4.2 又死又活的猫
当年薛定谔证明了矩阵力学和他的波动方程是一回事的时候,按道理量子力学两大宗派(哥本哈根学院派和波粒二象派)就应该握手言欢、皆大欢喜了。 但是,量子力学的神秘故事还远未结束。
哥本哈根学派听说薛定谔方程推导出了一模一样的波尔氢原子结构,激动万分,兴奋中立即特邀薛定谔到哥本哈根大学,与之详细交流量子之精妙。然而在长达十天“哥本哈根论剑”的漫长切磋中,尽管双方都非常投入努力,滔滔不绝,疲惫不堪,颇为有意思的是,双方竟然完全不懂对方在说些什么。
名门正宗的哥本哈根学院派,闲云野鹤的波粒二象派,虽然双方都倾慕于量子的魅力、虽然都极力完善量子力学大厦、虽然都是一等一的绝世高手,虽然都拥有人类最高的智商、虽然都拥有量子力学最高的学识、虽然都拥有科学领域最非凡的洞察力,但却并不能让他们双方形成共识,反而相互攻击更加严重,甚至到了双方血刃拼刺刀你死我活的地步。
双方激烈吵架的焦点集中于一个话题:“不确定性原理”
不确定性原理,是哥本哈根学派发家发达的法宝。
不确定性原理最初由在量子矩阵力学大师海森堡提出,他发现粒子的位置与动量不可同时被确定。一开始他以为是测量工具的影响造成的,所以刚开始也称‘测不准原理’。后来才发现‘不确定性’和测量与否毫无关系,它是量子系统最核心最本质的基础性质。
前面说过,“不完备性定理”告诉我们,可怜的严谨确定的经典数学逻辑并不完备万能。而“不确定性原理”对逻辑的打击更甚,量子态居然遮遮掩掩要靠不确定概率来解读?
“不确定性原理”还有一个软肋,它叫做原理,而不是定理。也就是说,“不确定性原理”的正确与否是无法严格证明的。所以它更容易遭到攻击。
哥本哈根学派发现,通过矩阵方式演算量子力学,不可避免会遇到随机性、概率性、不确定性。
但是,爱因斯坦、薛定谔的理论中,其量子力学与经典力学一脉相承,推导的过程和结果都是确定、肯定、必须的。
伟大的爱因斯坦致死也不认可不确定性。
爱因斯坦曾经无比愤慨说过,上帝怎么可能会掷骰子呢?
荒谬、荒唐
薛定谔对不确定性的攻击更加激烈,最荒唐的最著名的例子是一个叫“薛定谔猫”的。
这只由薛定谔先生创造出来的的猫,闻名遐迩,因为它同时又黑又白、又公又母、又胖又瘦,什么都有可能。在凡事皆有可能中,最奇怪的是它居然同时既死又活、又死又活、不知是死是活。
并且,它可不是星外的异形怪物,在薛定谔的实验里这完全是一只普通不过的小猫咪。
这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-锤子-毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬。按照这个实验,这只猫将处于一种活与不活的叠加态。
按照哥本哈根的解释,如果没有揭开盖子观察,我们永远也不知道此猫是死是活,它将永远到处于半死不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道此猫是死是活。此时,猫的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。
这与我们的日常经验严重相违。所以薛定谔挖苦说,要么死,要么活,怎么可能不死不活,半死半活,又死又活?
薛定谔这只猫咪引起了全世界的广泛争议,争议的结果是大家更加糊涂。只留下一大堆怪异的词汇、一大堆荒谬的怪论。
薛定谔猫吊诡实验是薛定谔专门设计来批驳打击哥本哈根学派量子态理论的诠释,他试图借此显露出描述量子态所需倚赖的矩阵理论存在瑕疵。
因为薛定谔方程是确定的,而矩阵力学则会出现不确定性。
每每说到此处,脑海中就想起屌丝典范周星星同学那招牌式的坏笑,嘿嘿嘿,当年薛定谔先生翘着二郎腿那得意笑声大概和周星星先生亦有一拼吧
**壹就是壹、贰就是贰,科学来不得半点含糊,否则不就和故弄玄虚的封建迷信活动不二了吗?**
如果不确定性的哥本哈根矩阵从此被打趴下也就罢了,偏偏非但如此,哥本哈根的弟子们仍然还是一个接一个地登上诺贝尔奖神殿。因为不管多么匪夷所思,矩阵力学推导的结果与实验验证总是高度吻合。所以尽管知其然不知其所以然,越来越多的诺贝尔物理大奖清楚告诉了大众这样的事实:哥本哈根矩阵经久不衰、不确定性原理永垂不朽!
看来,要想推翻矩阵力学的不确定性没那么简单。
但是,见鬼了
醒醒,慢点,既然薛定谔方程和哥本哈根学派矩阵都是表达同样的理论,为什么薛定谔可以自我标榜‘确定性’,哥本哈根学派理论却‘不确定’呢???
量子理论到底是确定的呢,或是不确定的呢?
头大了,晕