趙國求

(華中科技大學 WISCO聯(lián)合實驗室，湖北 武漢 430074)

因果律，就是事物之間的因果關系。哲學家休謨認為，因果性只是人們對現(xiàn)象“前后相繼”的感覺習慣，因果關系不過是兩類事件的“恒常會合”，其必然性并不存在[1]20。康德正好相反，承認因果關系的必然性，但它是人們用來“整理”感覺經(jīng)驗的先天知性形式，認為因果關系是“先驗必然”，“人為自然立法”[2]。恩格斯指出，因果關系具有客觀物質(zhì)性和客觀必然性，是客觀世界一切事物和現(xiàn)象本身所固有的；有因必有果，有果必有因，原因在先，結(jié)果在后；相互作用是它們之間聯(lián)系的紐帶，因果之間存在客觀內(nèi)在聯(lián)系[3]。相互作用和時間過程與因果等價[4]。人類可以通過原因控制結(jié)果，利用其改造世界。

中國古代哲學家老子認為“道法自然”，宇宙萬物規(guī)律自然而然形成，主張“天人合一”。在中國哲學家眼里，“天”就是“宇宙”，就是“大自然”，且有人的參與；同古希臘哲學家主張求真，與人分離，有自身內(nèi)在邏輯與必然性的“大自然”有很大的不同[5]。我們認為“大自然”是“自身內(nèi)在邏輯與必然性”及“人參與”的統(tǒng)一。但人不可將主觀臆想肆意強加給“大自然”，人不能為自然立法。

因果律的哲學思辨進入物理認知領域，將轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺W描述。由于經(jīng)典力學與量子力學的差異，因果性有力學因果性與統(tǒng)計因果性之別。力學因果性認為力是運動狀態(tài)改變的原因，包括經(jīng)典統(tǒng)計熱力學，力是因，狀態(tài)改變是果，具有決定論意義；量子力學統(tǒng)計因果性認為，波函數(shù)的時間演化是決定論的，由于波函數(shù)的統(tǒng)計意義，薛定諤方程的時間演化具有統(tǒng)計因果性，時間演化是因，概率分布狀態(tài)改變是果，薛定諤方程的時間演化是決定論的[6]85。無論是經(jīng)典力學還是量子力學，如果兩事件之間，沒有先后時序，沒有相互作用，就無從談論因果。切斷兩事件之間的相互作用和先后時序，就是對因果律的破壞，制造原本因果事件之間的平行并存[7-9]。在物理和數(shù)學中，如果兩事件之間沒有關聯(lián)，相互作用為零，前后時序為零，那么代表兩事件的矢量就相互正交。量子力學中的本征態(tài)疊加，實質(zhì)上是在能量量子化的實驗基礎上，通過量子躍遷假設和數(shù)學方法的便利，切斷諸本征態(tài)之間的相互作用和先后時序，保留運動狀態(tài)，并使其同時并存的產(chǎn)物[10-12]。

通常人們把波函數(shù)演化的U過程和R過程統(tǒng)一理解為三維或四維實空間的物理過程，其實是不正確的。這樣，很難討論量子態(tài)之間的因果關聯(lián)。我們采用雙四維時空方案對此作了修正，消除了許多認識上的混亂[8]。

一、因果律及因果律破壞與矢量正交

(一)休謨的“恒常會合”及因果與時間等價

因果關聯(lián)緣于兩事件之間的相互作用和先后時序。休謨“因果是經(jīng)驗中兩個事件的恒常會合，不存在內(nèi)在必然性”的觀點雖然不能接受，但休謨“因果之間有先后時序”的觀點卻是可以被接受的，可稱為“時序因果性”[1]24。它對物理學家和數(shù)學家處理物理、數(shù)學問題，尤其是量子力學問題，有重要啟示意義。

(二)康德的“先驗必然”及“人為自然立法”

