理論之間的界限和區別，加深他們對這些基本概念和基本理論的理解；另一方面，可使學生對蘊藏在這一歷程中的智慧火花和科學思維方法有一全面的了解，有助于培養學生的創新意識及科學素養。比如：對于玻爾理論，由于對量子化假設很難用已經成形的經典理論來解釋，學生往往會覺得不可思議，難以理解。為此，在講解這部分內容時，很有必要介紹一下玻爾理論產生的歷史背景，告訴學生在玻爾的量子化假設之前就已經出現了普朗克的量子論和愛因斯坦的光量子概念，且大量關于原子光譜的實驗數據也已經被掌握，之前盧瑟福提出的簡單行星模型卻與經典物理理論及實驗事實存在嚴重背離。為了解決這些問題，玻爾理論才應運而生。在用量子力學求解氫原子定態波函數時，還可以通過定態波函數的概率分布圖，向學生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實存在的，只是電子出現幾率比較大的區域。通過這樣講述，學生可以清晰地體會到玻爾理論的承上啟下的作用，而又不至于將其與量子力學中的概念混為一談。
1.2 重在物理思想，壓縮數學推導
在物理學研究中，數學只是用來表述物理思想并在此基礎上進行邏輯演算的工具，教師不能將深刻的物理思想淹沒在復雜的數學形式之中。因此，在教學過程中，教師要著重于加強基本概念和基本理論的講授，把握這些概念和理論中所蘊含的物理實質。對一些涉及繁難數學推導的內容，在教學中刻意忽略具體數學推導過程，著重于使學生掌握其中的思想方法。例如：在一維線性諧振子問題的教學中，對于數學方面的問題，只要求學生能正確寫出薛定諤方程、記住其結論即可，重點放在該類問題所蘊含的物理意義及對現成結論的應用上。這樣，學生就不會感到枯燥無味，而能始終保持較高的學習熱情。
2 改進教學方法
“量子力學”這門課程本身實驗基礎薄弱、理論性較強，物理圖像不夠直觀，一味采取傳統的灌輸式教學，學生勢必感到枯燥，甚至厭煩。學習效果自然大打折扣。為了提高學生學習興趣，激發其學習的積極性，培養其科學探索精神及創新能力，在教學方法上應進行積極的探索。
2.1 發揮學生主體作用
在必要的教學內容講解外，每節課都留出一定的師生互動時間。教師通過創設問題情景，引導學生進行研究討論，或者針對已講授內容，使學生對已學內容進行復習、總結、辨析，以加深理解；或者針對未講授內容，激發學生學習新知識的興趣（比如，在講授完一維無限深方勢阱和一維線性諧振子這
兩個典型的束縛態問題后就可引導學生思考“非束縛態下微觀粒子又將表現出什么樣的行為”），這樣學生就會積極地預習下節內容；或者選擇一些有代表性的習題，讓學生提出不同的解決辦法，培養學生的創新能力。對于在課堂上不能解決的問題，積極鼓勵學生利用圖書館及網絡資源等尋求解決，培養學生的科學探索精神。此外，還可使學生自由組合，挑選他們感興趣的與課程有關的題目進行討論、調研并完成小組論文，這一方面激發學生的自主學習積極性，另一方面使其接受初步的科研訓練，一舉兩得。
2.2 注重構建物理圖像
在實際教學中著重注意物理圖像的構建，使學生對一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象，從而形成深刻的記憶和理解。例如：借助電子束衍射實驗，通過三個不同的實驗過程（強電子束、弱電子束及弱電子束長時間曝光），即可為實物粒子的波粒二象性構建出一幅清晰的物理圖像；借助電子束衍射實驗圖像，再以光波類比電子波，即可凝練出波函數的統計解釋；借助電子雙縫衍射實驗圖像，可使學生更易接受和理解態疊加原理；借助解析幾何中的坐標系，可很好地為學生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標系和表象這些概念之間有本質上的區別，但借助這些學生已經熟知和深刻理解的概念，可使學生非常容易地接受和理解量子力學中難以言明的概念和理論，同時，也可使學生掌握這種物理圖像的構建能力，對培養學生的創新思維具有非常積極地作用。
3 教學手段和考核方式改革
3.1 課程教學采用多種先進的教學方式
如安排小組討論課，對難于理解的概念和規律進行討論。先是各小組內討論，再是小組間辯論，最后老師對各小組討論和辯論的觀點進行評述和指正。例如，在講到微觀粒子的波函數時，有的學生會認為是全部粒子組成波函數，有的學生會認為是經典物理學的波。這些問題的討論激發了學生的求知欲望，從而進一步激發了學生對一些不易理解的概念和量子原理進行深入理解，直至最后充分理解這些內容。另外課程作業布置小論文，邀請國內外專家開展系列量子力學講座等都是不錯的方式。
3.2 堅持研究型教學方式
把課程教學和科研相結合，在教學過程中針對教學內容，吸取科研中的研究成果，通過結合最新的科研動態，向學生講授在相關領域的應用以培養學生學習興趣。在量子力學誕生后，作為現代物理學的兩大支柱之一的現代物理學的每一個分支及相關的邊緣學科都離不開量子力學這個基礎，量子理論與其他學科的交叉越來越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態物理到中子星、黑洞各個層次的研究以量子力學為基礎；量子力學在通信和納米技術中的應用；量子理論在生物學中的應用；量子力學與正在研究的量子計算機的關系等，在教學中適當地穿插這些知識，擴大學生的知識面，消除學生對量子力學的片面認識，提高學生學習興趣和主動性。
量子力學從誕生到發展的物理學史所包含的創新思維是迄今為止哪一門學科都難以比擬的。在20世紀初，經典物理學晴空萬里，然而黑體輻射、光電效應、原子光譜等物理現象的實驗結果嚴重沖擊經典物理學理論，讓經典物理學陷入危機四伏的境地。量子力學的誕生，開啟了人類科學發展的新思維。開展好量子力學的教學活動，在教學過程中展現量子力學數學形式之美，使學生在科學海洋中得到美的享受，有利于極大的提高學生的科學素養，從精神上熏陶他們的創新精神。
【參考文獻】
[1]周世勛.量子力學教程[m].高教出版社，1979.
量子力學重要概念范文2
【關鍵詞】量子力學；實驗教學；改革
中圖分類號：041 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2013）04-193-01
一、引言
作為現代物理學和現代科學技術的理論基礎，量子力學將物質的波動性與粒子性統一起來，是研究微觀粒子運動規律的物理學分支學科。很多教師在上課時只著重于講授理論體系本身的知識，往往忽略了理論和實驗的緊密聯系，從而導致它的實驗建設一直是本課程建設的薄弱環節。充分考慮到該門課程的性質和特點，我們在教學中借鑒了工科教學的模式重點圍繞“培養學生物理應用的慣性意識與掌握量子力學基本概念和規律”的目標開展了三類不依賴于儀器設備和環境條件的實驗，以切實貫徹“德育為先、能力為重”和“育人為本”的原則。
二、量子力學的實驗教學
為了讓學生從思想上接受并理解量子觀念，在學習中透過復雜的數學計算深入理解量子力學的概念和規律，并能主動積極地思考、解決相關問題，我們構建了由思想、演示與創新性實驗組成的課內課外教學平臺，以輔助量子力學的理論教學過程。
思想實驗，又稱“假想實驗”，是人類按照科學研究的實驗過程在頭腦中進行的發現和獲取科學事實與自然規律的邏輯思維活動，是自然科學家和哲學家經常使用的一種十分有效的研究方法。由于不會受到主客觀條件及儀器設備的操作限制，思想實驗可以為學生的思維互動啟發提供有利的平臺。事實上，在量子力學建立與發展的過程中，很多思想實驗都起到了重要的推動作用。例如作為量子力學的創始人之一，奧地利物理學家埃爾溫?薛定諤提出了著名的“薛定諤之貓”的思想實驗，它將量子理論微觀領域中原子核衰變的量子不確定性與宏觀領域中貓的生死聯系在了一起，充分體現了量子力學的奇異性。通過在課堂教學中講授諸如此類的思想實驗可以給學生提供一個動腦“做”理論的機會，這樣不僅可以使學生從理性的角度接受量子力學的基本思想并深入理解量子力學的基本概念和基本理論，還可以激發他們對課程的學習興趣，在無形中培養他們的理性思維、邏輯思維、創新意識和推理能力。
演示實驗，即教師在課堂上借助視頻、計算機模擬等手段演示實驗過程，展示物理現象，引導學生觀察、思考、分析并得出結論的過程。量子力學的建立離不開很多重要實驗的支撐，如黑體輻射、光電效應等。其中一些實驗由于條件及經費的限制目前無法在實驗室開展，所以我們可以充分利用豐富的網絡資源及Matlab等數學軟件構建演示實驗的平臺，給學生提供一個動眼“做”理論的機會。一方面，通過播放演示實驗的視頻重現實驗過程，加強引導學生對實驗的條件、思路和方法等進行思考和分析，培養學生的實驗素養和強化他們的實驗技能，幫助他們增加感性認識，使他們體會科學的發展過程，克服抽象的物理圖景給他們帶來的困擾。另一方面，通過利用數學軟件實現對量子力學課程中一些問題的靜、動態數值模擬，將抽象的量子力學結果形象直觀化，幫助學生透過復雜的數學公式推導深入、形象地認識微觀粒子的特征，使他們深入理解量子力學的基本原理和基本概念，提高他們運用物理思想進行綜合分析的能力。
