作者:类星体
在索尔维会议的前三天时间里,受邀参会的四十名物理学家依次走上讲台,报告了自己近期的学术研究成果。近几年来,粒子物理学的进步可谓一日千里,所有参会的物理学家都为此感到欢欣鼓舞,会场里也充满了和谐的氛围。然而这种岁月静好的气氛并没有维持太久,当议程进入学术讨论环节之后,一股浓浓的火药味便再一次在会场上弥漫开来。
不得不说,从第五届索尔维会议开始,爱因斯坦等人与哥本哈根学派的较量就一直是会议的焦点话题。虽然第六届索尔维会议的主题是“物质的磁性”,爱因斯坦和玻尔的讨论甚至都不在会议的正式议程之内,但那次会议的节奏还是被这帮善于抢戏的家伙带歪了,导致21世纪物理学界在回忆起第六届索尔维会议时,都只记得爱因斯坦和玻尔在“爱因斯坦光盒子”思想实验上的精彩攻防战,至于“物质的磁性”这一会议主题,反而差不多被后人淡忘掉了。
随着第七届索尔维会议的议程进入第四天,爱因斯坦、薛定谔等人和哥本哈根学派的第三轮较量也正式开锣了!相比此前的两次会议,这次爱因斯坦和薛定谔的准备显然更加充分,再加上有海伦娜悄悄输送的“量子猫”当底牌,两位大神显得底气十足,从一开始他们就将攻击的矛头指向了哥本哈根学派最大的软肋:量子-经典的过渡问题。
我们知道,哥本哈根学派的诠释只适用于微观的量子世界。在这个微观世界里,有叠加,有干涉,还有不确定性。但是我们所熟悉的宏观世界里并没有这些,宏观世界里的一切都需要服从经典的物理定律。宏观世界里的人在同一时间点上,是不可能既在操场、又在教室、还在图书馆的。宏观世界里的人也绝不可能冲向一堵墙,然后毫无阻碍地穿过去。毕竟这不是《哈利·波特》的魔法世界。
然而问题来了,微观的量子世界是到底怎样过度到宏观的经典世界的?毕竟我们的宏观世界也是由微观粒子组成的,为什么微观世界的规律到了宏观世界就不适用了呢?
对于这个问题,哥本哈根学派的解决方案显得非常简单粗暴。作为哥本哈根学派的主帅,玻尔为此折腾出一套“对应原理”。在这一原理下,在原子范畴内的现象与宏观范围内的现象可以各自遵循本范围内的规律。简单点说就是微观的归微观,宏观的归宏观;量子的归量子,经典的归经典。
哥本哈根学派的另一员大将海森堡则深信存在一条边界,边界的一边是宏观的、确定的经典世界,另一边则是微观的、不确定的量子世界。但是你要问这条“海森堡边界”在哪里,海森堡会笑眯眯地告诉你:“这条分界线是由我们所研究的问题本身的性质决定的,但物理过程中不应该有不连续性,因而这条线在什么位置就有着完全的自由度。”也就是说这条“海森堡边界”在哪里本身也是不确定的,或者说海森堡自己也不知道。
哥本哈根学派对量子-经典的过渡问题的回答,说得通俗一点,就是玻尔认为连续的物理世界可以被切割成完全不同的两部分,所以就把刀递给了海森堡,让海森堡负责下刀。海森堡相信存在一条边界可以让他完美地将两个世界分割开来,但他也不确定该从哪里下刀,只说下刀的位置应该由所研究的问题的属性决定,但具体怎么决定,他也不确定。总之海森堡不愧是提出不确定性原理的大神,在他那里,不确定性可治百病,不确定性能解千愁,如果一个不确定解决不了问题,那就再加几个不确定……
哥本哈根学派的回答当然不能让爱因斯坦、薛定谔等人满意。总不能你说存在这条边界就存在这条边界啊。这条边界为什么存在?不知道。在哪里存在?不知道。以怎样的方式存在?还是不知道。海森堡还说什么由于物理过程是连续的,所以边界的位置也应该是自由的,你看看这说的像是人话吗?
虽然哥本哈根学派的这种诠释听起来像是在耍流氓,但每当爱因斯坦和薛定谔提出量子-经典的过渡问题时,哥本哈根学派总会用这条“海森堡边界”来搪塞。毕竟虽然哥本哈根学派证明不了“海森堡边界”的存在,但爱因斯坦也不能证明这条边界不存在。况且哥本哈根学派还有实验证据背书:所有的实验结果似乎都确凿无疑地显示,微观世界的现象的确和宏观世界遵循着截然不同的规律。
我们回到此次会议的会场上,爱因斯坦、薛定谔等人与哥本哈根学派的玻尔、波恩、海森堡等人的论战还在激烈地进行着。
在座的很多人都不是第一次参会了,对于爱因斯坦和玻尔等人的那副德行自然也是心知肚明的,所以每当这两拨人讨论起这个话题的时候,参会人员中的中间派都会自觉地坐到会场周围的位置上,而将会场的中央区域让出来,供他们面对面地交锋。一心充当吃瓜群众的海伦娜自然也和其他的中立派一样,坐到了会场的旁边,她觉得自己现在的心态就有点像上辈子在街头围观两拨小混混互殴,颇有点看热闹不嫌事大的感觉。
不出意料,当量子-经典的过渡问题再一次被爱因斯坦提出来时,玻尔依然颇为淡定地用“对应原理”回应,海森堡也旁边边用他的“海森堡边界”附和着,在他们看来,爱因斯坦的这次进攻无非就是车轱辘式的陈词滥调,并没有什么新意。哥本哈根众将可能没有注意到薛定谔脸上浮现出的那一抹邪魅的笑容。
正当玻尔还在自信满满的时候,薛定谔站了起来,他扶了一下自己鼻梁上的那副圆框眼镜,冲着正在不远处看戏的海伦娜笑了笑,海伦娜也用双手在胸前对薛定谔偷偷比了一对大拇指,她的意思是:“快上吧,老薛,带上你的小猫!我可是很看好你的哦!”