事物之間的因果關系不是主觀“約定”的產(chǎn)物，因果關系有其內(nèi)在的客觀規(guī)定性。引力、電磁力、強力、弱力是客觀存在的自然力，是它們規(guī)定了世界萬事萬物的運動規(guī)律，人的一切活動也都要受其制約。自然界四大相互作用不是“先驗”的產(chǎn)物?？档碌摹跋闰灡厝弧奔啊叭藶樽匀涣⒎ā钡挠^點雖然不能接受，但承認事物之間有因果關聯(lián)是對的。人類可以認知大千世界萬事萬物的運行規(guī)律，但不能臆造，“道法自然”。

(三)因果兩要素

自然現(xiàn)象或物理事件之間的因果關聯(lián)，有兩個重要因素，一是因果之間的相互作用，二是因果之間的前后時序。有相互作用就有作用過程，相互作用的存在一定包含有前后時序的存在，但前后時序的存在不一定包含相互作用的存在。休謨的“恒常會合”就屬于后一種。既去掉相互作用，又截斷前后時序，兩事件之間就將只能平行存在，沒有因果關聯(lián)。在物理世界中，因果關系與相互作用、前后時序等價[6]85。

物理學家、數(shù)學家利用哲學家的思維為建立物理、數(shù)學理論服務。在物理和數(shù)學中，如果兩事件平行存在，沒有因果關聯(lián)，則代表兩事件的矢量正交。正交，相互投影為零，互不影響，相互作用為零，前后時序為零。量子力學中，能量量子化與量子躍遷假設，結(jié)合正交歸一數(shù)學物理方法，為態(tài)矢量的正交操作，構(gòu)造態(tài)空間創(chuàng)造了條件。

二、正統(tǒng)解釋本征態(tài)疊加與測量坍縮反思

(一)馮·諾依曼量子測量公設[13]557-565

量子測量公設是馮·諾依曼五大假設中的第三假設。將波函數(shù)ψ(x)按A的正交歸一的本征函數(shù)系ψn(x)展開，有ψ(x)=∑cnψn(x)，對狀態(tài)ψ(x)進行力學量A的測量，若A為力學量A的算符，則Aψn(x)=anψn(x)，ψn(x)為A的本征函數(shù)系，an為A的本征值系。測量完畢后，ψ(x)相應突變坍縮到屬于本征值ak的本征態(tài)ψk(x)。單次測量中所得力學量A的值，必須隨機地屬于an中的一個ak,多次重復測量得ak的相應概率為丨ck丨2。

量子力學正統(tǒng)解釋不必問及本征態(tài)疊加的物理機制。但本文的分析表明，波函數(shù)按A的正交歸一的本征函數(shù)系展開的數(shù)學操作本身，已經(jīng)包含在能量量子化及量子躍遷假設，及由此導致量子態(tài)平行并存的物理機制之中。本征態(tài)疊加有真實的物理機制可尋。

(二)量子測量中的U、R過程

U過程：測量坍縮前，波函數(shù)的演化(概率)是決定論的、可逆的、保持相干性的。R過程：測量引入連續(xù)作用，進入測量坍縮，波函數(shù)的坍縮演化過程是隨機的、非線性的、不可逆的、消去相干性的，時間演化具有方向性。

(三)測量中的“主觀依賴”性

測量坍縮最終還需要觀察者的最后一瞥，微觀量子現(xiàn)象對觀察者的這種主觀依賴性一直不能為人們所接受。正統(tǒng)解釋中量子測量的U-R過程同在實空間，研究表明，其值得商榷。