知識的獲得是為了更好地服務于實踐，因此為了讓學生能將量子力學中所學到的基本理論運用于實踐，我們在該門課程的教學中還開設了創新性實驗，為學生提供動手“做”理論的機會。首先教師在課堂的教學中始終貫徹科研促教學的思想，有意識地結合具體的教學內容進行近代物理前沿知識的滲透。然后鼓勵學生根據自己的實際情況與興趣并結合畢業論文自由組合選擇相應的小課題在教師的指導下進行專題研究，同時對于一些學生在平時教學過程中反映出來的理解上比較模糊或難以理解的部分定期組織專題討論。該類實驗的開設為學生提供了實踐的自由發揮空間，可以初步培養學生的數理分析能力與結合自己的興趣自我發現問題并解決與專業相關領域實際問題的能力及撰寫科研論文的能力，同時還增強了學生對量子力學課程學習的興趣和團結協作精神。
量子力學重要概念范文3
量子力學是當代科學發展中最成功、也是最神秘的理論之一。其成功之處在于，它以獨特的形式體系與特有的算法規則，對原子物理學、化學、固體物理學等學科中的許多物理效應和物理現象作出了說明與預言，已經成為科學家認識與描述微觀現象的一種普遍有效的概念與語言工具，同時也是日新月異的信息技術革命的理論基礎；其神秘之處在于，與其形式體系的這種普遍應用的有效性恰好相反，量子物理學家在表述、傳播和交流他們對量子理論的基本概念的意義的理解時，至今仍未達成共識。量子物理學家在理解和解釋量子力學的基本概念的過程中所存在的分歧，不是關于原子世界是否具有本體論地位的分歧，而是能否仍然像經典物理學理論那樣，把量子理論理解成是對客觀存在的原子世界的正確描述之間的分歧。
在量子力學誕生的早期歲月里，這些分歧的產生主要源于對量子理論中的波函數的統計性質的理解。因為量子力學的創始人把量子力學理解成是一種完備的理論，把量子統計理解成是不同于經典統計的觀點，在根本意義上，帶來了量子力學描述中的統計決定性特征。而理論描述的統計決定性與物理學家長期信奉的因果決定論的實在論研究傳統相沖突。在當時的背景下，對于那些在經典物理學的熏陶下成長起來的許多傳統物理學家而言，對量子力學的這種理解是難以容忍的。這些物理學家仍然堅持以經典實在觀為前提，希望重建對原子對象的因果決定論的描述。這種觀點認為，現有的量子力學只是臨時的現象學的理論，是不完備的，將來總會被一個擁有確定值的能夠解決量子悖論的新理論所取代。量子哲學家普遍地把這種實在論稱之為定域實在論，或者稱為非語境論的實在論。從EPR悖論到貝爾定理的提出正是沿著這一思路發展的。這種觀點把量子論中的統計決定論與經典實在論之間的矛盾，理解成是量子論與傳統實在論之間的矛盾。
但是，自從1982年阿斯佩克特等到人完成的一系列實驗，沒有支持定域隱變量理論的預言，而是給出了與量子力學的預言相一致的實驗結果以來，量子論與傳統實在論之間的矛盾焦點，由對量子理論中的統計決定性特征的質疑，轉向了對更加基本的量子測量過程中的“波包塌縮”現象的理解。因為量子測量問題是量子理論中最深層次的概念問題。馮諾意曼在本體論意義上引入量子態的概念來表征量子實在的作法，直接導致了至今難以解決的量子測量難題。到目前為止，所有的量子測量理論都是試圖站在傳統實在論的立場上，對量子測量過程作出新的解釋。玻姆的本體論解釋在承認量子力學的統計性特征，把量子世界看成是由客觀的不確定性、隨機性和量子糾纏所支配的世界的前提下，通過假設非定域的隱變量的存在，尋找對量子測量過程的因果性解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非定域的實在論。[1] 多世界解釋在承認現有的量子力學的形式體系和基本特征是完全正確的前提下，通過多元本體論的假設來對具有整體性特征的量子測量過程作出整體論的解釋。量子哲學家把這種實在論稱為非分離的實在論。[1]
量子測量現象的非定域性和非分離性所反映的是量子測量過程的整體性特征。問題是，相對于科學哲學研究而言，如果把量子測量系統理解成是一個包括觀察者在內的整體，我們將永遠不可能在觀察者與被觀察系統之間作出任何形式的分割。而觀察者與被觀察系統之間的分界線的消失，將會使我們在不考慮觀察者的情況下，對物理實在進行客觀描述的夢想徹底地破滅。這是因為，一方面，如果我們認為量子力學的形式體系是正確而完備的理論，那么，就能夠用量子力學的術語描述包括觀察者在內的整個測量過程。這時，觀察者成為整個測量系統中的一個組成部分參與了測量中的相互作用；另一方面，如果我們仍然渴望像以可分離性假設為基礎的經典測量那樣，在以整體性假設為基礎的量子測量系統中，也能夠得到確定而純客觀的測量結果，那么，他們必須要在觀察者與被觀察的量子系統之間作出某種分割，觀察者才有可能站在整個測量系統之外進行觀察。然而，在量子測量的具體實踐中，這個重要的“阿基米德點”是永遠不可能得到的。因為對量子測量系統進行的任何一種形式的分割，都必然會導致像“薛定諤貓”那樣的悖論。這樣，關于量子論與實在論之間的矛盾事實上轉化為，在承認量子力學的統計性特征的前提下，如何解決量子測量的整體性與傳統實在論之間的矛盾。
以玻爾為代表的傳統量子物理學家在創立了量子力學的形式體系之后，并不追求從量子測量現象到量子本體論的超越中提供一種本體論的理解。而是在認識論和現象學的意義上做文章。玻爾認為，觀察的“客觀性”概念的含義，在原子物理學的領域內已經發生了語義上的變化。在這里，客觀性不再是指對客體在觀察之前的內在特性的揭示，而是具有了“在主體間性的意義上是有效的”這一新的含義。這種把“客觀性”理解成是“主體間性”的觀點，在認識論意義上，所隱藏的直接后果是，使“客觀性”概念失去了與“主觀性”概念相對立的基本含義，從而使量子力學成為支持科學的反實在論解釋的一個重要的立論依據。與此相反，近幾十年發展起來的多世界解釋，試圖以多元本體論的假設為前提，恢復對客觀性概念的傳統理解；玻姆的本體論解釋則是以粒子軌道與真實波的二元論假設為代價，把測量過程中的整體性特征歸結為是量子勢的性質。這兩種解釋雖然在理解量子測量現象時堅持了傳統實在論的立場。但是，這些立場的堅持是以在量子力學中增加某些額外的假設為代價的。這正是為什么近幾十年來，反思與研究量子力學與量子測量的概念基礎問題，成為不計其數的論著和論文所討論的中心論題的主要原因所在。
到目前為止，在量子物理學家的心目中，微觀客體的非定域性特征和量子測量的非分離性特征已經成為不爭的事實。如果我們站在科學哲學的立場上，像當初接受量子統計性一樣，也接受量子力學描述的微觀系統的這種整體性特征。那么，量子測量過程中被測量的系統與測量儀器（包括觀察者在內）之間的整體性關系將會意味著，在微觀領域內，我們所得到的知識，事實上，總是與觀察者密切相關的知識。這個結論顯然與長期以來我們所堅持的真理符合論的客觀標準不相容。因此，接受量子力學的整體性特征，就意味著放棄真理符合論的標準，需要對傳統實在論的核心概念——理論和真理的性質與意義——進行重新理解。這樣，現在的問題就變成是，能否在接受量子力學的統計性和整體性特征的前提下，闡述一種新的實在論觀點呢？如果答案是否定的，那么，科學實在論將永遠不可能得到辯護；如果答案是肯定的，那么，與理論的整體性特征相協調的實在論是一種什么樣的實在論呢？這正是本文所關注的主要問題所在。
2．認識論教益：隱喻思考與模型化方法的突現
自近代自然科學產生以來，公認的傳統實在論的觀點是建立在宏觀科學知識基礎之上的一種鏡像實在論。在宏觀科學的研究領域內，觀察者總是能夠站在整個測量系統之外，客觀地獲得測量信息。在有效的測量過程中，測量儀器對測量結果的干擾通?？梢院雎圆挥?。測量結果為理論命題的真假提供了直接的評判標準，使命題和概念擁有字面表達的意義（literal meaning）或非隱喻的意義和指稱。因此，鏡像實在論是以觀察命題的真理符合論為前提的。
真理符合論的最實質性的內容是，堅持命題與概念同實際的事實相符合。長期以來，科學家一直把這種觀點視為是科學研究活動的價值基礎。
維特根斯坦在其著名的《邏輯哲學導論》一書中，把真理的這種符合論觀點表述為：就像唱片是聲音的畫像并具有聲音的某些結構一樣，命題所描述是事實的畫像，并具有與事實一致的結構。因為用語言來思考和說話，就是用語言來對事實作邏輯的模寫，它類似于畫家用線條、色彩、圖案來描繪世界上的事物。所以，用語言描述的圖象與世界的實際圖象之間具有同構性。1933年，塔爾斯基對這種真理觀進行了定義。在當前科學哲學的文獻中，人們習慣于用“雪是白的”這一命題為例，把塔爾斯基對真理的定義形象地表述為：“雪是白的”是真的，當且僅當，雪是白的。
