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量子力学多可怕 为什么量子力学让人恐惧

时间:2018-04-21 14:19:23  来源:  作者:

  这个幸运的年轻人,在一次偶然的数学公式的推算中,得到了一个奇妙的常数:“普朗克常数”。它意味着,光和能量不是一个光滑的如同波浪的流线运动,而是被分割成一份一份的。---“量子”诞生了,天下从此大乱!随着“量子”的诞生,理论物理学界被划分为两大阵营:以丹麦人波尔和德国人海森堡为首的正规军,集中在丹麦首都哥本哈根的大本营,坚持“光是一种粒子”;以爱因斯坦和薛定谔,以及浪漫的法国王子德布罗意为首的游击队,则分散各地,各自为战,坚持“光是一种波”。奇妙的事发生了!几乎前后脚,海森堡发明了矩阵公式,而薛定谔发明了波动方程。两者分别从粒子说和波动粟增发,却殊途同归,都能够从数学上完美地推算出所有的实验数据,就像一对孪生兄弟。

  自然科学史往往散发着浓厚的浪漫主义人文气息。根据历史记载,海森堡在一个美丽的海岛上闭关。在矩阵公式诞生的那个黎明之前,他终于“开悟”,兴奋的他爬上一块陡峭的岩石,迎接曙光的来临。而在世界的另一个角落,阿尔卑斯的雪山上,一生风流的薛定谔,因为和妻子吵架出走,带着一个神秘的老情人在小木屋里浪漫无限。薛定谔方程就是这段浪漫史的结晶。也许是受到了情爱的滋润,薛定谔的波动方程,远比海森堡的矩阵公式更加简洁优雅,讨人喜欢,乃至哥本哈根的同事们全都“背叛”了海森堡,纷纷采用薛定谔方程来推算他们的理论和实验数据。问题是:矩阵公式和薛定谔方程,这两个“好基友”,在应用中就像一对孪生兄弟,在理论基础上却截然相反,背道而驰,似乎天生的一对死敌。~光到底是波,还是粒子?几百年的争论,走到了路的尽头,是时候让这两个孪生兄弟认祖归宗,携手相聚了。

  终于,一个幽灵,“波粒二象性”,横空出世。哥本哈根的教父玻尔和他的年轻教徒们,得到了一个惊人的结论:原来,光又是波又是粒子!这啥意思?简直是越听越糊涂了!这时候,作为量子力学的教父,波尔说话了:上帝在掷骰子。这句话,用量子力学的语言表达,就是:在没有人进行观测的时候,光是一种概率波;一旦被观测,它立刻坍缩为粒子。下面,我们试着换一个比较生活化的语言来解释:打个比方,在你没有结婚之前,你对未来的伴侣一定会有很多美好的憧憬。每一种憧憬都有实现的可能。你可以选择不同性格的人,作为你的恋人。你甚至可以把所有可能性的最美好的一面,都集中在一起,陶醉其中。总之,你拥有无限的可能性。

  但是,受限于你的长相,收入,谈吐,居住的城市等等,每一种可能性的概率是不一样的。比如,在我们多伦多,嫁给一位高富帅的可能性也许会比温哥华要小一点,而找个西人男朋友的概率要比中国国内大很多。谁知道呢,你甚至有可能当一次灰姑娘,在古巴的某个海滩上遇到一个异想天开的沙特阿拉伯酋长的儿子,虽然这个可能性的概率很小,但谁也不能否认这种可能性确实存在啊。所有这些不同概率的可能性,汇聚成一个虚无缥缈的“概率波”,它弥漫在广阔的时空中,而不是集中于一个具体的点。这个人生未来的概率波,虽然不是真正的现实,却遵循着自己的发展轨迹。比如,在生活里,如果你不幸是一个丑小鸭,那成为灰姑娘的概率就非常非常小。但是,感恩韩国整容业的发达,你多了一次后天的选择机会:你可以选择去韩国整容,也可以选择保持原貌。如果你毅然选择了前者,让自己的脸蛋和钱包同时挨一刀,你的人生概率波,立刻会演化出新的可能性:你可能变成一道非常靓丽的风景,但你也可能彻底毁容,”变成”愤怒本尊金刚亥母。

  让我们乐观一点吧,假设你最近做了一次非常成功的整容。于是你心情大好,计划着独自一人到古巴的海滩上吹吹海风,顺便试试自己的手气。这时候,和最初的概率波相比,你遇见沙特王子的概率波立刻就会收获三个涨停板。然而,概率波毕竟只是一种可能性,并不是真正的现实。然后,作抉择的时刻终于来临。当你心甘情愿,或者心有不甘地,戴上钻戒的那一刻,你曾经拥有的美好的无限可能性全都坍塌了,化为一个非常真实的男人,站在你的面前。这个男人的长相性格收入可能还不错,但是和你曾经想象的集中了无限可能性的无数美好面向的那个“白马王子”形象,还是相去甚远。好在,荷尔蒙的麻醉作用还没有过去,你们还有一两年的时间可以慢慢磨合,然后一起慢慢变老。同样道理,在微观的量子世界中,在没有观测的时候,光就是一个有着无限运动轨迹的可能性的概率波。一旦被观测,它立刻随机选择其中一种可能性,坍缩为一个具体的粒子。

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