美籍猶太裔物理學(xué)家、1965年諾貝爾物理學(xué)獎得主費(fèi)恩曼曾經(jīng)說過一句著名的話:“誰要是懂得量子力學(xué),那他就是真的不懂量子力學(xué)”。 費(fèi)恩曼因發(fā)明了量子力學(xué)里的路徑積分和費(fèi)曼圖,構(gòu)建了量子電動力學(xué)的新理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,他被稱為愛因斯坦之后最睿智的理論物理學(xué)家,他不懂量子力學(xué)? 不光是費(fèi)恩曼這么說,如果你上了大學(xué)要學(xué)量子力學(xué),老師會告訴你:“量子力學(xué)只要會算就可以了,自己回去慢慢去理解,不要問我為什么,因?yàn)椋乙膊恢罏槭裁?!?/p> 怎么這么奇怪?老師講了半天不知道為什么?獲得諾貝爾物理學(xué)獎的物理學(xué)家也不知道為什么? 那到底為什么那么多物理學(xué)大咖都說沒有人真正懂量子力學(xué)呢?關(guān)鍵是到目前為止,沒有任何一種理論可以用來揭示微觀世界粒子的詭異現(xiàn)象!為什么說詭異呢?因?yàn)檫@種現(xiàn)象顛覆了我們對任何事物都是客觀存在的這一基本邏輯的認(rèn)知! 單電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是量子力學(xué)的核心單個(gè)電子通過雙縫的時(shí)候也能自己與自己干涉,產(chǎn)生亮暗相間的條紋,說明單個(gè)電子是同時(shí)通過了兩個(gè)狹縫的,不然怎么會有干涉圖樣呢? 可是當(dāng)我們想觀測電子是如何通過狹縫時(shí),神奇的一幕出現(xiàn)了,電子只是通過了一條狹縫,并且干涉圖樣消失了! 這怎么回事呀,難道電子如何通過狹縫與我們是否觀測有關(guān)?電子是怎么知道我們在觀測它的?電子有思想? 對這個(gè)實(shí)驗(yàn)有多種理論解釋,誰也說服不了誰,主流的解釋有如下幾種: 哥本哈根學(xué)派以波爾為首,主要人物有波恩、海森堡、泡利、狄拉克等的哥本哈根詮釋被稱為量子力學(xué)的“正統(tǒng)解釋”。 他們認(rèn)為:在量子力學(xué)里,量子系統(tǒng)的量子態(tài),可以用波函數(shù)(粒子在某位置或處于某種運(yùn)動狀態(tài)的概率)來描述,測量的動作會造成波函數(shù)坍縮,原本的量子態(tài)概率坍縮成一個(gè)測量的量子態(tài)。 也就是說,不測量時(shí)電子處于位置、動量和自旋的疊加態(tài),而測量時(shí)只能得到一個(gè)確定的結(jié)果,或者說,不測量時(shí)電子表現(xiàn)出波動性,測量時(shí)就表現(xiàn)出粒子性! 這個(gè)解釋你認(rèn)同嗎?不測量就處于疊加態(tài)?測量就是確定態(tài)?電子怎么知道你有沒有測量的?所以薛定諤提出了一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn),就是著名的“薛定諤的貓”來反駁這一理論,難道沒有測量之前貓?zhí)幱诩人烙只畹臓顟B(tài)? 所以說,哥本哈根詮釋只是對微觀粒子的狀態(tài)進(jìn)行了看似合理的解釋,并沒有揭示其內(nèi)在機(jī)制!所以說服不了包括愛因斯坦在內(nèi)的部分物理學(xué)家。 多世界解釋量子力學(xué)的多世界解釋是由埃弗雷特提出的,他用一個(gè)宇宙波函數(shù)來整體描述被測量系統(tǒng)、測量工具和觀測者,將宏觀的物體也納入了量子體系中,觀測者的波函數(shù)會在每次測量之后發(fā)生分叉,宇宙波函數(shù)包含了疊加態(tài)的所有分支! 啥意思呀,這么繞,其實(shí)很簡單,就是平行世界,薛定諤的貓不用既死又活這么難過了,它有兩種情況:死和活,存在于兩個(gè)互不影響的平行宇宙中。如果在我們觀測者的世界中貓是死的,那在另一個(gè)平行宇宙中貓就是活的! 電子到底通過那個(gè)狹縫我們也不用糾結(jié)了,它在我們觀測的宇宙中如果通過了這個(gè)狹縫,那么在另一個(gè)平行宇宙就通過了另一個(gè)狹縫,在下一個(gè)平行宇宙中就通過了兩個(gè)狹縫,互不影響! 多宇宙解釋更不可思議!難道在另外一個(gè)宇宙中還存在另外一個(gè)你?多宇宙到底在哪兒?誰也不知道,所以說,這也只是對微觀粒子狀態(tài)的一種表象解釋,沒有深入本質(zhì),況且真實(shí)性也有待檢驗(yàn)! 隱變量理論隱變量理論認(rèn)為,量子力學(xué)不能描述客觀事實(shí)的確定性和定域性,所以是不完備的,肯定是沒有發(fā)現(xiàn)或者漏掉了一些非常重要的隱含變量,正是這些隱含變量,控制了微觀粒子的行為! 愛因斯坦是隱變量理論的主要倡導(dǎo)者,他很本不相信事物的客觀規(guī)律需要用概率函數(shù)來描述,他確信任何事都遵循某種客觀規(guī)律,一種完備的理論應(yīng)該是確定論而不是概率(或的關(guān)系)論,上帝是不會擲骰子的! 愛因斯坦、波多爾斯基、羅森提出了EPR佯謬來論證量子力學(xué)的不完備性,認(rèn)為量子糾纏的超距作用是不可能的,不過后來貝爾發(fā)表了貝爾定理,證明這個(gè)假設(shè)與量子力學(xué)的預(yù)測不相符,也就是說,隱變量是不存在的。 百年后我國科學(xué)家潘建偉和他的團(tuán)隊(duì)在青海做實(shí)驗(yàn)測量量子糾纏的作用速度得出的結(jié)論是:量子糾纏的作用速度至少是光速的4個(gè)數(shù)量級,通俗的說至少是光速的10000倍,這個(gè)實(shí)驗(yàn)也說明了愛因斯坦的EPR佯謬是不成立。 作為舊量子力學(xué)創(chuàng)始人之一的愛因斯坦和哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人的波爾那可都是量子力學(xué)的奠基人呀,這么偉大的物理學(xué)家都沒有搞清楚微觀世界粒子運(yùn)動規(guī)律的內(nèi)在機(jī)制到底是什么,不能相互說服,誰還敢說自己懂量子力學(xué)呢? |
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