第一百二十九章 旗开得胜
“在你们看来,宏观世界和微观世界各自遵循着自己的物理规律,而且还有一条无形的边界线将这两个世界分割开来,是这样的吗?”从海伦娜那里收回视线,薛定谔将自信的目光投向坐在对面的几位哥本哈根学派的核心人物,随即有用带着戏谑的语气说:“你们现在放弃你们的那一套谬论还来得及,我想在座的诸位是不会笑话你们的。”
听了薛定谔的这番挑衅,玻尔忍不住和坐在他身边的海森堡对视了一眼,在他看来薛定谔今天的状态好像有点反常,这种反常让玻尔心中忽然生出一丝不安来。然而作为哥本哈根学派的灵魂人物,玻尔是不可能在这个时候退让的,如果他连这点理论自信都没有,那么哥本哈根学派也不可能有今天的繁荣景象。
“是的。”玻尔回答,他勉强按下了心头的那一丝不安,将哥本哈根学派关于量子-经典过渡问题的阐释又重复了一遍,并最后总结道:“量子规律不会去打扰宏观世界,但微观世界也请经典物理学走开。”玻尔话音刚落,薛定谔就拍着手掌站起来说道:“很好,玻尔先生可真是勇气可嘉。不过我的一个朋友帮我设计了一个思想试验,我觉得这个思想实验非常有挑战性,不知哥本哈根学派的理论敢不敢接受挑战?”
“薛定谔先生请把你的思想实验说出来吧,真理是不会害怕思想试验的检验的。”玻尔微笑着回答道,对于思想实验的检验,他是不排斥的。事实上,在上一届索尔维会议上,玻尔正是依靠对爱因斯坦的“光盒子”思想实验的巧妙回答,一举坐稳了哥本哈根诠释在量子物理学上的江湖地位。因此,玻尔认为现在哥本哈根的理论体系虽然还远远达不到完美无缺的程度,但也不会惧怕任何思想实验的挑战!
看到玻尔一脚踏进了自己事先准备好的陷阱,薛定谔像一只准备捕猎的猫科动物那样舔一下自己的嘴唇,然后才开始慢条斯理地阐述起先前海伦娜提供的思想实验:“把一只猫关在一个不透明的盒子里,并且在盒子里设置以下装置:在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质,这些放射性物质在一小时内有一半的概率至少有一个原子衰变,当衰变发生,盖革计数管就会放电,并通过继电器控制锤子打碎一个装满氰化氢的烧瓶。”
说到这里薛定谔故意停顿了几秒钟,然后一抹讽刺的笑容爬上了他的嘴角:“现在,请玻尔先生用你的理论向大家解释一下吧,在我们打开盒子之前,盒子里面的猫处于什么状态?死态?活态?还是既死又活的状态?”
见老薛如此威武霸气,海伦娜在心里给薛定谔点了个大大的赞,然后又偷偷向着哥本哈根学派的席位那边看去,只见此时哥本哈根“三剑客”的脸色精彩极了!看吧:玻尔的脸是绿得发蓝,海森堡的脸是白得发青,波恩的脸是红得发紫,多种不同的色彩和脸庞交相辉映,共同绘就了一幅生机盎然的美丽图景,在这个萧瑟的深秋里给大家带来了温暖的春意!可惜没有彩色摄影机记录下这历史性的一刻。
海伦娜一边强忍着不让脸上的笑意太过明显,一边回头扫视了一圈会场上的其他人。只见即使没有卷入这场争端的旁观者,此刻也都悄悄坐直了身体。所有人的脸上都露出一副兴致勃勃的看戏神情,显然眼面前的这个物理学年度大瓜充分吊起了大家的胃口!