三、多世界解釋疊加態(tài)反思

為了解決測量坍縮帶來的諸多問題，艾弗雷特認為正統(tǒng)解釋中的波函數(shù)坍縮是不必要的，并給出了量子力學的相對態(tài)表述，他認為，測量儀器的狀態(tài)不能夠獨立地定義，只能相對于被測系統(tǒng)的狀態(tài)來定義。觀察者、測量儀器與被測系統(tǒng)三者形成了一個復合系統(tǒng)的整體。復合系統(tǒng)疊加態(tài)的每一個“復合本征態(tài)”稱為一個世界(分支)，觀察者按一定概率復制到每一個世界(分支)中。測量，讓疊加態(tài)分裂為無數(shù)個真實的平行世界(分支)；觀察，讓觀察者知道自己在哪一個世界(分支)中，并獲得觀察結(jié)果[13]595-610。

艾弗雷特與德·維特的“多世界”沒有修改波函數(shù)的概率解讀和測量前的純態(tài)量子態(tài)疊加假設，因此，有如下問題值得進一步討論：

第一，“多世界”中的波函數(shù)不是直接描述宇宙的物質(zhì)運動，而是物質(zhì)運動狀態(tài)在時空中的概率分布。顯然，波函數(shù)描述的不是“真實世界”本身，而是“真實世界”運動狀態(tài)的概率分布。它本質(zhì)上是運動狀態(tài)的數(shù)學分布函數(shù)。

第二，人在宇宙物質(zhì)運動狀態(tài)的概率分布函數(shù)之中，人是一個概率存在！這與經(jīng)驗不符。人只能生活在概率為1的一個宏觀物理世界！不可能同時生活在兩個及以上的宏觀物理世界。經(jīng)驗更表明，能量連續(xù)變化的宏觀“世界分支”，狀態(tài)不可突變，也不可能同時并存，也沒有相干性。

第三，測量導致波函數(shù)疊加態(tài)分裂，分裂前的波函數(shù)是數(shù)學的，分裂后的波函數(shù)如果直接描述真實物理世界，那么，測量如何將數(shù)學波轉(zhuǎn)化為物理波？儀器或我們的眼睛能夠創(chuàng)造物質(zhì)世界？多世界通過量子測量把概率波偷換成了物理波！

第四，觀察者、測量儀器和觀察對象各自都是本征態(tài)的疊加，在復雜的干涉圖像中，有無限相干性的觀察者如何能夠觀察組合在一起而有無限相干性的被測系統(tǒng)？為破解這一難題，日后甚至成了退相干解釋的起因，但是退相干解釋自身的邏輯矛盾(包括相干項的周期震蕩)，根本幫不了多世界的忙[7]157-176。

四、雙四維時空中量子疊加態(tài)的物理機制

(一)量子躍遷中相互作用及連續(xù)時序的消解及態(tài)疊加

雙四維時空量子力學中，原子中的電子除能量、動量量子化外，微觀結(jié)構(gòu)也是量子化的(動量量子化的必然結(jié)果)。微觀結(jié)構(gòu)、能量、動量量子化及量子躍遷假設，必然造成量子躍遷中本征態(tài)之間相互作用的“間斷性”和量子態(tài)的“突變性”。

所以，理論上講，本征函數(shù)可看作是截斷、刪除了本征態(tài)之間連續(xù)作用及狀態(tài)連續(xù)變化(時序)的波函數(shù)。本征態(tài)之間的因果關聯(lián)被切斷，沒有因果關聯(lián)，導致本征態(tài)平行并存，并做自由運動。因此，是量子化和量子躍遷將微觀客體在場中的連續(xù)運動狀態(tài)變成間斷的局部自由運動[11-12]。

電子在每個能級作自由運動，運動速度v=恒量，由平面波描述。這就是本征態(tài)ψn(x)。如圖1.