普特南把塔爾斯基對真理的這種定義概括為“去掉引號的真理論”。塔爾斯基認為，要想使“‘雪是白的’是真的”，這個句子本身成真，當且僅當，“雪是白的”這個事實是真實的，即我們能夠得到“雪是白的”這一經驗事實。這個看似簡單的句子隱含著兩層與常識相一致的符合關系：第一層的相符合關系是，語言表達的命題與實際事實相符合；第二層的相符合關系是，觀察得到的事實與真實世界相符合。在日常生活中，像“雪是白的”這樣的經驗事實是非常直觀的，只要是一個正常的人，都有可能看到“雪確實是白色的”這個實際存在的事實。因此，人們對它的客觀性不會產生任何懷疑，能夠作為“‘雪是白的’是真的”這個句子的成真條件。
然而，量子力學揭示出的微觀測量系統中的整體性特征，既限制了我們對這種理想知識的追求，也向傳統的客觀真理標準的價值觀提出了挑戰。這是因為，在量子測量的過程中，對命題的這種理想的描述方式和對對象的如此單純的觀察活動，已經不再可能。以玻爾為代表的許多物理學家雖然在量子力學誕生的早期就已經意識到這一點。但是，在科學哲學的意義上，他們在拋棄了真理符合論之后，卻走向了認識論的反實在論；馮諾意曼的測量理論以真理符合論為基礎，要求在觀察者與測量儀器之間進行分割的做法，直接導致了量子測量中的“觀察者悖論”；現存的非分離與非定域的實在論解釋，也是以真理符合論為基礎，在量子力學的形式體系中增加了某些難以令人接受的額外假設，來解決量子測量難題。從哲學意義上看，這種借助于額外假設來使量子力學與實在論相一致的作法并沒有唯一性。它不過是借助于各種哲學的想象力來解決量子測量難題而已。
由此可見，量子測量難題的產生，實際上是以真理符合論為基礎的傳統實在論的觀點，來理解量子測量過程的整體性特征所導致的?，F在，如果我們像放棄經典的絕對時空觀，接受相對論一樣，也放棄真理符合論的實在論，接受現有的量子力學。那么，在當代科學哲學的研究中，我們需要以成功的量子力學帶給我們的認識論教益為出發點，對理論、概念和真理的性質與意義作出新的闡述。量子力學所揭示的微觀世界與宏觀世界之間的最大差異在于，我們對微觀世界的內在結構的認知，不可能像對宏觀世界的認知那樣，使觀察者能夠站在整個測量語境的外面來進行。
這就像盲人摸象的故事一樣，不同的盲人從大象的不同部位開始摸起，最初，他們所得到的對大象的認識是不相同的，因為每個人根據自己的觸摸活動都只能說出大象的某一個部分。只有當他們摸完了整個大象時，他們才有可能對大象的形狀作出客觀的描述。然而，雖然他們對大象的描述始終是從自己的視角為起點的，并建立在個人理解的基礎之上。但是，不可否認的是，他們的觸摸活動總是以真實的大象為本體的。在微觀領域內，量子世界如同是一頭大象，物理學家如同是一群盲人，有所區別的是，物理學家對微觀世界的認識不可能是直接的觸摸活動，而只能借助于自己設計的測量儀器與對象進行相互作用來進行。在這個相互作用的過程中，包括觀察者在內的測量語境成為聯系微觀世界與理論描述之間的一個不可分割的紐帶。
如果把這種量子力學的這種整體性思想延伸外推到一般的科學哲學研究中，那么，可以認為，科學家所闡述的理論事實上是一個產生信念的系統?？茖W家借助于模型化的理論，把他們對世界的認知模擬出來。理論模型所描述出的世界與真實世界之間的關系是一種內在的、整體性的相似關系。這種相似分為兩個不同的層次：其一，在特定的語境中，模型與被模擬的世界在現象學意義上的初級相似。這種相似是指，在這個層次上，我們只是能夠通過某些關系把現象描述出來，但是，對現象之所以發生的原因給不出明確的說明；其二，在特定的語境中，模型與被模擬的世界在認識論意義上的高級相似。這種相似是指，理論模型達到了與真實世界的內在結構與關系之間的相似。所以，現象學意義上的相似最后會被成熟理論所描述的認識論意義上的結構相似所包容或修正。
這兩個層次之間的相似關系是建立在經驗基礎之上的，而不是建立在邏輯或先驗的基礎之上。這樣，雖然科學家在建構理論模型的過程中，總是不可避免地存在著許多非理性的因素。但是，在根本的意義上，他們的建構活動是以最終達到使理論描述的可能世界與真實世界之間的結構與關系相似為目的的。因此，測量語境的存在成為科學家建構活動的一個最基本的制約前提。建構理論模型的活動是一種對世界的認知活動。建構活動中的虛構性將會在與公認的實驗事實的比較中不斷地得到矯正，直至達到與真實世界完全一致為止?；蛘哒f，在一定的語境中，當從理論模型作出的預言在經驗意義上不斷地得到了證實的時候，類比的相似性程度將隨之不斷地得以提高；當科學共同體能夠依據理論模型所描述的可能世界的結構來理解真實世界時，相似性關系將逐漸地趨向模型與世界之間的一致性關系。
在這種理解方式中，真理是物理模型與真實世界之間的相似關系的一種極限，是在一定的語境中完善與發展理論的一個最終結果。這樣，在科學研究中，真理成為科學研究追求的一個最終目標，而不是科學研究的邏輯起點?；蛘哒f，把真理理解成是在科學的探索過程中，成熟的物理模型與世界結構之間達成的一致性關系。對真理的這種理解，使過去追求的客觀真理變成了與語境密切相關的一個概念。超出理論成真的語境范圍，真理也就失去了存在的前提和價值。這樣，與玻爾把理論的客觀性理解成是主體間性的觀點所不同，本文是通過改變對真理意義的理解方式，挽救了理論的客觀性。
如果把科學活動理解成是對世界的模擬活動，那么，在理論的建構活動中，科學理論的概念與術語所描述出的可能世界，只在一定的語境中與真實世界具有相似性。所以，相對于不可能被觀察到的真實世界而言，科學的話語（scientific discourses）將不再具有按字面所理解的意義，而是只具有隱喻的意義。只有當理論與世界之間的關系趨向于一致性關系時，對某些概念的隱喻性理解才有可能變成字面語言的理解。所以，在科學研究的活動中，研究對象越遠離日常經驗，科學話語中的隱喻成份就越多。這也許是為什么在量子理論產生的早期年代，物理學家在理解微觀現象時，不可能在微觀對象的粒子性和波動性之間作出任何選擇的原因所在。實際上，微觀粒子的波——粒二象性概念只是在現象學意義上的一種典型的隱喻概念，它們并不擁有概念的字面意義，而只具有隱喻的意義。因此，它們不是對真實世界的基本結構的實際描述。正如惠勒的“延遲實驗”所揭示的那樣，物理學家不可能選擇用其中的一類圖象來解釋另一類圖象。只有當關于微觀世界的內在結構在可能世界的模型中得到全部模擬時，原來的波——粒二象性的概念才被一個更具有普遍意義的新的量子態概念所取代。
如果科學語言只具有隱喻的意義，科學理論所描述的是可能世界，那么，物理學家對測量現象的描述，也只是一種隱喻描述，而不是非隱喻的按照字義所理解的描述。這種描述既依賴于觀察者的背景知識，也依賴于當時的技術發展的水平。就像格式塔心理學所闡述的那樣，同樣的圖形、同一個對象，不同的觀察者會得出不同的結論。在這個意義上，測量與觀察不再是純粹地揭示對象屬性的一種再現活動，而是觀察者與對象發生相互作用之后，受到測量語境約束的一種生成活動。在這個活動中，就現象本身而言，至少包含有兩類信息：一是來自對象自身的信息；二是包括觀察者在內的測量系統內部發生相互作用時新生成的信息。
從這個意義上看，微觀粒子在測量過程中表現出的波——粒二象性只是一種現象學意義上的相似，而不是微觀粒子的真實存在。在大多數情況下，現象還不等于是證據，把現象作為一種證據表述出來，還要受到物理學家的背景知識和社會條件的制約，甚至受到已接受的可能世界的基本理念的制約。按照對理論、真理和測量的這種理解方式，由“波包塌縮”現象所反映的問題，就變成了提醒物理學家有必要對過去所忽視的物理測量過程的各個細節，對宏觀與微觀之間的過渡環節，進行更細致的理論研究的一個信號，成為進一步推動物理學發展的一個技術性的物理學問題，而不再是觀念性的與實在論相矛盾的哲學問題。
玻姆的量子論是試圖用非隱喻的字面語言對真實的量子世界進行描述，而現有的量子力學在它的產生初期則是用隱喻的語言對量子世界的一種模擬描述。正是由于理論模型具有的相似性，才使得薛定諤的波動力學與海森堡等人的矩陣力學能夠得出完全相同的結果，并最終證明兩者在數學上是等價的。在量子力學的語境中，不論是波動圖象，還是粒子圖象都只是理論與世界之間的現象學意義上的初級相似。在以后的發展中，量子力學所描述的可能世界的預言與真實世界的實驗現象相一致的事實說明，當馮諾意曼在希爾伯特空間以量子態為基本概念建立了量子力學的公理化體系之后，這些現象學意義上的相似已經上升到認識論意義上的結構相似，說明量子力學描述的可能世界與真實世界在微觀領域內是一致的。這時，以波——粒二象性為基礎的隱喻圖象被整體論的世界圖象所取代。這也許正是物理學家可以在拋開哲學爭論的前提下，只注重量子物理學的技術性發展的一個原因所在。而相比之下，玻姆的理論不過是追求傳統意義上的非隱喻的字面圖象和傳統哲學觀念的一種理想產物。