而此时哥本哈根学派那边就像被女巫施加了失声魔咒,再也没能蹦出一句反驳薛定谔的话语来,看着哥本哈根学派众人那副吃瘪的样子,爱因斯坦嘴唇上浓密的胡须都快要掩盖不住他嘴唇翘起的弧度了。薛定谔则非常潇洒地用手掸了掸自己的衣袖,好像哥本哈根的那一套理论只不过是粘在他衣袖上的尘埃一样。
直到当天的议程结束,哥本哈根学派依然没有找到对付这只猫的办法,走出会场的时候,爱因斯坦和薛定谔大步流星地走在最前面,海伦娜屁颠屁颠地跟在后面。玻尔几次从后面追上爱因斯坦,涨红着脸似乎想开口说些什么,但到最后也没说出一个字来。他这副状态让海伦娜这个始作俑者都不禁生出几分同情来。很显然,这只量子猫给玻尔带来的麻烦比三年前的“爱因斯坦光盒子”要大得多。
“哈哈哈哈,今天简直笑死我了。阿尔伯特,你看到了没,玻尔的表情就像生生吞下了一只活苍蝇!”海伦娜等三人刚一回到住处,薛定谔就卸下了会场上那副虽然犀利但不失温文尔雅的马甲,毫无形象地仰天大笑起来,好像要把哥本哈根学派这几年来给他造成的重重憋屈统统释放出去一样。
“说得没错,海伦娜这次可是立了大功了!只是这么一来,今天晚上哥本哈根的那三个活宝怕是要睡不着觉喽,海伦娜的猫那喵喵的叫声会一直在他们的耳朵里回响的。你说是不是啊?海伦娜小姐。”爱因斯坦一边问,一边很有默契地和薛定谔一人一边靠在客厅靠阳台的沙发上,又很有默契地拿出各自的烟斗。
面对爱因斯坦的提问,一直充当小跟班的海伦娜一边连连点头称是,一边满脸谄媚地帮着两位大佬将烟丝点燃。然后说了句:“恭喜二位大叔今日旗开得胜!你们慢聊,我就不打扰两位叔叔的思路啦,明天见哦!”便退出了爱因斯坦和薛定谔的房间。准备关上房门的那一刻,海伦娜还能看到袅袅上升的烟圈从两位大佬的嘴里吐出来。“真是神仙一样的人物啊。”海伦娜一边想一边帮他们关上房门。
当天晚上,看了一天戏的海伦娜睡得很香甜。不过如果海伦娜知道有一个大坑就在不远处等着自己,估计是会夜不能寐的。与以前她填的的那些坑有些不同的是,这次的坑纯粹是海伦娜自己挖出来坑自己的。
第一百三十章 大神害我
在上个位面中,科学家霍金在陈述自己对“薛定谔的猫”这一问题的见解时,曾经说过一句很有名的戏言:“我一听到薛定谔的猫,就会去拿枪!”作为困扰了几代科学家的物理神兽,“薛定谔的猫”果然不是那么容易被打败的。在接下来的几天时间里,面对爱因斯坦和薛定谔的轮番叫阵,以玻尔为首的哥本哈根学派众人却在营门外高高挂着“免战牌”,一直没有正面回答薛定谔的问题。
看这玻尔、波恩和海森堡那一日比一日通红的眼睛和一日比一日青黑的眼圈,海伦娜这个始作俑者都不禁有些同情起几位哥本哈根学派的大神来了。不难想见,自从那天薛定谔扔出“量子猫”的思想实验后,这三位大神就再也没有睡过一个安稳觉了。毕竟,他们三人作为整个学派的支柱人物根本无从回避“量子猫”的问题,但如果他们一直当鸵鸟,不对这个思想实验做出有力回应,那么刚刚建立起来的哥本哈根理论体系就面临着分崩离析的危险!
时间在海伦娜不嫌事大的看戏中过得飞快,第七届索尔维会议的最后一天很快就到来了。之前几天里一直当忍者神龟的玻尔终于回应了薛定谔的问题,他颇有些委婉地说道:“在打开盒子的瞬间,弥漫在盒子中的波函数坍塌,波动力学方程可以预言所有可能性。”
听了玻尔的这番言论,台下的海伦娜不由得轻叹了一口气,本位面的玻尔还是走上了上个位面他曾经走过的道路。
原来,为了防止哥本哈根的理论体系被这只该死的小猫击溃,玻尔不得不选择断臂求生。他舍弃了之前哥本哈根学派用来分割宏观世界和微观世界的“对应原理”和“海森堡边界”,承认盒子里的猫在未被观察时就是处于既死又活的状态。
换句话说,从这一刻开始,倔强的玻尔干脆一把推倒了此前自己和海森堡等人苦心构筑的量子边境城墙,大大方方地声称微观粒子不确定可以导致宏观事物的不确定,从而使自己的理论适用范围拓展到原本由广义相对论所统治的经典物理领域。
玻尔的这招以攻为守,无疑会自然而然地导出这样一个不可思议结论:你不观察时,宇宙只是叠加的波动而已;只有当你观察了,宇宙才化为确定的世界出现在你面前!也就是说,是我们的观察造就了宇宙的真实存在!用中国明代心学家王阳明的话来说就是:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。”
在上个位面中,玻尔的这种近乎唯心主义的诠释让坚持“实在论”的爱因斯坦和薛定谔完全没有办法接受。爱因斯坦对此有一句名言:“当你不看月亮的时候,它还在吗?”薛定谔则表示小爷我不想再和哥本哈根的那帮傻瓜们对话了,那简直是拉低小爷的智商,从今以后咱转行研究生物去也。然后这个任性的家伙就真的跑到生物学的地盘上开宗立派去了,在生物学领域薛定谔提出了“负熵”的概念,一手创立了分子生物学这一重要分支学科,当然这是后话了。
“也就是说,玻尔先生认为在我们未开箱观察时,箱子里确实存在一只死活叠加的猫?”爱因斯坦一字一顿地问道。对于玻尔的这种新诠释,爱因斯坦显得胸有成竹,显然在和薛定谔的私下讨论中,他们已经找到了应对的方法。
爱因斯坦和薛定谔能提前考虑到玻尔的这种应对,其实也是海伦娜的功劳。当初在爱因斯坦家中提出“量子猫”的思想实验之后,海伦娜就帮两位大神将哥本哈根学派所有可能的诠释统统梳理了一遍,相当于将敌方所有可能的部署提前透露给了两位大神。
由于海伦娜这些天没有去打扰爱因斯坦和薛定谔的讨论,所以并不知道两位大神这些天具体商量出了什么样的反击策略。但看着此刻两位大神脸上自信满满的神色,海伦娜就知道他们在这个问题上绝对是有备而来的!一想到马上又有好戏看了,海伦娜就感到浑身的狗血都在沸腾,她在心里悄悄为自己点了一个赞,觉得自己给两位大神提前泄题的做法真是太机智了。
“是的,你未打开盒子观察时,猫就是处于生死叠加状态。更确切一点说,此时的猫只是弥散在盒子里的波函数。”玻尔坚定回答道,这个时候他没有任何退缩的余地。
“好,非常好。”对于玻尔的回答,爱因斯坦也不生气,他笑眯眯地转过头来,大喊了一声:“海伦娜·冯·塞克特!”