圖1 本征態(tài)同時并存示意圖

可見，量子化是對場的相互作用及微觀客體運動狀態(tài)的真實量子“分割”。波函數(shù)ψ(x)是本征態(tài)ψn(x)的線性疊加，并伴有真實的物理過程。

原子能級可無限趨近，因此，量子“分割”可無限進行。即便是能量、動量連續(xù)分布的波函數(shù)，數(shù)學上也可以通過正交歸一處理，將前后狀態(tài)之間相互作用的連續(xù)性聯(lián)系截斷，消解場的連續(xù)作用，切斷連續(xù)時序，保留并存的運動狀態(tài)。但能量連續(xù)變化的波函數(shù)與能量、動量量子化的波函數(shù)，其波函數(shù)相位性質(zhì)有質(zhì)的不同，后者，任意相鄰本征態(tài)之間有固定相位差存在，有相干性。

本征態(tài)之間沒有相互作用，沒有連續(xù)時序，本征態(tài)可以同時并存，具備了建立線性狀態(tài)空間和線性波動方程的基本條件。本征態(tài)是在場的量子化中，通過正交分解，切斷因果聯(lián)系，保留作用結(jié)果，置于線性狀態(tài)空間的產(chǎn)物。

(二)狀態(tài)波函數(shù)正交分解及本征態(tài)疊加的數(shù)學表達

本征態(tài)彼此獨立、平行，是以切斷、消除量子態(tài)之間相互作用、前后時序為代價的。由于數(shù)學物理處理的方便，連續(xù)能量狀態(tài)波函數(shù)的正交分解物理意義也一樣[6，11]。波函數(shù)ψ(x)可以分解成本征態(tài)ψn(x)的線性疊加。如果ψn(x)是線性方程的解，則ψ(x)也是線性方程的解，且ψn(x)-ψn+1之間正交，具備建立多維線性空間及線性波動方程的條件。量子力學中的疊加態(tài)及其數(shù)學物理方法的運用有可認知的物理過程可尋。

五、量子躍遷速度的定義與本征態(tài)之間類空間隔產(chǎn)生機理探討

假定微觀客體在線性、平直、連續(xù)時空中運動。由量子躍遷運動，自然聯(lián)想到定義躍遷速度。躍遷速度之定義：s為躍遷距離，t為躍遷時間，躍遷速度v=s/t。

(一)質(zhì)點模型中微觀客體的運動屬性

質(zhì)點無大小，與空間幾何點重合。能量、動量量子化，量子躍遷中狀態(tài)的突變可在同一幾何點上發(fā)生，s=0，t=0(假設躍遷時間可忽略)，Ψ1，Ψ2同時出現(xiàn)，躍遷速度v=s/t=0/0=C(常數(shù))。理論上，常數(shù)C可以小于、等于、大于光速。由于定域因果性要求，狹義相對論約定，常數(shù)C小于等于光速。

正統(tǒng)量子力學暗示，允許微觀客體能級躍遷速度可以超過光速，超光速是微觀客體具有的基本性質(zhì)。這是量子躍遷與質(zhì)點模型假設附加給微觀客體的額外性質(zhì)，有人的主觀性，對應點粒子模型的內(nèi)在規(guī)定性。而狹義相對論中能量連續(xù)變化，沒有能級躍遷，正好可以對應一個定域性因果約束條件。

(二)有形微觀客體與空間非定域性

真實微觀客體肯定不是“點”，有形結(jié)構(gòu)加上量子躍遷，其前后狀態(tài)不能同時同在一個幾何點上發(fā)生，而是有一個空間分布，躍遷距離s≠0，躍遷(突變)時間仍然規(guī)定是t=0，躍遷速度v=s/t=s/0=∞，能級間能量變化“超光速”。

但是，上述能量變化“超光速”，是“有形微觀客體”不能疊加及能級躍遷時間t=0造成的。有形客體量子躍遷伴有空間間隔的突然加入，插入了類空間隔。

可見，如果微觀客體不是“點”，在量子躍遷假設下，量子態(tài)Ψn—Ψn+1之間，就有一個光速無法溝通的類空間隔插入，空間有了非定域性，以替代粒子不能疊加的經(jīng)典概念。但點模型卻把這種客觀原因造成的空間性質(zhì)的變化，主觀上變成點粒子能量傳播的超光速運動屬性，造成量子力學與相對論的不協(xié)調(diào)。主觀歸還客觀，建構(gòu)新的時空，才是消除矛盾的根本出路。

