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  有没有一个“真实”的世界?


  ——读曼吉特·库马克《量子理论——爱因斯坦与玻尔关世界本质的伟大争论》


  “第一次听说量子理论而没有被吓呆的人是不可能理解这个理论的。”  ——诺贝尔奖得主、丹麦物理学家尼尔斯·玻尔


  “(量子力学是)神秘的、令人捉摸不透的学科,我们谁都谈不上真正理解,我们只是知道怎样去运用它。”  ——诺贝尔奖得主、美国物理学家穆雷·盖尔曼


  量子力学是20世纪最伟大的科学成就之一。有了量子力学,从洗衣机到计算机、从移动电话到太空探索,所有这些东西才成为可能。是量子力学推动和造就了现代世界。

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  量子论是普朗克、爱因斯坦和玻尔创建的,量子力学是量子论的直接延续。由波尔和海森堡于1927年在哥本哈根合作研究时共同提出的哥本哈根解释,后来成为了物理学界公认的量子力学理论。哥本哈根解释包括玻尔的对应原理、海森堡的测不准原理、玻恩的波函数概率解释、玻尔的互补性原则,以及波函数的消失。


  然而,爱因斯坦终其一生,都在反对哥本哈根解释。他说:“这个理论有点让我联想到一个聪明过人的妄想症患者的幻觉体系,全是由一段段互不相干的想法拼凑起来的。”另一个与爱因斯坦一样坚定地反对哥本哈根解释的,是1933年的诺贝尔奖获得者薛定谔。


  根据哥本哈根解释,电子要么是粒子,要么是波,这取决于实验的类型。爱因斯坦则认为,为了替代光的粒子理论或光的波动理论,需要的是两个概念的综合。


  根据哥本哈根解释,在对电子进行观察或测量确定它的位置之前,电子根本不存在于任何位置;在它被测量之前没有速度或其它物理属性。在一次测量和下一次测量之间,在抽象的概率波函数以外,一个微观物体不存在。只有进行了观察或测量,它的可能状态之一才成为实际的状态,并且所有其它的可能状态的概率变为零。爱因斯坦则相信,在现实世界中,自然现象是按照自然规律呈现的,与观察者无关。他经常说,上帝不掷骰子。他承认,量子理论是可用的最好的理论,“是唯一的、能够从力和物质点的基本概念得出的理论”,但它“不是真实事物的完整的表达(而是对经典物理的量子修正)”。他说:“一个局限于统计规律的理论将是一个暂时的理论”。


  玻尔认为,在没有观察的情况下,客观现实并不存在。量子力学不承认有独立于测量设备的物理现实存在,“任何基本的现象,只有在它成为被观察的现象时才成为真实的现象”。而对于爱因斯坦来说,相信一个独立于观察者的客观现实的存在是探讨科学的最基本的前提。玻尔说:“认为物理学的任务是要找出自然界是什么的想法是错误的”,“物理学所关心的是对自然界我们能够描述什么,如此而已。”爱因斯坦则坚持:“我们所说的科学,其唯一的目的就在于确定事物的本质”,物理学是一种企图理解客观存在性的本质的努力,这种现实性独立于观察而存在。“我仍然相信可以建立一个现实世界的模型,也就是说,建立一个理论来反映出事物的本身,而不是仅仅只能反映出事件发生的概率。”


  玻尔曾评论说:“量子现象显然和经验相矛盾,如果不放弃连续性和因果关系就无法理解。爱因斯坦也许比别人更不愿意放弃这种想法……正是由于爱因斯坦的巨大成功,才使他固执地停留在过去。”确实,爱因斯坦的信念不可动摇,他坚定地认为客观世界是真实的,因果关系是存在的。他花了25年的时间,孤独地行进在自己的统一场寻求之旅!他想把广义相对论和电磁理论结合起来,将量子力学包括进去。他的梦想没有实现。“上帝把一切搞得支离破碎,没有人能把它拼凑起来。”1955年4月,爱因斯坦去世。


  爱因斯坦寻找统一场论的梦想遭到泡利(1945年诺贝尔奖获得者)的挖苦,那时,多数物理学家都嘲笑爱因斯坦。但后来,这个理论成为了物理学的一个神圣课题。


  1962年11月17日,玻尔去世。在他书房黑板上的最后一张图,是前一天晚上他画的爱因斯坦的光盒。他一个人还在独自与爱因斯坦争论。


  这场伟大的争论,以爱因斯坦的失败而告终。哥本哈根解释被牢固地确立为量子力学的正统。海森堡说:“量子力学确立了因果性的最后的败局”,相信在“感知的统计世界”背后还存在一个“真实世界”这种残存的信念毫无意义。发表于1964年的贝尔不等式为爱因斯坦的局域性观念敲响了丧钟,贝尔说,实验已证明“爱因斯坦的世界观是站不住脚的”。


  但量子力学没有告诉我们,量子世界在哪儿结束,日常的经典世界在哪儿开始,什么样的观察能使整个宇宙的波函数消失。


  究竟有没有一个独立于观察者的客观现实存在,有没有一个“真实”的世界?


  (这本书的翻译者为包新周、伍义生、余瑾三人。文字挺通顺,没有大的错误,小错误也不多。这在现在,颇为难得。)

梅森: 比起任何特殊的科学理论来,对人类的价值观影响更大的恐怕还是科学的方法。  
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共 0 个关于有没有一个“真实”的世界?的回复 最后回复于2014-12-17 15:28:12

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