“到!”忽地听到有人喊自己的名字,还沉浸在自我欣赏中的海伦娜猛然一个激灵,然后就像前世在课堂上神游时突然被老师点到名字一样,一边大声答“到”,一边条件反射似的站了起来。海伦娜的蠢样子把会场上的众人都逗得哈哈大笑起来,醒悟过来的海伦娜则涨红了脸,恨不得找个地缝钻进去。
“不瞒大家说,海伦娜小姐正是我们的那位朋友,也是‘量子猫’实验的最早提出者。”就在海伦娜还在为自己在全体大神们面前出洋相而哀悼的时候,爱因斯坦又发话了:“海伦娜小姐作为这个思想实验的提出者,应当不会缺乏为科学献身的精神。我和埃尔温商量过了,决定在你的思想实验的基础上进行一点小小的改动,将你和猫一同关在盒子里去观察猫的死活,塞克特小姐觉得这个主意怎么样?”
“我……”目瞪口呆的海伦娜还没来得及说出一句话,一边的薛定谔又插嘴了,这家伙显然是早就和爱因斯坦串通好了的:“不说话就当默认了,看来海伦娜小姐很乐意担任这个工作,大家别担心,为了保护海伦娜小姐的安全,我们会在把她关进去之前给她一个防毒面具的。”
爱因斯坦对薛定谔点了点头,又接着说道:“我可以用名誉向大家保证,海伦娜小姐绝不是一个动物保护主义者或者爱猫人士,在全部的实验过程中,她只在那儿静静地观察,不论猫死还是活,海伦娜小姐都不会采取任何对实验的干涉行为。”
“现在请玻尔先生告诉大家,在我们没有打开箱子之前,猫是死的还是活的?或者说海伦娜小姐看到了猫死还是猫活?”爱因斯坦抛出了最后的问题,然后悠闲地坐了下来。留下陷入沉思的哥本哈根阵营以及站在那里满脸懵圈的海伦娜。
大神们要害我……终于反应过来的海伦娜在心中发出一声没有人听得见的哀嚎。
第一百三十一章 高兴早了
咬着牙坐回自己的座位上,海伦娜用可以杀人的眼神对爱因斯坦和薛定谔丢出一连串的飞刀,然而心情大好的两位大神似乎根本没有感觉到到海伦娜目光中的愤怒,其中爱因斯坦还非常顽皮地对海伦娜这边吐了一下舌头。看到爱因斯坦这个可以收入后世表情包的鬼脸,海伦娜的小脸再一次被气得鼓成了河豚状。唯一能让海伦娜感到稍稍安慰的是,现场被气成河豚的不仅仅是自己,还有哥本哈根学派的三人组。
在海伦娜的记忆中,爱因斯坦刚才提出的问题,在上个位面中其实也有类似的版本,这就是著名的“魏格纳的朋友”思想实验。这一实验构想的雏形由休·埃弗雷特于1956年最早提出,五年之后,著名物理学家魏格纳的改进并重提了这一构想,从而让这一由“薛定谔的猫”发展而来的思想实验变得广为人知。可能是因为海伦娜带来的蝴蝶效应,本位面这一加强版“量子猫”思想实验竟然比上个位面早出生了二十多年!