考慮微觀客體不是“點”，量子力學時空就不是普通的牛頓時空，也不是狹義相對論時空，而是滿足量子力學規(guī)律、合理解釋量子現(xiàn)象的新時空。它就是雙四維量子力學復時空。而雙四維復時空量子力學又稱作雙四維協(xié)變量子力學。雙四維協(xié)變量子力學可以通過采用希爾伯特狀態(tài)空間數(shù)學方法，引進光錐圖分析類時、類光、類空空間之間的相互關系。雙四維時空量子力學與狹義相對論有內(nèi)在一致性，可以相互溝通。

雙四維時空量子力學中質(zhì)點模型不適用，采用場物質(zhì)球模型，物質(zhì)波是物理波，傳播在類時空間，描述微觀客體內(nèi)在場物質(zhì)的波動運動，對應薛定諤波動力學。能量、動量量子化由方程的邊界條件決定[7]157-176。

點粒子和場物質(zhì)球是海森堡矩陣力學和薛定諤波動力學的物理原型，雖然模型不同，描述對象相同，但場物質(zhì)球卻同時具有波粒二重屬性的優(yōu)越性。

(三)量子態(tài)的正交分解與多維狀態(tài)空間的性質(zhì)

點粒子模型中，量子化微觀客體在線性、平直、連續(xù)時空中運動，對其量子態(tài)做正交分解，多維狀態(tài)空間仍然構(gòu)成線性、平直、連續(xù)空間，空間性質(zhì)與背景空間相同。代價是微觀客體賦予了能量變化超光速屬性，與相對論矛盾。不過，討論具體問題，作物理處理時主觀認知產(chǎn)生的超光速屬性可以舍棄。

球模型雙四維時空量子力學中，量子化微觀客體在時空中運動，對其量子態(tài)做正交分解，雖然多維狀態(tài)空間仍是線性、平直、連續(xù)空間，但量子躍遷卻使態(tài)與態(tài)之間增加了類空間隔，狀態(tài)空間性質(zhì)發(fā)生了變化，不同于背景空間。

可見，點模型與球模型狀態(tài)空間物理性質(zhì)是不同的。球模型量子態(tài)在雙四維復時空，其態(tài)空間雖然有類空間隔，但物質(zhì)波卻傳播在類時空間，與相對論協(xié)調(diào)；點模型量子態(tài)在四維實時空，其態(tài)空間盡管沒有類空間隔，但實空間傳播的是概率波，且暗示粒子有超光速運動，與相對論不協(xié)調(diào)；兩類空間可以通過量子測量溝通，類空間隔和超光速運動是兩種模型在不同物理空間的等價表述。顯然，球模型雙四維復時空比點模型四維實時空描述更合理。

傳統(tǒng)點粒子量子力學沒有作出上述應有區(qū)分，因而造成了許多概念混淆和理解上的混亂。希爾伯特態(tài)空間只是它們的一個共同數(shù)學應用空間。分析表明，所謂“量子態(tài)做正交分解，構(gòu)造新的狀態(tài)空間”，其實是消解態(tài)與態(tài)之間場的相互作用，切斷態(tài)與態(tài)之間前后時序，保留其作用結(jié)果的物理數(shù)學操作。電磁場可以做到，至少引力場目前做不到，引力場的空間是彎曲的，無法直接正交分解。

(四)微觀客體能量、動量連續(xù)變化，不存在量子躍遷假設，且采用質(zhì)點模型，在線性、平直、連續(xù)時空中運動

△s為Ψ1運動到Ψ2的空間距離，質(zhì)點無大小，與空間幾何點重合，幾何點可以無限趨近，△s→0≠0；△t為Ψ1運動到Ψ2的時間，△t→0≠0，速度v=△s/△t=ds/dt，這是經(jīng)典物理學中定義的即時速度。當△s≠0，△t≠0，v=△s/△t就是經(jīng)典物理學中的普通速度(平均速度)定義。

