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 让上帝掷骰子吧


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2006-07-20

   

  撰文/唐云江

  20世纪初,众多天才的物理学家就创立了科学史上最具革命的理论——量子论。至今80多年过去了,量子论几乎渗透到所有的科学领域,取得了极大的成功,不断地改变着我们周围的世界,甚至我们的观念。没有量子论就不可能有半导体理论,也就没有今天的计算机、移动电话等一系列高新技术;没有量子论也就没有今天的天体物理学,也就不可能了解恒星的演化和宇宙的结构,什么中子星、黑洞大概也都是天方夜谭。尽管量子论被证明是个“有用”且十分有效的理论,但是量子论的“表现”过于怪异,对量子论的解释也过于“离奇”,违反了人们的普通常识,使许多人接受量子论遇到了障碍,即使科学家们一直没有停止过对量子论解释的争论。

  也许我们许多人还不完全懂得量子论,但很多人大概都听说过爱因斯坦的一句名言:上帝不掷骰子。早在量子论建立初期,以爱因斯坦为首的实在论科学家对量子论的完备性提出一系列的质疑,尤其对以玻尔为核心的哥本哈根学派的对量子论的“不确定性”解释更是不满,由此引发了爱因斯坦与玻尔之间关于量子论的大论战。其中最著名的是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的所谓“EPR实验”(EPR为这三个人名的字头)。这是一个思想实验,大意是,一个粒子衰变为两个向相反方向飞出的粒子,在我们没有观测之前,它们的状态都是不确定的,一旦观测了其中一个粒子,其状态就确定了,而另一个粒子无论距离多远,它的状态也就随即确定了。按照日常经验,这显然是不能成立的,但后来的真实实验证实了这样的“超光速”作用,这也就成为后来量子通信的理论基础。

  实际上,人们对量子论的诘难,甚至对哥本哈根解释的诘难都一次次被化解了,而且反过来更证实了量子论的可靠性,同时也增加了对哥本哈根解释的可信度。尽管如此,一些科学家仍不满意,一直在不断地寻找着“可接受的”解释,这使得对量子论的解释更加光怪陆离。与其说人们拒斥关于量子论的不可思议的解释,不如接受它们,承认它们是微观世界的常识,这样会增加对量子论的理解。

  有趣的是,给出量子论波函数描述(薛定谔方程)的薛定谔也坚决反对哥本哈根学派的解释。微观世界的不确定性承认就是了,谁让实验真的支持这种解释呢。但是,这样一来,我们日常的宏观世界发生连带作用而变为不确定了。于是薛定谔也设计了一个思想实验,把微观粒子的状态与一只猫的生死联系起来,这就是所谓的“薛定谔猫”。由此又演化出各种不同的消除“冲突”的理论,如“多宇宙”或“平行宇宙”理论,来避免矛盾的发生。量子论本来就很“怪异”,但似乎还没有完结,而且越来越“怪异”,世界似乎变得越来越模糊了。

  据说在1997年,在美国马里兰大学巴尔的摩分校召开了一次关于量子力学的研讨会,有人在与会者中间做了一次问卷调查,统计他们究竟相信哪一种关于量子论的解释。结果是,在四五种解释中,相信各种解释的都有一定的比例,还有相当数量的人不知道该相信哪一个。1999年,在剑桥牛顿研究所举行的一次量子计算会议上,又作了一次类似的调查,结果还是大同小异,而且一半以上的人不知道该信谁。专家尚且如此,何况我们一般公众了。

  但是我们还是要问,究竟哪种解释是正确的?或者有没有正确的解释?尽管如此,物理学家们还在创造出新的解释来。我们只能说,物理学家的想象力和创造力是非凡的。这自然也引起了哲学的思考:物理理论到底在多大程度上反映了大自然的“真实”,而不是物理学家们杰出的“发明”?

  无论如何,量子论本身取得了巨大的成功,无论怎样解释都不重要,我们只能接受它。对于公众,方便理解的解释就是好的解释。霍金曾说过,爱因斯坦错了,上帝不仅掷骰子,还掷到让人看不到的地方。既然人类拗不过上帝,就让上帝掷骰子吧。

    [《科学世界》]

 

 

 

 

 


 

   

 

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