见哥本哈根三人组无人出马应战,薛定谔得意洋洋地站了起来,语气里的嘲讽意味相比几天前又浓重了几分:“对于在盒子外的我们来说,如果我们把海伦娜小姐和猫看作一堆符合物理和化学规律的物质组合的话,那么按照玻尔方才的论调,没有被我们观察的现实不是现实,在我们打开盒子之前,猫应该处于死活叠加的状态,而海伦娜小姐应该处于‘看见猫死’和‘看见猫活’的精神分裂状态。”
“同样按照玻尔方才的逻辑,如果我们把海伦娜小姐看作观察者观察者,那么她的观察将使得波函数坍缩,从而使得猫的死活处于确定状态,当一个小时后,我们将海伦娜小姐从盒子里放出来时,她必然会坚定告诉我们,她没有感受到精神被分裂的迹象,在我们打开盒子之前,猫的死活已经确定无疑了。”
“现在矛盾出现了,海伦娜小姐的感受和我们的理论预言明显冲突了。请问玻尔先生,盒子外的我们和盒子里的海伦娜小姐,谁是对的?谁又是错的?”薛定谔轻蔑地扫视了哥本哈根三人组一眼,提出了最后的问题。爱因斯坦和薛定谔的新问题让哥本哈根三人组的头上冒出了冷汗,这个问题显然再次打中了哥本哈根学派的软肋,它所针对的依然是哥本哈根理论体系中的二元对立问题:决定论的波函数演化和观察导致的波函数突然坍塌之间存在矛盾。
如果事实确实像哥本哈根学派所说的那样,是观察者的观察导致波函数的坍塌,那么客观事物与观察者的观察之间,就必然会存在一条量子-经典的分界线。由于哥本哈根学派的理论无法提供这条边界线的确切位置,当我们以不同的观察者为坐标系时,就必然导致对这条边界线位置的不同解释,于是矛盾就出现了。
“魏格纳的朋友”这一思想实验的精妙之处就在于,无论哥本哈根学派的拥护者们怎么在客观事物和观察者之间闪转腾挪,矛盾都会像跗骨之蛆一样死死地缠上来。任你将观察者定为箱子外的人也好,定为箱子里的人也好,定为那只猫咪也好,定为盖革计数器也好,只要你认为是观察导致了波函数突然坍塌,这个矛盾就不可能消除!而如果否认观察导致波函数坍塌,整个哥本哈根理论大厦也就完蛋了。哥本哈根学派的再度失声让爱因斯坦和薛定谔更加得意起来,如果不是场合不对,这会儿他们估计已经准备打开香槟庆祝胜利了。
然而在海伦娜看来,爱因斯坦和薛定谔或许高兴得太早了。这一次爱因斯坦和薛定谔确实是把哥本哈根学派打得狼狈不堪,也让哥本哈根学派的漏洞暴露在了所有人面前。但是想要打败哥本哈根学派,光靠抨击对方的缺点肯定是不够的,你必须拿出一套更有说服力的理论来取代它,而这正是爱因斯坦所缺少的。
我们知道,作为量子力学的主要奠基人,爱因斯坦和薛定谔所反对的并不是量子力学本身,而是反对量子力学的哥本哈根诠释。那么对于量子力学,爱因斯坦自己的诠释又是怎样的呢?我们通常将爱因斯坦的量子力学诠释称为定域性隐变量诠释。这个诠释的大体意思就是粒子的行为并不存在任何不确定性,也不存在任何超视距的物理作用。我们之所以会觉得粒子的行为存在不确定,仅仅是因为有一个“隐变量”尚未被我们发现而已。
遗憾的是,后世大量的实验已经证明了贝尔不等式不成立,也就是说,除非我们否定自由意志的存在,否则定域性和实在性就是不能共存的,这基本上判处了爱因斯坦的理论死刑,因为爱因斯坦的理论恰恰是建立在定域性和实在性这两个前提之上的。一言以蔽之,哥本哈根学派对于量子力学的诠释固然是漏洞多多,然而爱因斯坦的定域性隐变量诠释问题更大!
这就好比爱因斯坦努力向世人证明了玻尔建造的量子力学房子地基沉降、墙体开裂、屋顶漏水。而玻尔造的房子也确实存在这些问题,于是大家问爱因斯坦是否有更好的选择。爱因斯坦自信满满地告诉大家有,于是将大家带到一间倒塌得只剩下几堵断壁残垣的废墟前,告诉大家:这是我给你们准备的新居,名叫定域隐变量诠释,大家快住进去吧。
老天爷!玻尔造的那幢房子虽然质量不行,四处漏风漏雨,但加固一下梁柱,修补修补屋顶还能凑合着住进去,爱因斯坦你管这堆废墟叫房子?你这是在逗我们玩是吧?后来在爱因斯坦的废墟上,玻姆通过放弃定域性完善了导航波理论,将隐变量的房子又重新盖了起来。隐变量的房子总算能住人了,但爱因斯坦还老大不乐意,原因是玻姆放弃了定域性,没有完全采用经典物理的传统工艺造房子,爱因斯坦理想中的房子可是必须得百分之百采用经典的传统工艺建造的……
总之,在海伦娜看来,未来一百年里,人类都很难拿出真正完美无缺的量子力学诠释,诸多不完美的诠释都是在比烂。谁的漏洞比别人少,谁对实践结果的解释更有说服力,谁就能获得更多的认同!
爱因斯坦如果拿不出比哥本哈根学派更有说服力的诠释,光是一味批驳哥本哈根学派的漏洞是不可能真正打击到哥本哈根学派的统治力的。就像日心说成型之前,地心说的漏洞再多,天文学家们也只能将就着用,哪怕要在行星轨道上加上几十个本轮来描述其运动轨迹,天文学家也不敢放弃地心说,毕竟用不完备的理论总比没有理论可用要好得多。
第一百三十二章 独树一帜
爱因斯坦和薛定谔提出的类似于上个位面“魏格纳的友人”的思想实验,让哥本哈根学派再次陷入了进退维谷的境地,更让玻尔感受到了来自这个世界深深的恶意。这个思想实验的“恶毒”之处在于:在哥本哈根诠释的框架下,想要在逻辑上做到自洽,唯一的办法就是承认观察者的“意识”对波函数的坍缩有着决定性的作用。事实上,上个位面中,日后魏格纳和冯·诺依曼等物理学家就是这么做的,他们主张波函数是在“意识”中坍缩的。
此前玻尔虽然一再强调观察者的作用,但对于观察者的“意识”问题,玻尔是一直尽量避免讨论的。这是因为玻尔深深地明白将“意识”这个不属于物理世界的概念引入到物理世界,是一件多么危险的事情。
想象一下吧,如果承认是观察者的“意识”导致了波函数坍缩,也就意味着在第一个有“意识”的生物出现之前,宇宙只不过是一团概率云,直到宇宙中第一只有“意识”的生物出现,它看了宇宙一眼,宇宙才在它的“意识”中坍缩成了确定的样子!如果真是这样,那么那第一只有“意识”的生物又是如何从一团概率云中诞生的呢?