在對理論、概念和真理的意義的這種理解方式中，理論與世界之間的一致性關系不是建立在命題與概念的層次上，而是以測量語境為本體，建立在物理模型與真實世界之間從現象學意義上的初級相似到認識論意義上的結構相似的基礎之上的。測量語境的本體性，成為我們在認識論意義上承認科學理論是一個信念系統的同時，拒絕后現代主義者把理論理解成是可以隨意解讀的社會文本的極端觀點的根本保證。所以，真理的意義不是取決于詞、概念和命題與世界之間的直接符合，而是在于理論整體與世界整體之間在逼真意義上的一致性。由于可能世界與真實世界之間的這種一致性關系在一定程度上是依賴于社會技術條件的動態關系。因此，以一致性為基礎的真理是依賴于語境的真理，它永遠是一個動態的和可變的概念，而不是靜止的和不變的概念。這顯然是對“把科學研究的目的理解為是追求真理”這句話的最好解答。
3．從思維方式的變革到語境實在論的基本原理
當我們把對理論、真理和意義的這種理解方式應用于對真實世界的認識時，也可以在測量語境的基礎上，對理論進行實在論的解釋。所不同的是，這種實在論不再是把科學理論理解成是提供關于世界的某種鏡象圖景的、以強調語言與命題的真理符合論為基礎的那種實在論，而是把科學理論理解成是通過先對世界的模擬，然后，與真實世界趨于一致的、依賴于測量語境的實在論。不同的理論模型和測量語境可以提供對世界的不同描述。但是，通過進一步的觀察或實驗，我們可以判斷哪一個模型能夠更好地與世界相一致。在這里，理論模型與世界之間的關系是一種相似關系，而不再是相符合的關系；測量結果與對象之間的關系是在特定條件下的一種境遇性關系，而不再是一種純粹的再現關系。我們把這種與量子力學的整體性特征相一致的量子實在論稱為“語境實在論”。用語境實在論的觀點取代傳統實在論的觀點，必然帶來思維方式的根本轉變。需要以整體性的語境論的思維觀取代傳統思維觀。這種思維方式的逆轉主要通過下列幾個方面體現出來：
首先，在本體論意義上，用普遍的本體論的關系論（global-ontological relationalism）的觀點取代傳統的本體論的原子論（ontological atomism）的觀點。承認關系屬性或傾向性屬性的存在，承認概率的實在性，承認世界中的實體、屬性與關系之間的整體性。傳統的原子本體論總是把世界理解成是由可以進行任意分割的部分所組成，整體等于部分之和，牛頓力學是這種本體論的一個典型范例；關系本體論則把世界理解成是一個不可分割的整體，整體大于部分之和，量子力學是這種本體論的一個典型范例。與原子本體論中認為實體可以獨立地擁有自身的屬性所不同，在關系本體論中，實體及其屬性總是在一定的關系中體現出來。這里存在著兩層關系：一層是實體之間的內在關系屬性；另一層是實體固有屬性表現的外在關系條件。前者具有潛存性，后者為潛存性向現實性的轉變創造了有利條件。 其次，在認識論意義上，用理論模型的隱喻論的觀點取論模型的鏡象論的觀點。傳統的模型鏡象論觀點把理論理解成是命題的集合，命題與概念的指稱和意義是由對象決定的，它們的集合構成了對對象的完備描述；而模型隱喻論的觀點雖然也認為理論能夠以命題的形式表示出來，但是，理論不是命題的集合，而是包含有模仿世界的內在機理的模型集合。理論與世界之間的關系不是傳統的相符合關系，而是在一定的語境中，理論描述的可能世界與真實世界之間以相似為基礎的一致性關系。理論系統的模型與真實系統之間的相似程度決定理論的逼真性。這樣，真理不再是命題與世界之間的符合，而是成為理論的逼真性的一種極限情況?；蛘哒f，當理論所描述的可能世界與真實世界相一致的時候，理論的真理才能出現。這是對基本的認識論概念的倒轉：傳統的逼真性理論是用命題或命題集合的真理作為基本單元，來衡量理論距真理的距離，即理論的逼真度；而現在正好反過來，是通過對逼真性概念的理解來達到對真理的理解。
第三，在方法論意義上，用語義學方法取代傳統的認識論方法。在傳統的認識論方法中，是用命題的真理或圖象與世界之間的逼真度的術語來表達科學實在論的一般論點。然而，這種方法使我們從開始就需要清楚地辨別對一些解釋性描述的理解。例如，在相同的研究領域內，我們為什么能夠說，一個理論比與它相競爭的另一個理論更逼近真理或更遠離真理？對于諸如此類的問題，如果沒有一個明確的和可辯護的回答方式，那么，逼真性概念要么是空洞的；要么就是不一致的。結果，對理論的逼真性的論證反而成為對“認識的謬誤（epistemic fallacy）”的證明，并在某程度上支持了認識論的懷疑論觀點。但是，如果我們在語義學的語境中，通過對逼真性概念的分析與辯護，然后，衍生出理論的真理，對上述問題的理解方式將不會陷入如此的認識論困境。并且從認識論的懷疑論也不會推論出語義學的懷疑論。
第四，在經驗的意義上，用現象生成論的測量觀取代現象再現論的測量觀。所謂現象再現論的測量觀是指，把物理測量結果理解成是對對象固有屬性的一種再現，測量儀器的使用不會對對象屬性的揭示產生實質性的干擾，它扮演著一個單純意義上的工具角色。理論術語能夠對這些觀察證據進行精確的表述。觀察證據的這種純粹客觀性成為建構與判別理論的邏輯起點；而現象生成論的測量觀則認為，測量是對世界的一種透視，測量結果是在對象與測量環境相互作用的過程中生成的。測量結果所表達的經驗事實，不是純粹對世界狀態的反映，因為經驗事實存在于我們的信念系統之中，而不是獨立于觀察者的意識或論述之外與世界的純粹符合，只是在特定的測量語境中的一種相對表現，是相互作用的結果?；蛘哒f，測量語境構成了對象屬性有可能被認識的必要條件。
所以，理論的逼真度與科學進步之間的聯系，應該在經驗的意義上來確立?？茖W進步的記錄并不是真命題的積累，而是從模型系統與真實系統之間的相似性出發，用逼真度的概念衡量科學研究綱領接近真理的程度。在這里，相似性不是一個命題，也不是兩個世界之間的一種固定不變的關系，而是依賴于語境的一個程度性的概念。它的內容將會隨著我們對世界的不斷深入的理解而發生變化。所以，科學進步不是真命題積累的問題，而是理論的成功預言與經驗事實的函數。
第五，在語義學的意義上，用整體論或依賴于語境的隱喻語言范式取代非隱喻的字面真理范式（literal-truth paradigm）。從17世紀開始，非隱喻的字面真理的范式就已經被科學家廣泛地接受為是理想的語言。其動機是期望把理論模型的言語和論證，建立在優美而簡潔的數學和幾何的基礎之上。當時的理性論者和經驗論者把科學語言當成是理想的合乎理性的語言，或者說，把科學的經驗和知識看成是人類經驗和知識的典范。這種觀點認為，所有的知識與真實世界之間的關系是根據表征知識的命題方式來討論的，科學語言與概念的意義由它所表征的世界來確定，它們不僅在本質上具有固有的字義，而且語言本身的字面意義就是使用詞語的標準。語言的意義不僅與語言的用法無關，而被認為是客觀地對應于世界的各個方面?？茖W的話語總是關于自然界的現象、內在結構和原因的話語。
然而，在整體論的隱喻語言范式中，理論所討論的是由科學共同體提出的關于世界的因果結構的信念，知識與真實世界之間的關系是根據可能世界與真實世界之間的相似關系來討論的。在這里，兩個世界之間的相似程度的提高是它們共有屬性的函數。在隱喻的意義上，語言與概念的意義是極其模糊的和語境化的，隱喻的表達通常并不直接對應于世界中的實體或事件：即，按照字面的意義理解隱喻的陳述常常是錯誤的。例如，在理解量子測量現象時，實驗已經證明，或者強調使用粒子語言，或者強調波動語言都是失敗的。這也是玻爾的互補性原理在量子力學的時期歲月里容易被人們所接受的高明之處。從本文的觀點來看，關于微觀世界的粒子圖象或波動圖象只不過是傳統思維慣性的一種最顯著的表現而已。事實上，這兩種圖象都只是一種隱喻意義上的圖象，而不代表微觀世界的真實圖象。隱喻與其它非字面的言詞是依賴于語境的。正如后期維特根斯所言，語言與概念的意義依賴于活動，使用一個符號的充分必要條件必須包括對活動的描述。
在這種整體論的思維方式的基礎上，我們可以把語境實在論的主要觀點，總結為下列六個基本原理：
本體論原理：在物理測量的過程中，物理學家所觀察到的現象是由不可能被直接觀察到的過程因果性地引起的。這些不可能被直接觀察到的過程是獨立于人心而自在自為地存在著的。
方法論原理：對一個真實過程的理論模型的建構，是對不可能被觀察到的真實世界的機理和結構的模擬。對于真實世界而言，它在現象學意義上的表現與它的內在結構或機理在定性的意義上具有一致性。即，理論模型具有經驗的適當性。
認識論原理：理論描述的可能世界與真實世界只具有的相似性，它們之間的相似程度是它們具有的共同特性的函數。這些共性是在實驗與測量語境中找到的。
語義學原理：在一定的語境中，理論模型與真實系統之間的相似關系決定理論的逼真性。在理想的情況下，真理是理論描述的可能世界逼近真實世界的一種極限。
