波粒之争——海森堡测不准原理

关于光的本性，粒子和波动两种理论300年来不断交锋，其间兴废存亡犹如白云苍狗，沧海桑田。从德布罗意开始，这种本质的矛盾成为物理学的基本问题，而海森堡从不连续性出发创立了他的矩阵力学，薛定谔沿着另一条连续性的道路也发现了他的波动方程。虽然这两种理论被数学证明是同等的，但是其物理意义却引起了广泛的争论，波恩的概率解释更是把数百年来的决定论推上了怀疑的舞台，成为浪尖上的焦点。而另一方面，波动说和微粒说的战争现在也到了最关键的时候。

1927年2月那个冬天，过去的几个月对于海森堡来说就像一场噩梦，越来越多的人转投向薛定谔和他那该死的波动理论，就连曾经支持他的严师玻尔也转向了他的对立面。海森堡满脑子都装满了大大小小的矩阵，还有他那奇特的乘法规则：pxq\=qxp

这说明了什么呢？难道说先观测动量p，在观测位置q，和先观测q，再观测p，其结果是不一样的吗？除非观测动量p这个动作本身，影响到了q的数值。关键就在这里了！观测！对于一个经典的小球，你要怎么测量它的位置呢？你必须看到它，就拿“看到”来说吧，你怎么“看到”一个小球的位置呢？总得有个光子从光源出发，撞到这个球身上再反弹到你眼睛里吧？关键是小球对于一个光子来说是一个庞然大物，光子撞到它身上就像蚂蚁撞到大象，对它的影响可以小到忽略不计。但是如果是电子呢？！

我们派遣一个光子去执行这个任务，好的，当它接触到这个电子的时候测量了它的位置，但是它给我狠狠地撞了一下之后，飞到不知道什么地方去了，他现在的速度什么的我可说不上来。因为光子剧烈的改变了它的速度，就是动量。我们把q测得特别准的时候，p的动量就变得无穷大，如果我们要了解一个电子动量p的全部信息，那么我们同时就失去了他位置q的所有信息，鱼和熊掌不可兼得，这就是海森堡测不准原理Uncertainty Principle。

有人提出通过降温，降到绝对零度，理论上原子就完全静止了，那时候动量就确定为零了。可惜，一方面，能斯特等人早就证明无法通过有限循环过程来达到绝对零度；另一方面，即使是达到绝对零度，我们的振子也不会完全静止，因为它仍然保有一个极小能量——半个量子的大小，你再也无法把这个内禀的能量消除。就像你银行里永远取不走的那半分钱。

动量p和位置q，这一对不共戴天的数据，一个在宇宙出现另一个就神秘的消失。然而海森堡还发现了另外一对类似的仇敌（宇宙中这样的似乎还有许多），那就是能量E和时间t。

在古人看来，“空”就是空荡荡什么都看不见，后来我们知道了看不见的空气中也有许多分子，“空”应该是指抽了空气的真空。再后来，人们发现原来真空中存在各种场，从引力场到电磁场。再后来，爱因斯坦的相对论告诉我们，就算是空间本身也可以像东西一样被扭曲，事实上引力只不过是它的弯曲而已（天体之间不是因为存在引力，使得小球被大球牵扯着，而是因为大球造成的空间弯曲更大，小球流向大球）。而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景：当t测得越准，E就越不确定。所以在非常短的一刹那间，真空中会出现巨大的能量起伏，它违反了能量守恒定律！它从一无所有中被创造出来，在我们未能察觉之前又消失在了另一世界，在宏观上坚守着能量守恒定律。