正当哥本哈根学派一筹莫展,爱因斯坦和薛定谔洋洋得意的时候,一直充当听众的会议主持人郎之万忽然开口说话了:“大家争论了这么久,也都累了,为什么不稍稍休息一下,顺便听一听塞克特小姐对这个问题的看法呢?毕竟塞克特小姐才是这个思想实验的提出者。”
“海伦娜小姐的意见还用得着说吗?当然是站在我们这一边的啦,我说得没错吧?海伦娜小姐。”爱因斯坦对海伦娜挤了挤眼睛。
“我的确不赞成哥本哈根学派的诠释。”海伦娜站起来,缓缓地但是坚定地说道:“为了解释所谓的波函数坍缩机制,哥本哈根诠释不得不将难以精确定义的‘观察’乃至‘意识’引入到理论中来,也就是说哥本哈根诠释的理论大厦其实是建立在一个无法证伪的假设之上的,这不是一个真正完备的科学理论所应该具备的素质。”
听了海伦娜抨击哥本哈根学派的话,爱因斯坦和薛定谔脸上都浮现出会心的笑容,但是下一秒,海伦娜的矛头就对准了他们:“不过我同样不赞成爱因斯坦叔叔和薛定谔叔叔的定域性隐变量诠释,我想,它或许比玻尔叔叔的诠释还要更糟糕一些!”
必须说明一下,拳打哥本哈根,脚踢爱因斯坦并不是海伦娜的本意。被爱因斯坦拉下水之后,海伦娜觉得给爱因斯坦和薛定谔递出“量子猫”这柄刺向哥本哈根诠释的利剑的自己,已经不太可能和哥本哈根学派达成和解了。但是她也没办法去赞成爱因斯坦的定域性隐变量诠释,毕竟后世的科学实践已经基本证明了此路不通。如果要坚持隐变量诠释,就必须像大卫·玻姆的导航波理论一样放弃定域性,而爱因斯坦一直是坚决反对放弃定域性的。
“哦?”第一次听到海伦娜如此明确地反对自己的隐变量诠释,爱因斯坦显然有些始料不及,他稍稍愣了一下,但下一秒钟他就不以为忤地笑着说道:“看起来我们的海伦娜小姐也是很有主见的嘛,有什么观点不妨说出来让大家听听。”
“既然阿尔伯特叔叔如此抬爱,那海伦娜可就献丑了,有什么说得不对的地方,还请各位叔叔阿姨多多指教。”海伦娜走上前台,对全场深深鞠了一躬。
这里海伦娜之所以要加上“阿姨”两字,是因为参加这次会议的除了自己之外,还有另一位女性:玛丽·居里,也就是我们常说的居里夫人。不过如果历史没有大的变动的话,这将会是居里夫人最后一次出席大型学术会议。上个位面中,参加完第七届索尔维会议后不足九个月,这位伟大的女科学家就因长期接触放射性物质引发的恶性贫血逝世了。不过此时的海伦娜已经没有时间为居里夫人的命运哀悼了。
“我想大家已经看到了这些天来哥本哈根诠释所面临的尴尬。”海伦娜说:“在我看来,之所以会产生这种尴尬,其症结就在于在哥本哈根理论体系中,量子世界的波函数必须‘坍缩’才能转化为我们眼中的经典世界,为了解释这个该死的‘坍缩’,哥本哈根学派不得不引入一个外部的观察者,来使这种坍缩得以完成。”
“这种做法的不良大家已经看到了,会产生一系列让人啼笑皆非的推论。如果我们继续在哥本哈根的框架里打转的话,我估计要不了多久,就会有人宣称波函数是在意识中坍缩的了。那时他估计又得伤脑筋宇宙中第一个意识是如何在不确定的波函数中诞生的了,甚至更进一步,意识能否脱离物质世界这种问题,都会被拿出来讨论。”
海伦娜的话让台下传来一片爽朗的笑声,只有哥本哈根学派的几位代表人物没有笑,因为海伦娜的话正好点出了他们深藏在内心深处的恐惧:哥本哈根诠释如果再这么推演下去,过去几个世纪以来,被哥白尼赶出宇宙中心的人,又要以灵魂的形式回到宇宙中心了。
“可以说,哥本哈根诠释中莫名其妙的波函数坍塌,就好比在一位绝代美人脸上划出丑陋的伤疤,使得整个理论的魅力大打折扣。要解决波函数突然坍塌所带来的矛盾,我们必须承认波函数从未坍塌,我们必须承认没有独立于量子世界之外的观察者,我们必须承认世界只遵循一套普适的规则,我们必须承认所谓的量子-经典边界从未存在!”
