量子“大战”

上帝掷骰子吗？量子物理史话

       量子力学的产生和发展或许是物理学史上最为波澜壮阔而又惊心动魄的一章了。量子力学不像经典力学或者经典电磁学那样，一经集大成后就已趋于完美、简单而令人叹为观止，而是在不断地质疑中发展，而又在每一步的发展都受到更大的质疑。量子论的作用是巨大的，几乎每个物理化学领域都因量子论的出现而焕然一新。量子论同时也是极具破坏性的，它毫不留情地摧毁了传统物理学的大厦，甚至改变了很多我们早已习以为常的观念。但这也是量子力学的魅力所在。

        量子论的整个发展史，就是天才们之间的血淋林斗争史。其中量子力学史话中最为吸引人的两部分就是光的本源之争和波粒二象性的本质之辩了。从牛顿和胡克的恩怨，到托马斯杨静待你的双缝干涉、泊松亮斑的证实，再到光电效应和康普顿效应的出现，再到海森堡和薛定谔的理论的对峙，一直到玻尔总结出波粒二象性，光的微粒说和波动说像是一对长久纠缠着的冤家，一次次想要否定对方，最后却发现自己也是依附着对方才能存在。

        光现象是古老的，但其本源却是如此的神秘，经过了三百多年的探索，经过一代代最聪慧的头脑的激荡于争辩，经历了牛顿的微粒说和麦克斯韦的经典电磁理论的建立和被打倒，才最后形成波粒二象性的硕果。这是一个螺旋式上升的过程，物理学家每往前一步，都需要极大的勇气。但这种曲折，是使得物理学更加引人入胜的原因所在。

光的波粒二象性

       另一段也同样精彩的历史则是波粒二象性的本质的猜想。单个电子是怎么穿过双缝的呢？电子既然又是波动又是粒子，我们为什么只能观察到其中一种状态，而不是叠加态呢？这个问题相当精彩，而它的解释，更是超出了常理而使人错愕。

        经典的哥本哈根解释认为，所有的事物都是处于一种叠加态，但观测的行为却会瞬间使叠加态坍缩，成为一个具体的实物粒子。这个理论是如此的荒谬，我们对于事物的观察竟然可以改变事物存在的方式，似乎将人的意识的影响从新拉回了科学界，实在让人不寒而栗。而继续往前推一步，在意识出现之前呢？这么一问，哥本哈根解释竟然也告诉我们，那时，整个世界都是叠加的，任何物体，竟然都可以以波的形式延伸到无穷。这种推论让人哭笑不得。但我们也不得不承认它可能是对的。

        而另一种解释，去掉了似是而非的叠加态，但是同样让人错愕，那就是多世界理论。它认为，物体并没有叠加，而是在每一次选择时都进入了不同的世界，电子会在一个世界里从左缝通过，在另一个世界里从右缝通过，而处于一个世界的我们，毫无疑问只能观测到一种情形。而整个宇宙包含了自诞生以来所有可能性的总和。那两个世界为什么不相互影响呢，这个理论也给出了一个相当巧妙的解释。

        一个世界包含的变量是无穷多个的，对应的则是无穷多维的空间，基本上都是垂直的，一个世界在另一个世界里没有投影，因此互相不影响。这种理论听起来很合理，但基本的观念相当荒谬。为什么一个微粒的选择竟然会导致整个世界的分裂，这的确有违常理。而且还有一个搞笑的推论，即有名的“量子自杀”。这甚至能推出意识永远不灭的结论，使得其宣扬者都不得不出面澄清。

       还有其它一些解释，也都在常识领域站不住脚，但在电子的尺寸上似乎又无可挑剔。这种深刻的矛盾，展现了量子世界的复炸和不可预测性。但这恐怕，也是量子力学最大的魅力所在吧。