價值論原理：科學理論的建構在最終意義上總要受到實驗證據的制約，科學理論的發展總是向著越來越接近真實世界機理的方向發展的。
倫理學原理：包括人類在內的自然界具有不可分割的整體性，關于人類行為的評價標準應該建立在人與自然的整體性關系上。
4．科學進步的語境生成論模式
探討科學進步的模式問題一直是科學哲學研究中的重大理論問題之一。不同的學派提出了不同的觀點。邏輯實證主義者繼承了自培根以來的哲學傳統，認為科學的發展在于對經驗證實的真命題的積累。理論所包括的真命題越多，它就越逼近真理。波普爾把理論逼近真理的這種性質稱為“逼真性”，逼真性的程度稱為“逼真度”。他認為，理論是真內容與假內容的統一，理論的逼真度等于理論中的真內容與假內容之差。而真內容由理論中那些得到經驗確認的真命題所組成。真命題越多，理論的逼真度就越高。在所有這些觀點中，逼真性的主要特性是用命題與事實的符合作為近似真理的基本單元。換言之，是用命題真理的術語來理解理論的逼真性。在這里“符合”沒有程度上的差別；逼真性與真理之間的關系是部分與整體之間的關系。這種“符合”或“與事實相符”包含著四個方面的關系：其一，句子的主語與謂詞之間處于相互聯系的狀態；其二，事態（the state of affairs）與主語之間的指稱關系；其三，謂詞表達與被選擇的事態之間的指稱關系；其四，說話者所選擇的對象與事態之間的相適合關系。[1]
然而，這種以真命題的多少來衡量理論的逼真度的方法，似乎沒有辦法回答諸如下面的那些問題：如果一個理論最后被證明是與事實不相符，那么，這個理論怎么可能接近真理呢？比如說，在當前的情況下，量子場論還是一個不成熟的理論，它在未來一定會被加以修改，那么，我們能夠說，量子場論不如牛頓力學與事實更相符嗎？此外，“符合事實”這個概念也會遇到同樣的問題：如果某個理論根本就是錯誤的，我們又怎能說，它與事實符合的更好或更糟呢？也許有些在表面上曾經顯示出具有某種逼真性的理論，實際上，它卻在根本意義上就是錯的。例如，化學中的“燃素說”、物理學中的“地心說”，等等，這些理論都曾經在科學家的實際工作中，起到過積極的作用。但是，后來的發展證明，它們都是錯誤的假說。另一方面，這種方法還無法解釋為什么在前后相繼的理論中使用的同一個概念，卻具有不同的內涵這樣的問題。例如，經典物理學中的質量概念不同于相對論力學中的質量概念；量子力學的中微觀粒子概念也比經典物理學中的粒子概念擁有更豐富的內涵。庫恩在闡述他的科學進步的范式論模式時，為了避免上述問題的出現，走向了徹底的相對主義。
如果我們用強調理論描述的物理模型與世界之間的相似性比較，取論中包含的真命題的比較來理解理論的逼真性，那么，上述問題就很容易得到解決。在特定的語境中，并存著的相互競爭的理論，分別描繪出幾個相互競爭的可能世界，這些可能世界與真實世界之間的相似程度決定理論的逼真性。逼真度越高的理論，將會越客觀、越接近于真理。真理是理論的逼真度等于1時的一種極限情況。例如，牛頓力學比伽里略的力學更接近真理的真正理由是，因為牛頓物理學所描繪的世界模型比伽里略物理學所描繪的世界模型與真實世界更相似。而不應該把這個結論替換成是，在每一個方法中通過真命題的計數來使它們與精確地說明真實世界的真命題的總數進行比較后作出的選擇。前后相繼的理論中所使用的共同概念的意義也是依賴于可能世界的。不同層次的可能世界雖然賦予同一個概念以不同的內涵。但是，由于更深層的可能世界更接近真實世界的內在結構，所以，對為什么同一個概念會有不同內涵的問題就容易理解了。
我們把由理論描繪的可能世界逼近真實世界的過程，以及前后相繼的理論之間的更替關系總結為：
前語境階段——語境確立階段——語境擴張階段——語境轉換階段
——新的語境確立階段……
在科學進步的這個模式中，前語境階段是指，當科學進入一個新的研究領域時，面對不可能被舊理論所解釋的有限數量的實驗證據和存在的重要問題，科學家首先是進行大膽的創新和積極地猜測，提出可能與證據相一致的相互競爭的理論或假說。這些理論或假說分別描繪出了相互競爭的各種可能世界的圖象。這個時期，科學家在建構理論時，通過模型與現象的比較來約束他們的想象?；蛘哒f，他們的富有創造性的想象力是一種意向性的想象，而不是完全隨意的想象。這種意向性的信息直接來自不可能被直接觀察到的對象本身?？茖W家在相互競爭的理論中作出選擇時，依賴于兩個主要的歸納根據：其一，相信任何一個理論模型的建構都是為了盡可能準確地模擬真實世界的結構和機理；其二，依據模型所產生的信念能夠作為成為設計新的實驗方案的基礎，這個實驗方案的設計是為了探索世界，和檢驗模型與它所表征的世界之間的類似程度。在特定領域內和一定的歷史條件下，根據一個理論的信念所設計的實驗越新穎，在得到應用之后，越能夠證明理論的成功性。同時，理論的調整總是向著與新的實驗結果相一致的方向進行的。而新的實驗結果是由自然界中某種未知的因果機理引起的。
然而，說明的成功（explanatory success）只是理論逼近真理的一個象征或一個結果，或者說，說明的成功只是理論逼近真理的一個必要條件。凡是逼真的理論都必定能夠對實驗現象作出成功的說明。但是，并不是每一個擁有成功說明的理論都是逼真的理論。在理論的說明中，理論的逼真性與不斷增加的成功之間的聯系應該是一個認識論問題，而不是一個語義學問題。一個完整的科學理論從產生到成熟通常要經過三個階段：其一，對現象的描述階段，這個階段得到了在經驗上恰當的模型。例如，在量子力學之前，玻爾等人提出的各種原子模型；第二個階段是建立一個理論的說明模型。例如，現有的量子力學的數學形式體系。第三個階段是為成功的說明模型尋找一種可理解的機理，或者說，對說明模型提供語義學的基礎。相對于一個成熟的科學理論而言，現象——模型——機理三者之間的相互關系具有內在的不可分割的整體性。這也就是為什么原子物理學家在理解量子力學的內在機理的問題上沒有達成共識時，產生了量子力學的解釋問題的原因所在。
在這里，我們所說的模型是指物理模型而不是僅僅指數學模型。物理模型除了包括數學模型之外，還包括理解世界的構成機理的模型。物理模型是為數學模型提供一個語義學基礎。例如，分子運動論模型是解釋壓強公式的語義學基礎；場的觀點是理解引力理論的語義學基礎。所以，物理學中的模型是指真實物理系統的替代物，它既具有解釋的作用，也能夠把抽象的數學系統翻譯為一個可理解的論述。正是在這個意義上，物理學模型是指一個模型簇。由這些模型簇所描繪的可能世界的結構與真實世界的結構之間的相似關系，在選擇理論時是很重要的。一方面，它能夠使理論在科學實踐中被不斷地修改和擴展以適應新的現象，而不是靜止的和孤立的；另一方面，它使相互競爭的理論之間的選擇在科學實踐的規則與活動之內自然地得到了求解。這時，被淘汰掉的理論并非必須要被證偽（盡管證偽也是因素之一），而是如同生物進化那樣是自然選擇的結果。
在這里，把逼真度作為選擇理論的標準，與要么強調經驗證實，要么強調經驗證偽的標準不同，它永遠是動態的和依賴于研究語境的概念。它既有助于把淘汰掉的理論中的某些合理化因素進行再語境化，也能夠確保科學描述和與此相關的實驗技巧與獨立于人心的世界之間建立起一種物理聯結，從而堅持了存在著一個不可能被觀察到的獨立于人心的世界的本體論的實在論觀點。大體上，衡量可能世界與真實世界之間的結構或機理的相似程度可以通過它們之間的共有屬性（或共同特征）來進行。如果用S（A ，B）表示兩個世界之間的基本特征的相似關系，用 A∩B表示共有屬性，A – B和 B - A表示它們之間的差異，那么，在定性的意義上，這些量之間的關系可以定性地表示為：[1]
S（A ，B）= C1F（A∩B）- C2F（A - B）- C3F（B - A）
這個公式說明，兩個世界之間的相似關系是它們的共性與差異的函數。當C1遠遠大于C2和C3時，兩個系統之間的共性將比差異處于更重要的支配地位。其中，三個系數C1、C2和C3 的值是通過實驗來確定的。這樣，我們就有可能在經驗的意義上來研究相似關系。在經驗的意義上，如果相互競爭的理論中的某個理論的描述和說明模型能夠完全依據當前的實驗結果和本體論概念被加以校準，那么，我們就可以認為，這個理論是似真的（plausible）。理論越擬真，它就越逼真。
在一個特定的語境中，當一個理論的說明與理解模型能夠完全經得起經驗的考驗時，科學共同體將認為理論描繪的可能世界與真實世界之間達到了某種一致性。這時，科學的發展進入了語境確立的階段。這個階段相當于庫恩的常規科學時期或范式形成時期。這時，科學家不僅擁有共同的信念和共同的語言，而且擁有對真實世界的共同圖象。他們相信，理論描繪的可能世界代表了真實世界的內在機理；理論描繪的圖象就是不可觀察的真實世界的圖象。為了進一步探索真實世界的精細結構，科學家常常會根據現有理論提供的信念和約定，設計新的實驗規劃，預言新的實驗現象，特別是運用成熟理論中的理論實體進行實驗操作，從而形成了一個相對穩定的語境階段。但是，這個相對穩定的語境邊界是非常不確定的。