“现在如果我们能不鼓起勇气,做出最惊世骇俗的假设,我们将注定永远被可笑的波函数坍缩所诅咒,物理学将永远在意识和物质的狭缝中困顿不前!”海伦娜的声音在会场上回荡:“全世界的物理学家们,行动起来!在这个过程中物理学失去的将只是锁链,而获得的将会是整个世界,乃至无数世界!”
第一百三十三章 石破天惊
我们知道,德国物理学家普朗克于1900年首次提出了“能量量子化”的概念,这一概念的提出标志着量子力学这一全新的物理学研究领域的诞生。量子力学诞生后,随着越来越多的神奇的量子现象被发现,科学家们很快就既忐忑又兴奋地意识到,用过去描述宏观世界的物理模型去解释微观世界的量子现象是行不通的。
为了定义量子世界的性质和行为,科学家们不得不构建全新的理论模型,于是各种不同版本的量子力学理论便如同雨后春笋一样诞生了。经过一百多年的大浪淘沙,在海伦娜穿越之前的21世纪,依然广为人们所接受的量子力学流派大致上有三种,分别是哥本哈根诠释、广域隐变量诠释以及多世界诠释。当然,以上这三大流派的划分只是一种非常粗线条的归类,因为即使在每个诠释流派的内部,不同学者在理论模型的具体表现形式上也有很多差异。
对于这三大量子力学理论流派的相互争鸣,如果说穿越前的海伦娜还抱着一种无所谓的摇摆态度的话,那么穿越后的海伦娜已经变成了一个多世界诠释的铁杆支持者。这不仅仅是因为在她穿越前的二十一世纪,多世界诠释已经压倒其他两种诠释,成为学界认可度最高的量子力学理论,更是因为作为一个坚定的唯物主义者,海伦娜需要为自己的穿越寻找一个稍微合理一些的科学解释,结合了退相干理论的多世界诠释正好满足了海伦娜的这种心理需要。
“我认为任何孤立系统都是严格按照薛定谔方程演化的,而且按照薛定谔方程演化的并不是什么虚无缥缈的概率云,就是宇宙本身的真实状态本身!”在坚定了自己多世界诠释的立场之后,讲台上的海伦娜一语惊人。虽然此时竖起多世界诠释的大旗颇有点引火烧身的嫌疑,甚至可能让自己同时站到哥本哈根学派和爱因斯坦的对立面上,但是海伦娜此时已经退无可退,只能一条道跑到黑了。
上个位面中,多世界诠释在1957年才被美国物理学家休·艾弗雷特首次提出,在此后数十年中,经过好几代理论物理学家的不断完善,多世界诠释才最终成为了量子力学的主流诠释,其在21世纪物理学界的声势甚至远远盖过了哥本哈根诠释和隐变量诠释。由于拥有前世的经验,海伦娜对多世界诠释的未来是相当看好的。然而这说的是未来,现实情况是本位面的时间线才刚刚爬到1933年底,全世界物理学家持多世界观点的只有海伦娜一个人而已!
海伦娜现在的处境,如果放在仙侠游戏里,就好比你刚刚创建了个游戏角色,就突然得到了一件史诗级的法宝传承,接着就被迫成了某个未来门派的掌门人,成为掌门的原因还是现在整个门派里只有她这么一只三脚猫。然后游戏就给你分配了第一个主线任务,让你孤身一人去挑战当世各路顶尖门派的掌门人!现在,多世界诠释的第一任掌门人海伦娜选择了接下任务,并且硬扛哥本哈根学派和爱因斯坦等人。
海伦娜接着说:“请注意我刚才的措辞‘孤立系统’,只有一个系统完全不和外界发生物质、信息和能量的交换时,这个系统才能被认为是‘孤立’的。事实上,我们的宇宙中没有任何一个系统是真正意义上‘孤立’的,除了我们的宇宙本身!也就是说,我们的宇宙本身是严格按照薛定谔方程演化的。但是我们宇宙中的任何一部分,小到基本粒子,大到整个星系,都不可避免地会和外界发生相互作用,一旦这种相互作用发生,原有的系统便失去了独立性。”
“这就是为什么在双缝实验中,我们无法观察到一个既穿过左边狭缝又穿过右边的狭缝的电子,这就是为什么在日常生活中,我们无法观察到一只既死又活的猫。当我们和电子发生相互作用时,波函数并没有坍缩,但是原来电子的波函数失去了它的独立性,我们的波函数也失去了独立性,也就是说这时我们和电子组成了一个新的系统,这个由我们和电子组成新系统本身也进入了叠加状态。一个看见电子通过左缝,一个看见电子通过右缝。”
说到这里,海伦娜停了一会儿,可能是海伦娜的新思路太过天马行空。过了好一会儿,会场上才有人反应过来。“海伦娜小姐是想说世界分裂成了两个?一个世界里,电子通过了左边的狭缝,而我们也看到电子通过了左边的狭缝;另一个个世界里,电子通过了右边的狭缝,而我们也看到电子通过了右边的狭缝?”
“也可以这么说,但我不大喜欢‘分裂’这个词,宇宙在物理上并没有分裂。”海伦娜微笑着回答道:“两个世界只是叠加了,就像同一个事物在不同方向上产生不同的投影,这就好比三维世界里有一个圆锥体,它在平面上的投影可能是正圆、可能是椭圆、可能是扇形,也可能是三角形。你能说世界‘分裂’了吗?不能这么说,是吧?因为三维世界里的那个圆锥体才是完整的事物,而二维平面上那个形状不确定的投影只不过是完整的圆锥体的一个侧面罢了!”
