为了应对挑战量子力学完备性的EPR论文，玻尔以互补性为基础，以量子态表征关系和量子现象为主要内容，提出了整体论思想，该思想是其量子力学解释的一部分，尽管存在一定的模糊性，但在还原论的科学传统下仍有其独特的历史与哲学意义。下面由学术堂为大家整理出一篇题目为“玻尔整体论思想的内容”的物理史论文，供大家参考。
原标题：玻尔科学思想中的整体论
摘要：为了应对挑战量子力学完备性的EPR论文，玻尔以互补性为基础，以量子态表征关系和量子现象为主要内容，提出了整体论思想，该思想是其量子力学解释的一部分，尽管存在一定的模糊性，但在还原论的科学传统下仍有其独特的历史与哲学意义。
关键词：玻尔；EPR 论文；整体性；互补性
整体论的思想早在量子力学诞生之初就有所体现，如德布罗意1927年提出的“导波”理论就有整体论的影子。1935年爱因斯坦、波多尔斯基和罗林森发表的着名论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗？》对量子力学的完备性提出疑议。通常根据3位作者姓氏的首字母，将该论文称为EPR论文。对此，哥本哈根学派的首要人物玻尔很快给予了回应，他试图采用整体性来挽救量子力学描述的完备性。
1 玻尔整体论思想的提出
1935年之前的爱因斯坦-玻尔论战主要以量子力学的逻辑自洽性为焦点；1935年的EPR论文和玻尔的回应则关注量子力学描述的完备性。玻尔的整体论思想正是为了应对EPR论文挑战而形成的。
EPR论文根据实在性判据和完备性判据，举例反驳了量子力学描述的完备性。实在性判据是指“如果在对系统没有任何干扰的情况下，能够确定地 （即以概率）预言一个物理量的值，那么对应于这个物理量，存在着物理实在的一个要素”.完备性判据是指“只有当物理实在的每一个要素在物理理论中都有一个对应物，这个物理理论才是完备的”[1].EPR论文构造了由两个粒子 （粒子1和粒子2）组成的系统，其中每个粒子的位置和动量都不对易 （x1和p1不对易，x2和p2不对易）。对于由两个粒子位置和动量运算构成且满足对易关系的算符x1- x2和p1+ p2,存在函数δ（x1- x2- a），它同时是算符x1- x2（本征值为a）和算符p1+ p2（本征值为0）的本征函数。这样，若测得粒子1的坐标x1为x,就可以通过计算得知粒子2的坐标x2为x - a;若测得粒子1的动量p1为p,就可以通过计算得知粒子2的动量必定为-p.设a足够大，也就是说粒子1与粒子2在空间上远离，使得对粒子1的测量不会对粒子2产生干扰。按照EPR论文中的实在性判据，可以断定对应于x1,p1,x2和p2存在着4个独立的物理实在元素。而按照量子力学，x1和p1不对易，x2和p2也不对易，因此这两对量中各只有一个独立的物理实在元素与其对应。爱因斯坦等人据此推论出量子力学不完备。
对此，玻尔很快回应说EPR论文将实在性判据应用于量子力学问题是不恰当的，“测量程序对于问题中的物理量赖以确定的条件有着根本的影响，因为必须把这些条件看成是可以明确应用‘物理实在’这个词的任何现象中的一个固有的要素”[1].玻尔认为在不明确测量仪器 （简称仪器）的情形下并不能够赋予被测客体 （简称客体）以明确的物理属性，这是因为物理属性是在仪器与客体等要素所共同构成的整体语境中产生的。这样一来，量子力学描述的完备性就通过整体性得以挽救了。
2 玻尔整体论思想的内容
玻尔的整体论思想是在互补性这一哲学主干上成长起来的，两者的本质是一致的。整体论强调测量时仪器与客体之间的关系，表达的是一种量子态代表关系的观念。1938年，玻尔还明确提出了量子“现象”的概念，用于强调他的整体论思想。
2.1互补性
玻尔第一次公开提出“互补性”概念是在1927年的科摩会议上，他认为这是量子力学所需要的新哲学立场。在经典物理学中，时空描述是与因果描述结合在一起共同描述的，而在量子理论中两者是互补又互斥的。正如不确定性原理所给出的，时空描述的位置与因果描述的动量不能够同时精确。缘何互补又互斥呢？这是由于在量子理论中客体与仪器之间的相互作用不能忽略，如在测量电子位置时，仪器和电子以一种不可控的方式相互作用，造成了对电子动量的干扰，使得人们不能在精确得知电子位置的同时又精确得知电子的动量，即“既不能赋予现象又赋予观察动作以一种通常的物理意义下的独立的实在性”[1].
1935年后，玻尔又提出互补性源于实验安排之间的互相排斥性，强调在量子力学中必须用到两种不同的实验安排，其中一种实验安排允许无歧义地应用位置概念，另一种实验安排允许无歧义地应用动量概念。测量电子位置的实验安排不适用于测量电子动量，反之亦然。这样一来，玻尔把互补性又转用到操作意义上来，强调两种实验安排之间的相互排斥使得不能同时使用时空描述和因果描述。
玻尔提出互补性是为了给量子力学提供一个哲学的理解框架，而历史的发展表明互补性后来确实成为了哥本哈根解释的核心。玻尔认为，在将经典物理学的概念应用于原子领域时存在着本质上的限度：它们仅能描绘出物理客体的部分图像，如波的图像或粒子的图像，这些不同的图像互相补充，分别描述了量子客体的不同方面。在量子理论中，需要从经典物理学单一的描述方式，转变为互补的描述方式，即采用波粒二象性概念。
2.2表征关系的态
在对EPR论文的回应中，玻尔诉诸于客体与仪器的整体不可分性，表明了他对量子态表征关系的立场。对一个系统态的描述，不仅限定于被测粒子，而且要包括粒子与所涉及到的全部仪器之间的关系。这样一来，量子力学的基本问题就从系统S具有物理量的某个值的概率是多少，转变为通过一个具体的仪器A在系统S上测量物理量得到某个值的概率是多少。
“在对EPR论文的争论中，玻尔和爱因斯坦承认他们的分歧基本上是哲学上的[2].”正如EPR论文中实在性判据所明示的，爱因斯坦坚信仅当一个量可以确定性地被测量时它才是实在的，强调实体本身的实在性。而玻尔更看重的是在什么样的实验安排下来测量，认为实体只有在关系中才是实在的，只有在特定关系中谈论实体才有意义，关系比实体更为基本。在玻尔所代表的哥本哈根学派看来，量子态仅是在工具主义的意义上被使用的。实在性扎根于观察之中，脱离了具体的测量谈论量子客体的物理属性是不恰当的。只能在明确的测量语境或与仪器特定关系状态下谈论粒子及其属性，“绝不能直接把粒子看作是‘物理上实在的’种种属性的独立承载者”[1].表征关系的态放弃了对独立于主体的对象世界的描述，把实在性赋予对象测量，即一种具体的关系。就如同在相对论中独立于参考系直接谈论物理量的值是没有意义的，玻尔将量子力学中整体论的实验安排作为意义的平台。