這個空間適合描述經(jīng)典電動力學，是牛頓時空或者狹義相對論時空。

(五)多世界解釋再認識

微觀世界本征態(tài)的疊加必須借助量子躍遷假設切斷連續(xù)相互作用和連續(xù)時序?qū)崿F(xiàn)，本征態(tài)之間沒有力學因果關聯(lián)，可以突變，平行并存，并有相干性；而宏觀世界能量是連續(xù)的，不存在量子躍遷，狀態(tài)改變伴隨有連續(xù)相互作用和連續(xù)時序出現(xiàn)，宏觀“多世界”之間狀態(tài)改變有力學因果關聯(lián)，宏觀“世界分裂”不可突變，不存在平行并存，沒有相干性；同時，純態(tài)與混合態(tài)克隆演變中還有對概率系數(shù)的非線性和線性依賴關系，存在量子態(tài)能否完全克隆的問題[14]。

多世界解釋混淆了微觀“本征態(tài)”和宏觀“多世界”形成機制的本質(zhì)區(qū)別。量子躍遷造成的“平行世界”，與測量造成的“世界分裂”物理機制需要認真討論。連續(xù)波函數(shù)的正交歸一處理，截斷、刪除場的相互作用，那只是根據(jù)物理假設需要，采取的一種數(shù)學物理操作。經(jīng)驗表明，宏觀物體或宇宙波函數(shù)只能是混合態(tài)，不是純態(tài)，沒有相干性(自動退相干理論也從一定層面上作了佐證)。多世界解釋“測量儀器的狀態(tài)只能相對于被測系統(tǒng)的狀態(tài)來定義”的思維方式值得商榷。

六、量子物理哲學中的因果關系

(一)兩種形式的因果關系[15]

因果關系有力學因果性與概率因果性之分。在物理學中，牛頓力學、相對論力學中的因果關系，就屬于前一種。經(jīng)典熱力學中的因果關系，統(tǒng)計事件背后總有隱變量存在，因果關系也總可歸于力學因果性。由經(jīng)典力學的力學因果性導致的運動規(guī)律，總可以歸于拉普拉斯式的決定論。

量子力學中的因果性，與經(jīng)典力學有質(zhì)的不同，量子力學概率事件本身沒有隱變量存在，但薛定諤方程量子概率的時間演化卻是決定論的。人們把它稱作概率因果性。量子測量中波函數(shù)的隨機坍縮，雖然與測量引入的相互作用相關，但相互作用只是使時空發(fā)生了轉(zhuǎn)換，改變了時空的性質(zhì)，相互作用并不構(gòu)成量子隨機性的直接原因。量子力學中的概率因果性與熱力學中的統(tǒng)計因果性也是根本不同的，因此，量子力學中的決定論也不可以簡單歸于拉普拉斯式的決定論[16]。

1.量子力學中的因果關系及其概率演化決定論。具體說來，量子態(tài)的第一類變化——薛定諤方程的概率幅時間演化，它是決定論的，可預測的，可逆的，保持相干性的U過程。時間演化包含兩類，一是與路徑x(t)相關的含時波動方程，哲學上可追尋到休謨的“衡常會合——時序因果性”(哈密頓量H不顯含時間)[1]27；二是是哈密頓量H顯含時間(包含勢函數(shù)U(t))的時間演化波動方程。

2.概率性因果關系及純態(tài)向混合態(tài)的決定論演化。量子態(tài)的第二類概率演化——測量造成波函數(shù)的坍縮。它是隨機性的、不可逆性的、非線性的、斬斷相干性的R過程。測量坍縮雖有相互作用介入，但測量出現(xiàn)的概率事件，是由量子客體自身的本性決定的。測量引入的相互作用是導致時空轉(zhuǎn)換的原因，不是量子概率出現(xiàn)的原因，“力學因果性”體現(xiàn)在時空的轉(zhuǎn)換上。量子態(tài)的第二類概率演化自身與力學因果性只是表觀上的聯(lián)系。這里的決定論體現(xiàn)在純態(tài)向混合態(tài)演變的時間箭頭上。