“我们看到电子通过左缝的世界和我们看到电子通过右缝的世界同样真实,我们看到猫死了和我们看到猫还活着的世界同样真实。就像正圆、椭圆、扇形和三角形都是圆锥体真实的投影一样。只是当我们看到圆锥体三角形的侧面投影时,圆锥体底面的圆形投影我们就看不到了,但是那个世界依然存在。”
“事实上,每一个子世界是是宇宙按照薛定谔方程演化的一种可行的解,所有的子世界叠加在一起才是世界完整的样子。就像一个三维物体的真正形状是它全部二维投影的叠加!”海伦娜用一个常识性的比喻道出了自己的观点,为了防止误解,也为了让自己的观点看上去不至于太过惊世骇俗,海伦娜在陈述中尽量避开了上个位面的多世界诠释支持者以及科幻小说家们经常用的“世界分裂”、“平行世界”之类的表述。
第一百三十四章 力战群雄
“也就是说,仅仅为了解释一个电子或者一只猫的状态,塞克特小姐就要让整个宇宙都处于叠加状态,这听起来太荒谬了。”海伦娜的多世界诠释,招致了玻尔的强烈反对:“塞克特小姐不知道,互补原理就是电子本身的性质,而且是唯一可能的诠释。”
“首先声明一点,我并不认可玻尔互补原理。但我更难以相信,仅仅是因为我们和一个小小电子发生了关系,就使得整个宇宙都发生了巨大的改变。”刚刚还和玻尔争得头破血流的爱因斯坦,此时也对海伦娜的观点表示了质疑。
爱因斯坦话音刚落,薛定谔又提出了自己的问题:“在粒子双缝实验中,如果确实如海伦娜小姐所说,产生了两个相互叠加的世界,其中一个世界中的电子通过左缝,另一个世界中的电子通过右缝。那么为什么电子又会表现出类似波的性质而发生干涉呢?难道说一个世界中的电子还能感受到另一个世界中的那个自己的副本的存在吗?”
“为什么就不能感受到对方呢?”海伦娜微笑着反问道,虽然现在她在会场上连一个支持者都找不到,但她依然坚信多世界理论是对量子力学最靠谱的诠释,毕竟穿越这种事都发生了,也由不得她不相信。好在后世对多世界理论的阐述已经相当完备,足以应付各位大神的质疑。
“现在我们可以假设有一个质点人A,他生活在由一条直线构成的X世界轴上;另外有一个质点人B,他生活在由同一平面上的另一条直线所构成的Y世界轴上。现在假如X轴和Y轴所在的平面里发生了一次事件,我们用矢量R来表示。如果X世界轴和Y世界轴不垂直正交,而矢量R也不和X轴或Y轴中的任意一条垂直,这时会发生什么情况?矢量R会在X轴和Y轴上各形成一段投影,质点人A和质点人B就能同时感受到这一事件!更奇妙的是,他们所感受到的事件都不仅是不完整和被扭曲的,而且极大可能是不同的,如果矢量R不在两个世界夹角的平分线上的话。”
海伦娜一边说,一边用粉笔在讲台后的小黑板上画起了示意图:“如果矢量R所代表的事件恰好发生在Y世界轴上,情况又会怎么样?由于两个世界轴并不垂直,发生在Y世界轴上的事件(也就是矢量R)依然会在X世界轴上有一段投影,Y世界轴上所发生的事件依然可以被X世界所感知!只不过住在Y轴上的质点人B非常幸运,正好能够感受到事件的全貌,而住在X轴上的质点人A只能感受到事件扭曲的投影。”
“以上这种两个世界不相互垂直,以至于他们之间可以相互感知的现象,我们就可以说这两个世界是‘相干的’。现在我们再来考虑一种特殊情况,如果Y世界轴和X世界轴恰好垂直了,情况又会怎样?这时无论Y世界里发生什么事件,在X世界里的投影长度都为零!也就是说,X世界再也感受不到与自己世界垂直的Y世界里发生的事情了,这时我们就可以说,X世界和Y世界已经‘不相干’了,或者说‘退相干’了。”
“现在,还有人有疑惑吗?”海伦娜的目光扫过全场,在这一刻,她体内穿越后就一直被压抑着的中二之魂正在在熊熊燃烧,大佬们的反对不仅没有让海伦娜感到沮丧,反而给了她更加旺盛的斗志,毕竟宣战全世界是非常符合一个中二青年的胃口的(老佛爷:我觉得你在讽刺我,但我没有证据)。
“既然海伦娜小姐认为一个世界可以看到另一个‘相干世界’的事件投影,同时又认为之前的猫实验中,我们‘看见猫死了’和‘看见猫活着’的世界是相互叠加的,那为什么现实中从来就没有人看见过一只既死又活的猫呢?换句话说,为什么我们看不到另一个世界中,另一种状态的猫的投影呢?”海森堡提出了自己的质疑。
“因为‘我们看见猫死了’和‘我们看见猫活着’的世界是两个退相干了的世界。”海伦娜不慌不忙地回答道,对于这个问题她早有准备。
上一篇:vtuber想尽情歌唱
下一篇:林叶的恋爱物语