當科學家把成熟理論所揭示的世界機理作為一個范式和信念的基礎，延伸推廣到解釋其它相關領域的現象時，科學的發展進入到語境的擴張階段。其中，既包括理論研究的信念與方法的擴張，也包括以它的基本原理為基礎的技術與實驗的擴張。例如，在牛頓理論確立之后，不論是物理學還是化學家，他們都用牛頓力學的基本思想解釋他們所面臨的其它領域內的新的實驗現象，并且成功地制造出了許多測量儀器；同樣，現代技術的崛起和分子生物學、量子化學等學科的產生都是量子力學的基本原理成功應用的結果。所以，語境擴張的過程實際上是已有語境膨脹的過程。當科學共同體在語境擴張的過程中，遇到了與理論信念相矛盾的而且是他們料想不到的實驗事實時，他們才有可能開始對理論的信念產生懷疑，這時，理論的應用邊界，或者說，語境擴張的邊界逐漸地變得明確起來，科學的發展開始進入語境轉換階段。在這個階段，舊語境的擴張受到了限制，新的語境處于形成與培育當中。新的理論競爭也就隨之開始了。隨著新理論競爭的開始，科學共同體的信念也在不斷地發生著改變，直到一個全新的語境形成為止。
當新的語境確立之后，不僅科學家確立了新的信念，而且他們對問題的求解值域也隨之發生了改變。這時，原來前語境中的一些不合理的偏見，在新語境中得到了糾正。在前語境中是真理的理論，在后語境中失去了它的真理性。后語境的形成是伴隨著新理論的確立而完成的。由于新語境比舊語境揭示出了更深層次的世界結構或機理。所以，它在理論信念、方法和技術層次的擴張與滲透力將會比舊語境更強、更徹底。這也就是，為什么量子力學的產生所帶來的理論、方法與技術革命會比牛頓力學更深刻、更廣泛的原因所在。但是，前后語境之間的界線是連續的。這時，就像新理論是對舊理論的一種超越一樣，新語境也是對舊語境的一種超越。由于語境的變遷和運動是不斷地向著揭示世界的真實機理的方向發展的。因此，在語境中生成的理論也使得科學的發展與進步向著不斷地逼近真理的方向進行。本文把科學發展的這種模式稱為“語境生成論模式”。
這里包括兩個層次的生成，其一，理論的形成與完善是在特定的語境中進行的；其二，科學進步也是在語境的變更中完成的。但是，值得注意的是，強調語境化并不意味著使科學進步成為無規則的游戲。把理論系統放置于特定的語境當中，強調了系統的開放性和連續性。在這個意義上，語境論的事實也是一種客觀事實。運用語境論的隱喻思考與模型化方法，不僅能夠使科學進步過程中的微觀的邏輯結構與宏觀的歷史背景有機地結合起來，而且能夠使基本的內在邏輯的東西在歷史的發展中內化到新的語境當中，從而使得語境在自然更替的同時，一方面，完成了理論知識的積累與繼承的任務；另一方面，揭示出更深層次的世界機理。所以，語境生成論的科學進步模式既不會像庫恩的范式論那樣，走向相對主義，也不會像普特南那樣，走向多元真理論。科學進步的語境生成論模式，既能夠包容相對主義的某些合理成份，又能夠堅持實在論的立場。
5．結語
從量子力學的認識論教益中抽象出的語境實在論的觀點，是一種具有更廣泛的解釋力，并且有可能把許多觀點有機地融合在一起的實在論觀點。它不僅能夠賦予量子力學以實在論的解釋，而且為解決科學實在論面臨的許多責難，理清上世紀末圍繞“索卡爾事件”所發生的一場震驚西方學壇的科學大戰，[1] 提供了一條可能的思路。法因曾經在《擲骰子游戲：愛因斯坦與量子論》一書中斷言“實在論已經死了”。[2] 然而，我們通過對量子力學與實在論的分析，在放棄了傳統的真理符合論之后，運用隱喻思考與模型化方法所得出的結論則是，“實在論還活著，而且活的很好”。
[1] D.Bohm and B.J.Hiley， The Unpided Universe: An ontological interpretation of quantum theory， Routledge and Kegan Paul， London (1993).
[1] Jeffrey Alan Barrett， The Quantum Mechanics of Minds and Worlds， Oxford University Press (1999).
[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 136-137.
[1] Jerrold L. Aronson， Rom Harré & Eileen Cornell Way， Realism Rescued: How Scientific progress of possible， Gerald Duckworth & Co.Ltd (1994): 133.
量子力學重要概念范文4
關鍵詞：波粒二象性 理解 認識 量子力學
在近代物理學中，波粒二象性是一個具有極高知名度的詞匯。但許多人對其的了解僅限于表面，對其本質概念、意義、誕生、發展的了解程度都不高，本文將于此對這些進行一定程度的介紹說明。
一、波粒二象性的概念
波粒二象性是一種量子力學概念，用于描述一種特殊的物質特征，即物質同時具有波動性和粒子性。最初，這種概念只被用來詮釋光的特性，但隨著相關研究的不斷發展，人們認為所有的微觀粒子都具備波粒二象性，該概念的應用和研究領域都得到了極大的拓展。
根據量子力學理論，微觀粒子均具有波粒二象性，但在通常情況下往往體現為單一性質。因為當微觀粒子體現出波動性時，粒子性會變得不顯著，相對的，當微觀粒子體現出粒子性時，波動性會變得不顯著，兩種性質何者體現出來取決于不同的條件。因此，從本質上來看，波粒二象性這種概念也可以看作是在描述微觀粒子的這種特殊行為。
如前文所述，波粒二象性最初是愛因斯坦為詮釋光的性質問題所提出的，屬于光量子學說的一部分。根據該理論，光的構成基礎是光子，這是一種光能量子，擁有動能與動量，因此光雖然在宏觀上會體現出明顯的波動性，但在微觀上則是粒子性更為顯著，即光具有波粒二象性。這種說法完美地解釋了光電效應，因為光電效應中的電子是被光子撞擊出去的，而光子帶有能量，能量值為光頻率與普朗克常數之積（光電效應方程），光子想要擊出電子，攜帶的能量必須達到一定值。根據量子化效應，電子在接受光子能量時只能整份接受，所以光子能否把電子擊出取決于每個光子的單份能量，而不是總能量。雖然光強越高，光子數量也就越多，但光強對單份光子的能量并無影響。因此，最終決定光子能否擊飛電子的是決定單份光子能量的光子頻率，而光子頻率同時決定了光的顏色。因為藍光比紅光的頻率要高，所以藍光的單份光子能量更高，這能量會在與電子撞擊時整份轉移給電子，將電子擊飛，由此就引發了光電效應。紅光的頻率比藍光低，單份光子能量也低，雖然光強高、光子數量多，但光子均不足以擊飛電子，所以無法產生光電效應。
二、波粒二象性的研究發展
1.波粒二象性提出前的相關研究
光是自然界中非常特殊的一種物質，在傳統物理的研究中，人們嘗試通過光所引發的現象來解析光的本質，但卻遭遇了很大的困難與分歧。光既能引發一些只有波才能引發的現象比如折射、反射、散射等，也能引發部分只有粒子才能引發的現象，比如偏振現象、光電效應等。直到愛因斯坦在1905年提出光具有波粒二象性之前，兩派物理學家已經為此爭論了數百年。在這兩派觀點中，波動說的理論體系比較完善，能解釋絕大多數宏觀現象，而且隨著橫波理論與合成波理論的提出，原本波動性無法解釋的偏振現象也得到了解釋，因此波動說在歷史上相當長的一段時期里都是解釋光的性質的主流學說。但該派理論始終無法找到光波載體這種波的最基本要素，所以一直不夠完善，光電效應發現后，波動說的根基更是直接被動搖。粒子說的理論體系則相對缺乏完善性，對光的多種宏觀波動性現象都缺乏有力的解釋，但在波動性理論無法解釋的多種現象上，粒子說都可以做出相當完美的詮釋。在這種互有優劣的情況下，兩派理論被長期爭論可以說是理所當然的。
2.波粒二象性的提出
1887年，光電效應被德國物理學家赫茲發現，這種特殊的光效應令波動說與粒子說都陷入了一種尷尬的境地。首先，雖然光的波動說在當時已經成為主流，但波動說完全無法解釋光電效應現象。另一方面，一直以來都能解釋波動說無法解釋的光學現象的粒子說也只能對光電效應做出部分解釋，雖然根據粒子說理論，可以認為光電效應中的電子是被光的粒子撞擊出去的，但為什么藍光可以引發光電效應而紅光不能，這點連粒子說也無法解釋?？梢哉f，光電效應令兩派學說同時面臨瓶頸。
在這種情況下，普朗克的能量子理論給了愛因斯坦極大的啟發，他以此為基礎提出了光量子的概念，認為光能量并非連續分布，而是分作無數份彼此集中的，這樣一來光就會同時具備波動性和粒子性，即光具有波粒二象性。該理論幾乎完美地解釋了包括光電效應在內的所有宏觀與微觀光學現象，引起了物理學界的極大震動，愛因斯坦也憑該理論獲得了1921年的諾貝爾獎。