坍縮、關聯(lián)坍縮均超光速，違反相對論定域因果性。但坍縮—關聯(lián)坍縮之間沒有因果聯(lián)系，屬于同一量子事件不同平行存在部分。非定域是測量中時空(雙四維時空向四維實時空)全域同時轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物。測量表現(xiàn)的隨機坍縮，是兩類空間轉(zhuǎn)換中波函數(shù)概率屬性的實驗呈現(xiàn)。

3.費曼路徑積分中兩類因果關系的交織。費曼路徑積分中那條經(jīng)典路徑就符合定域因果律?？梢姡砰_來看，量子力學中的因果關系，既包含有力學因果性與統(tǒng)計因果性，還有量子力學自身的定域性因果性和非定域性因果性；而決定論因果關系，則為經(jīng)典力學與量子力學，以不同方式和內(nèi)涵所共有。

但是，除一條經(jīng)典路徑之外，幾乎所有量子漲落路徑都違背相對論性定域因果律。當然，系統(tǒng)統(tǒng)計平均結(jié)果符合定域因果律。

上述幾種因果論的交織構(gòu)成了量子力學的因果論。那么，定域性和非定域性如何統(tǒng)一認知，也是當前協(xié)調(diào)相對論與量子力學之間深層矛盾的熱點。按照雙四維時空的觀點，非定域性是量子躍遷及時空轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的，并演變成出現(xiàn)類空間隔或類空間隔的消失，沒有經(jīng)典信息傳播，與相對論定域性沒有矛盾。

不過，費曼傳播子光錐分析中，類空間隔區(qū)域是粒子的康普頓(Compton)波長λc=?/mc，它無疑給場物質(zhì)球模型提供了理論和實驗支持[14]。在雙四維時空協(xié)變量子理論中定義的類空間隔，正是粒子康普頓波長λc=?/mc，即微觀客體的場物質(zhì)球半徑。

雙四維時空量子力學中，微觀客體結(jié)構(gòu)量子化及量子躍遷是時空非定域的根源。量子測量則導致連續(xù)補償作用的引入，球模型到點模型、量子場向經(jīng)典場的轉(zhuǎn)變，時空非定域的消除，雙四維時空向四維實時空的全域轉(zhuǎn)換，不存在量子態(tài)自身獨自非定域坍縮。

(二)雙四維時空協(xié)變量子理論因果關系分析

按照量子力學傳統(tǒng)理解，波函數(shù)稱為概率幅，具有概率屬性，雙四維時空協(xié)變量子理論中波函數(shù)具有物質(zhì)屬性，是物理波(已由史保森等人的“量子螺旋雙縫實驗：證實波函數(shù)的物理實在性”所證實[17])。因此，所謂薛定諤方程的時間演化是決定論的，指的是物質(zhì)密度或結(jié)構(gòu)的演化是決定論的。波函數(shù)測量表現(xiàn)的隨機性，只是兩類空間轉(zhuǎn)換中波函數(shù)概率屬性的實驗呈現(xiàn)。

雙四維時空協(xié)變量子理論中，兩事件形成因果關系有兩個必然要素：一是時序；二是相互作用。當然，有相互作用，時序也就隱含其中了，因為，按定域因果理論，相互作用不能超光速傳播。但逆命題，即“兩事件之間可以有時序，但沒有相互作用”，不一定成立。由時間變化的有序性所決定的因果性，我們稱為“時序因果性”，類似哲學家休謨式的因果論，是態(tài)的第一類演化。第二類薛定諤方程的時間演化中有測量相互作用存在，相互作用和時間變化是因，時空發(fā)生轉(zhuǎn)換、概率分布狀態(tài)單向演化是果。這里的決定論，指時空轉(zhuǎn)換和概率事件單向演化的決定性。

