# 《上帝掷骰子吗:量子物理史话》
作者:曹天元
# 02 乌云
必须假定,能量在发射和吸收的时候,不是连续不断,而是分成一份一份的。
请各位记住1900年12月14日这个日子,这一天就是量子的诞辰。
量子论告诉我们,“无限分割”的概念是一种数学上的理想,而不可能在现实中实现。一切都是不连续的,连续性的美好蓝图,也许不过是我们的一种想象。
# 03 火流星
- 总而言之,对于特定的金属,能不能打出电子,由光的频率说了算。而打出多少电子,则由光的强度说了算。
# 07 不确定性
我们的结论是,讨论哪个是“真实”毫无意义。我们唯一能说的,是在某种观察方式确定的前提下,它呈现出什么样子来。
这就是玻尔的“互补原理”(TheComplementaryPrinciple),它连同波恩的概率解释,海森堡的不确定性,三者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响着我们对于整个宇宙的终极认识。
“第三次波粒战争”便以这样一种戏剧化的方式收场。而量子世界的这种奇妙结合,就是大名鼎鼎的“波粒二象性”。
事实上,没有什么“客观真相”。讨论马“本质上”到底是什么颜色,正如我们已经指出过的,是很无聊的行为。每一个关于颜色的论断,都是结合某种观测方式而作出的,如果脱离了观测手段,就根本不存在一个绝对的所谓“本色”。
换言之,不存在一个客观的,绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够揭示出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能“说什么”。没有一个脱离于观测而存在的“绝对自然”,只有我们和那些复杂的测量关系,熙熙攘攘纵横交错,构成了这个令人心醉的宇宙的全部。测量是新物理学的核心,测量行为创造了整个世界。
剃刀原理是说,当两种说法都能解释相同的事实时,应该相信假设少的那个。
在概率解释,不确定性原理和互补原理这三大核心原理中,前两者摧毁了经典世界的(严格)因果性,互补原理和不确定性原理又合力捣毁了世界的(绝对)客观性。
# 08 决战
哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加,是吧?比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才随机选择一种状态而出现。
这个实验虽然简单,却比EPR要辛辣许多,这一次扎得哥本哈根派够疼的。他们不得不退一步以咽下这杯苦酒:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是又死又活的。
不仅仅是猫,一切的一切,当我们不去观察的时候,都是处在不确定的叠加状态的,因为世间万物也都是由服从不确定性原理的原子组成,所以一切都不能免俗。
贝克莱(GeorgeBerkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知”(EsseEstPercipi)。这句话要是稍微改一改讲成“存在就是被测量”,那就和哥本哈根派的意思差不离了。
# 09 歧途
每当我们观测时,系统的波函数就坍缩了,按概率跳出来一个实际的结果,如果不观测,那它就按照方程严格发展。这是两种迥然不同的过程,后者是连续的,在数学上可逆的,完全确定的,而前者却是一个“坍缩”,它随机,不可逆,至今也不清楚内在的机制究竟是什么。
换句话说,因为一台仪器无法“意识”到自己的指针是指向左还是指向右的,所以它必须陷入左/右的混合态中。一只猫无法“意识”到自己是活着还是死了,所以它可以陷于死/活的混合态中。但是,你和我可以“意识”到电子究竟是左还是右,我们是生还是死,所以到了我们这里波函数终于彻底坍缩了,世界终于变成现实,以免给我们的意识造成混乱。
人择原理是说,我们存在这个事实本身,决定了宇宙的某些性质为什么是这样的而不是那样的。
不管这个宇宙有什么样的性质也好,它必须要使得智能生物可能存在于其中,不然就没有人来问“宇宙为什么是这样的?”这个问题了。
我们选择了宇宙,宇宙又创造了我们。这件怪事叫做“自指”或者“自激活”(selfexciting),意识的存在反过来又创造了它自身的过去!