需要注意的是，愛因斯坦雖然提出了光的波粒二象性，但在該理論中，無論是波動性還是粒子性都與經典物理學中的概念有一定的差異。換言之，光作為波的性質不屬于經典波，作為粒子的性質也不屬于經典粒子。因此，愛因斯坦所提出的波粒二象性更近似于一種概念上的統一，這也是其在量子力學中的應用基礎。
3.波粒二象性的研究拓展
光的波粒二象性提出后，作為其基礎之一的光電效應方程在1916年得到了實證，此后該概念開始在物理學界得到了廣泛的認可，針對其進行的深化和拓展研究也越來越多。在諸多研究成果中，以德布羅意的研究成果最為顯赫，他針對波粒二象性理論進行逆向思考，對傳統的實物微觀粒子進行了重詮釋，提出實物微觀粒子與光一樣具有波粒二象性，這將波粒二象性從光學的理論概念拓展到整個量子力學領域的理論概念，極大地促進了量子力學的發展。
結語：
總體來說，波粒二象性理論為物理學界的發展做出了極大貢獻，不僅解釋了光的本質，而且奠定了量子力學的基礎。但近年來，隨著相對論量子力學的進一步發展，該理論也受到了一定的質疑，這會是未來的物理學界極為關注的一個問題。
參考文獻：
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[2] 孔令文. 論述光的波粒二象性[J]. 邯鄲師專學報， 2000（03）
量子力學重要概念范文5
量子力學完美地解釋了在各種尺度之下物質的行為，在所有物質科學中是最成功的理論，但也是最詭異的理論。
在量子領域里，粒子似乎可以同時出現在兩個地方，信息傳遞速度可以比光速快，而貓可以同時既是死的又是活的！物理學家已經對這些量子世界中吊詭的事情困惑了90年，但他們現在還是一籌莫展。當演化論和宇宙論已經成為一般知識時，量子理論仍然讓人認為是奇特的異常事物；盡管在設計電子產品時，它是很棒的操作手冊，此外就沒什么用處了。由于人們對于量子理論的意義有著深度混淆，便繼續加深一種印象：量子理論想急切傳達的深奧道理，與日常生活無關，而且因為過于怪異，以至于一點也不重要。
在2001年，有個研究團隊開始發展一種模型，或許可以去除量子物理的吊詭之處，至少也會讓這些吊詭不那么令人不安。這個模型被稱為量子貝氏主義，它重新思考波函數的意義。
在正統量子理論中，一個物體（例如電子）可用波函數來表示，也就是說波函數是一種用來描述物體性質的數學式子。如果你想預測電子的行為，只需推導出它的波函數如何隨時間變化，計算的結果可以給你電子具有某種性質（例如電子位于某處）的概率。但是如果物理學家進一步假設波函數是真實的事物，麻煩就來了。
量子貝氏主義結合了量子理論與概率理論，認為波函數不是客觀實在的事物；反之，它主張把波函數作為使用手冊，是觀察者對于周遭（量子）世界做出適當判斷的數學工具。明確一點講，觀察者了解一件事：自己的行為與抉擇會無可避免地以無法預測的方式影響被觀測系統，因此用波函數來指明自己判斷量子系統具有某種特定性質的概率大小。另一個觀察者也用波函數來描述他所看到的世界，對于同一量子系統而言，可能會得到完全不同的結論。觀察者的人數有多少，一個系統（一個事件）可能擁有不同的波函數就有多少。在觀察者相互溝通、并且修正了各自的波函數以涵蓋新得到的知識之后，一個有條理的世界觀就浮現了。
最近才轉而接受量子貝氏主義的美國康奈爾大學理論物理學家摩明這么說：“在此觀點之下，波函數或許是‘我們所發現最有威力的抽象概念’。”
波函數不是真實的事物，這種想法早在20世紀30年代就出現了，那時量子力學創建者之一的尼爾斯·波爾在其文章中已經這么說。他認為量子理論僅僅是計算工具，即量子論只是“純符號性”的架構而已，而波函數是工具的一部分。量子貝氏主義是第一個為波耳的主張找到數學基礎的模型，它把量子理論與貝氏統計結合起來。貝氏統計是一門有200年歷史的統計學，這門學問把“概率”定義成某種類似“主觀信念”的事物。一旦新信息出現，我們的主觀信念也必須跟著更新。針對如何更新，貝氏統計定下了明確的數學規則。量子貝氏主義把波函數解釋成一種會依據貝氏統計規則來更新的主觀信念，如此一來，量子貝氏主義的鼓吹者相信神秘的量子力學吊詭就消失了。
以電子為例，每當我們偵測到一個電子，就會發現它一定是位于某個位置；但是當我們不去看它，則電子的波函數可能是散開的，代表了電子在某一時刻處于不同地方的可能性；如果我們再去看它，又會看到電子出現在某一個位置。根據標準說法，觀測促使波函數在一瞬間“崩陷”而集中于某一個位置之上。
空間各處的崩陷發生于同一時刻，這種情形似乎違背了“局域性原理”（即物體的任何改變一定是由其附近的另一物體所引起的），如此一來就會引發一些如愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距作用”的困惑。
量子力學一誕生，物理學家就知道“波函數的崩陷”是這個理論深深困擾人的一項特點。這個令人不安的謎促使物理學家發展出各種量子力學的詮釋，但是都沒能完全成功。
然而量子貝氏主義說量子力學根本沒有任何詭異之處。波函數崩陷只是表示觀察者依據新信息，忽然且不連續地更新了他原先分配的概率，就好像醫生依據新的計算機斷層掃描結果，而修正了對癌癥病人病況的判斷。量子系統并沒有經歷什么奇怪、不可解釋的變化，改變的是（觀察者選用的）波函數，波函數呈現的是觀察者個人的期待。
量子力學重要概念范文6
關鍵詞 心身二元論 經典力學 觀察者 意識
中圖分類號：B089 文獻標識碼：A
意識涵蓋了大部分的心理現象，它既是我們體驗到的對心理狀態的復雜的內省，又等同于“覺醒”的狀態，或者感知狀態。因此，在給意識下定義時就會出現困難，它所涉及的分支眾多，難以用一個單一的定義將意識所包含的方面全部囊括其中。意識的核心問題是“現象性”，理解意識的關鍵在于弄清楚現象性本身的本質及其起源。在早期西方哲學歷史上，意識問題是以“心身問題”為標志開始的，意識是“心靈”的一個特征。從最早時期開始，意識與死亡相關聯，人們希望并且相信，意識是與物質性的身體相區別的東西。因此，對意識的研究首先要回溯到早期歷史上的心身問題。
自從笛卡爾提出“心身二元論”，賦予“心靈”以實體地位以來，對于心靈是否存在、怎樣存在、如果存在，心靈該如何與身體相互作用等問題的爭論延續至今。笛卡爾認為，心靈與物質是獨立的兩個實體，物質具有廣延的屬性，卻不能思考，心靈能夠思考卻不占有空間。從對日常經驗的內在主義素樸描述出發來看，心靈與身體之間和諧地相互作用，促使人們能夠相信，心靈必然有其獨特的存在地位。為了說明兩者如何互動作用，笛卡爾提出“松果腺”這一概念。但是“松果腺”的提出，卻恰恰暴露出笛卡爾的心靈觀念存在的矛盾。
從內在主義的角度看，心靈確實與物質相互作用，意愿、欲望能夠促成行為的發生，導致行為對象的改變等。但是，由于心靈不具有廣延且不占有空間的屬性，又導致人們無法運用在經典力學基礎之上形成的認知圖式，來理解和說明心靈的存在形式，心靈怎樣與物質相互作用更成為了一個難題。如果承認心靈的獨特實體地位，則有悖于經典力學的科學原則，如果依照唯物主義的基本觀點，把心靈與物質等同起來，用大腦內部的物質之間的相互作用來說明意識活動，則導致無法說明為什么存在主觀體驗和感受的問題，這顯然又違背了人類體驗的直覺。因此，無論是堅持二元論還是唯物主義一元論，心物互動問題都面臨著極大的理論困難，堅持內在主義觀點，就必須說明心靈有別于物質的本體論地位以及心身互動的作用機制；堅持唯物主義的觀點，就必須說明為什么人會有主觀體驗和感受。本文認為，除了上述兩種對心物關系的說明之外，存在第三種對心物關系的思考，即對經典力學原則在說明心靈問題上是否具有適用性的質疑：經典力學的原則是萬能的嗎？它是否能夠作為評判心靈是否存在以及怎樣存在的標準？心物關系問題難以有所進展，是否因為我們用來評判心靈存在的標準出了問題？量子力學能否作為新的研究范式來推進心靈的研究？
隨著人們認知程度的提高，自然科學的發展，對心靈問題的討論更加如火如荼。古老神秘的“心靈”概念也逐漸以“意識”這一嶄新的形式出現在哲學、神經科學、心理學、計算機科學等多學科的交叉研究視域中。本文將以“意識”這一概念來論述笛卡爾心物二元論中所提及的“心靈”。
“有一種古老的觀點：自然由兩部分組成，一部分包含感覺和思想，另一部分在運動中包含有物質對象。這個觀點在笛卡爾的時代復活，并成為經典物理學的基礎?！雹?687年，牛頓出版了著名的《自然哲學的數學原理》一書，掀起了科學的革命。在這本書中，宇宙被描述成一個遵循嚴格規律的大機器，依照數學的精密性在空間中運動。一切事物都可以被還原成遵循嚴格規律運動的物質實體，作為因果決定鏈條上的一環，按照既定的規律運行。因此，經典物理學的世界被冠以具有決定論和客觀性的特征。但是在涉及到微觀世界的對象時，經典物理學的基本原則就失效了。