因為波函數(shù)具有的概率屬性和測量坍縮具有的隨機性，與認知層次、時空轉(zhuǎn)換及物理模型相關，并非隱藏的力學原因造成，量子概率不存在隱變量，因此，量子力學把概率演化因果性稱為統(tǒng)計因果性是可以理解的。但是，量子測量引進了連續(xù)相互作用，描述時空發(fā)生了轉(zhuǎn)換，測量坍縮中的R過程才是量子力學中真正的動力學演化過程。薛定諤方程應該能夠統(tǒng)一描述U-R過程，全局上看，整個大系統(tǒng)的波函數(shù)同樣符合薛定諤方程演化規(guī)律，只是演化中還要包含描述時空的轉(zhuǎn)換。我們的研究表明，這將由局域規(guī)范變換中協(xié)變導數(shù)帶來的波動方程不變性來解決[7]157-176。

量子力學測量坍縮中的動力學過程及隨機性，不可逆性，斬斷相干性的出現(xiàn)，是在物理時空的轉(zhuǎn)換中實現(xiàn)的。因此，雙四維時空量子理論因果關系可表述為：連續(xù)時序+測量引進連續(xù)相互作用是因，物理時空轉(zhuǎn)換中呈現(xiàn)的概率分布是果。統(tǒng)計因果性+量子測量中的力學因果性，構(gòu)成“兩種因果論的交織”，才是量子力學因果論的全部。

七、結(jié) 論

第一，有因必有果，有果必有因，原因在先，結(jié)果在后；相互作用+時序是因果之間聯(lián)系的紐帶，因果之間存在客觀內(nèi)在聯(lián)系。除去因果之間相互聯(lián)系和因果時序，必然造成因果律的破壞。因果與事件之間的相互作用及前后時序等價。

第二，能量量子化及量子躍遷假設，使得本征態(tài)之間有固定相位差存在，且相互作用為零，這就必然造成本征態(tài)的平行并存，并保持相干性。能量量子化及量子躍遷是產(chǎn)生量子疊加態(tài)的物理根源。宏觀物理狀態(tài)，能量不能突變，狀態(tài)變化伴隨相互作用和前后時序，即使實施正交分割，消除相互作用，使其狀態(tài)平行并存，但任意兩個物理狀態(tài)之間，由于可以無限趨近，波函數(shù)不存在固定相位差，也就不存在相干性。把宏觀物理態(tài)與量子態(tài)等價，并作為“客觀世界很有可能并不存在”的重要依據(jù)，是完全錯誤的。

第三，量子力學時空是平直線性復空間，方程是線性的；引力時空是彎曲的，方程是非線性的。

第四，現(xiàn)象時空(物理時空)具有建構(gòu)特征，人們可以將物理現(xiàn)象對物理時空的影響，通過一定的轉(zhuǎn)換機制，從人的主觀認知演變成時空的屬性，達到主客二分，客觀描述外部物理世界。

作者按：疊加量子態(tài)有物理機制可尋。量子態(tài)可以突變，存在量子躍遷造成的固定相差，可同時并存；宏觀物理態(tài)不能，狀態(tài)轉(zhuǎn)變伴隨有連續(xù)相互作用出現(xiàn)，狀態(tài)波函數(shù)不存在量子躍遷造成的固定相差。把宏觀物理態(tài)與量子態(tài)等價，并作為“客觀世界很有可能并不存在”的重要依據(jù)，是不正確的。(本文在中國自然辯證法2018年年會和中國自然辯證法物理哲學分會2018年年會交流報告，并收入論文集)

(致謝：本文寫作中得到諸多學者的積極支持，討論中提出了許多寶貴修改意見，一并衷心感謝)