意識問題是當代哲學、神經科學、心理學、計算機科學等多個交叉學科進行跨學科研究的熱點難題。眾多學科關注意識的原因在于，它是關乎人的本性根基和人與外部世界關系的根本性問題。不論是唯物主義立場，還是二元論立場來看待意識，都有不可回避的理論困難。
以上兩種立場在說明意識問題的過程中，會遭遇到困難的原因，除了意識問題本身的復雜性之外，另一個重要的原因是，唯物主義和二元論均把研究宏觀事物低速運動規律的經典力學，作為思考意識問題的理論基礎。二元論產生的部分原因是迫于經典力學的還原論和客觀性壓力，人們無法調和與說明物質活動和意識之間存在形式的不協調，但是卻又難以違背自己體驗的常識，放棄意識的主觀性特征。唯物主義則恰恰相反，它遵循經典力學的客觀性、決定論、還原論等根本規律，把物質放在優先地位，試圖用經典力學的規律來同化或拒斥意識的主觀性特征。在一定程度上，二元論與唯物主義這兩種相對立的立場都是以經典力學的原則為根本依據，朝著各自相反的方向建構自己的理論，但是，二元論從理論內部割裂了意識與物質的關聯，而唯物主義又混淆了意識與物質的差別。
以牛頓運動定律為主要內容的經典力學在20世紀以前被稱為最美的物理學，它通過把“意識”排斥在研究范圍之外來實現其理論的完備性。它假定時空的絕對性和依據初始值可進行精確預測等特征，為人類認識自然、了解自身的本性描繪了一幅因果封閉、清晰可測的藍圖。世界上的任何物理系統都能夠被分解為各個組成元素，各個組成元素只能夠與彼此相鄰的元素發生相互作用，物理系統遵循著嚴格的物理因果封閉定律，根據一定的可觀測的物理量，能夠做出無限精確的預測。經典力學的唯物主義世界觀已經否定了意識是有別于物質，具有獨立存在地位的實體。大腦是世界上最為精密且復雜的整體系統，它作為意識活動發生的場所已經是毋庸置疑的科學事實。按照經典力學的觀點，大腦與意識同樣應該遵守經典力學的根本原則，但顯然意識的諸多屬性以及對應的神經活動的規律都無法用經典力學來說明。
神經科學的研究成果已經表明，意識活動的發生受到大腦整體活動的控制，它并不是固定發生在大腦的某一個區域。同樣，大腦的某一部分神經通路也不是意識發生的場所，完整的意識的出現，需要調動大腦內部不同腦區的神經元進行放電。不同的意識場景所對應的神經元活動的組合也不一樣。就目前的神經研究成果而言，神經科學只能夠對意識活動的說明進行基于科學經驗上的描述，而不能夠進行充分的因果說明。經典力學中的整體可以分解成部分的組合的原則，無法說明意識的高度統一性；相鄰部分的因果互動原則更加無法解釋不同腦區的神經活動，怎樣能夠作為單一的意識活動的組成部分。發生在個體大腦中的意識轉瞬即逝，難以捕捉，甚至毫無規律可循。大腦內部呈現的意識場景為什么具有統一整合性和動態的分化性，歸屬于不同腦區的神經元為什么能同時放電而形成單一的意識場景，控制這些神經元活動的機制是什么？這些問題，對于研究宏觀事物運動規律的經典力學而言存在困難。經典力學中不需要涉及對微觀事物的化學過程的說明，而這一點對于大腦研究來說，則非常重要。
如果從大腦內部和大腦外部兩個維度，來對意識進行一種描述上的區分，從大腦外部，引入一個“觀察者”，那么對意識就可以做出兩種不同的描述。這兩種維度的描述之間的區別也表明，經典力學難以說明意識。
按照經典力學的原則，每個腦區的神經元只能夠與它緊鄰的神經元發生互動，并根據所處的大腦區域的定域性而非全局性來表征意識場景。對意識的內在描述不是從外在的“觀察者”或者元素集合所體現出的整體功能性角度進行描述，而是對這些獨立的神經元描述的組合的描述?！案鶕浀淞W，對物理系統和它的動力學的狀態的描述，能夠在內在的層次上表達出來。但是人們怎樣來理解經驗的整體思想的發生呢？”②
外在描述是在引入一個外部“觀察者”之后而做出的描述，觀察者知道大腦內部描述是由諸多元素所構成，但是，他能夠從外在維度對內部元素進行整合，使內部元素組合起來具有整體的表征屬性。同時，外部的觀察者能夠從整體的功能性角度出發來進行整體表征，在觀察者的意識中形成的整體性描述，不會受到各個不同腦區神經元活動的區域性限制?？傊?，這個外在的觀察者不僅具備“知道”大腦內部是由多個元素組合的能力，還具備把這些元素集合成整體的能力。因此，在內在描述層次上的獨立元素的集合，在外在層次上可以被稱為是一個單一的整體。
從功能的角度出發，大腦被看作是一個功能性的整體，但是在經典力學的框架中，功能基本上不具備任何實際的意義，因為大腦的過程受到不同腦區神經活動的控制，然而，大腦部分與部分之間的相互作用不可能實現大腦的整體作用。從根本上來說，一個從外在層次所描述的功能性整體，所表現出來的整體性含義要比邏輯上獨立的要素的簡單集合要復雜得多，而這一點恰恰是與經典力學的根本原則相悖。因此，意識的整體功能性概念在經典力學框架中也無法得到合理的說明。
依據經典力學的法則，整體可以被分解為獨立的局部要素的集合。“功能性”對于物理因果封閉定律而言是無效的，因而不具備任何存在的理由，唯一承認它的理由就是方便我們從外在層次對它進行直接的理解。
靈感與頓悟是經常出現在人類思考過程中的真實存在的心理現象，在藝術和科學研究中表現尤為明顯。它們具有突發性、偶然性、豐富性、瞬息變化等特征，它們常常會受到當下場景或意識內容的刺激而產生，但是其產生的機制與結果卻遠遠超出了人對當下對意識的研究水平。按照經典力學的可預測性原則，依據一定的可觀測的物理量，就能夠對事物做出精確的預測，但是在靈感和頓悟這類具有突發性的心理現象上，經典力學的根本原則顯然不適用。
根據經典力學的根本原則來解決意識問題面臨諸多的理論困難，意識的高度整合性和高度的分化性、主觀體驗的整體性和動態多樣性、從外在的功能角度所描述的大腦的整體功能性特征、靈感和頓悟這類突發性的心理現象都無法從經典力學理論中得到科學合理的說明。
斯塔普（Henry Stapp）認為，對于經典力學而言，意識和行為之間的緊密關系不可能從邏輯上推導出來，相反，這恰恰意味著經典力學的不完整性。經典力學不能夠蘊含意識的現象性方面，除非意識是一種副現象。但是，如果意識是副現象，則顯然有悖了直覺。如果經典力學控制自然的整個動態過程，那么作為人類大腦高度進化發展結果的意識就是一個令人懷疑的神話。經典力學的動態原則既不蘊含現象實在的存在，也不能夠對它們怎樣從簡單形式進化到高級階段提供一種自然的動態說明。在經典力學的理論框架當中，人類的體驗既沒有存在地位，它也無法對大腦的動態作用提供充分合理的自然說明，那么我們就應該放棄用經典力學的整體邏輯結構來研究意識，并轉而尋求一種能讓我們的體驗充分發揮動態作用，且完全不同的邏輯結構的模式，這一模式就是量子力學。
量子力學的誕生打破了人類對經典力學關于世界的固有認識，傳統的物質觀念、物理封閉因果定律、決定論和連續性觀點都遭到了破壞。量子力學重新為人類描述了一個新奇的、感官不可知、反常識的世界。量子力學的理論框架內，大腦被看作一個量子系統。
意識與大腦之間的緊密聯系已經是一個不爭的科學事實，雖然經典力學在說明意識問題上存在許多的理論困難，但是科學的發展趨勢表明，我們始終要在科學的框架內來說明意識。因此，意識研究必須轉換一種新的研究范式。目前，最有希望將意識重新納入到物質世界的科學理論只有量子力學。“馮諾依曼、諾伯特維納和霍爾丹指出，自然的量子力學方面似乎是為了將意識重新納入我們現有的物質概念而為意識量身定做。”③
經典力學與量子力學的不同之處在于，量子力學引入了“觀察者”因素，測量結果不再是具有絕對的客觀性。尤其是在對意識進行研究的過程中，“觀察者”本身也作為物理系統的一部分而參與和影響著對意識的測量結果。由于意識具有高度的分化性，各種心理事件瞬息萬變，每一次對意識的測量都會取得不同的結果，為了對意識現象做出完備的描述，每一次的測量結果彼此之間呈互補關系，這種互補性取消了在經典力學框架內應該具有的嚴格因果律，意識呈現出非因果性的特征。
當代著名的心靈哲學家查默斯也多次在其著作中談到意識可能與量子力學有緊密的關系，但是對此他常常又持一種懷疑的態度。作為提出“意識的困難問題”而聞名于世的哲學家來說，他始終關注的是意識的主觀經驗問題，但是，在他看來，量子力學與經典力學相比，在意識問題上具有一定的優勢，但是即便如此，這一范式目前還未能說明為什么會有主觀感受的發生?！皢栴}在于物理理論的基本元素都要歸結到兩點：結構和物理過程的動力學，但是從結構和動力學出發，我們只能獲得更多的結構和動力學，而有意識的經驗仍然沒有被涉及?！雹鼙M管如此，量子力學在意識研究上仍有許多探討的空間。
注釋
① Stapp， H.P.（1993）Mind， Matter， and Quantum Mechanics， Springer-Verlag.83.
