《物理的故事——在悖论中前行》
第53节作者:
江湖小片 日期:2017-09-04 17:34:29
第五十一回:爱因斯坦的忧伤
在一系列的辩论之后,爱因斯坦也不完全否认哥本哈根派的量子力学,只是他认为它对自然的解释不够完备,那怎么样才能完备呢?爱因斯坦以及他的追随者们提出了“隐变量”理论。
早在1927年的第五届索维尔会议上,德布罗意试图提量子力学解围,他认为人类对于诡异的电子行为,主要是没有把一个未知的因素加进去,一旦加进去了,问题就迎刃而解了。就像现在很多对不确定原理产生质疑的人认为,不确定是因为人类的测量还没有达到某种水平,一旦人类达到了这种水平,不确定也就确定了,然而是什么水平呢?目前未知。
可是“未知因素”是什么?不知道,故而称为“隐变量”( 1952年,隐变量理论由戴维玻姆正式提出)。怎么解释隐变量?有一个不是很成熟但很形象的比喻,比如一桌麻将,虽然充满着概率性随机性,但毫无疑问,每家的牌和其他三家都有说不清道不明的关系。如果其中坐在东边的爱因斯坦已经听牌并且丫三条,而三条已经被别人暗杠了,那么这局他就别想胡了。如果将一桌麻将看成一个系统,爱因斯坦等人认为它必须满足下面三点:
1.决定论,即当别人打出了三条,听牌的才能胡;
2.局域性,简单点说信息不能超过光速,更别说Duang了,也就说胡牌不能和别人出牌同时瞬间发生;
3.实在性,大意是指可以将某个物理系统孤立起来,也就说这一桌麻将和别的桌没关系,当爱因斯坦听到有人喊三条时,千万别着急胡牌,有可能是隔壁桌的玻尔出的。
这是爱因斯坦向往中的物理理论,三者缺一不可。对于EPR佯谬中的A粒子B粒子,如果真能瞬间同时坍缩的话,爱因斯坦认为也是隐变量导致的,就像一副分开的手套,无论在哪儿看见左手的,就知道另外一个是右手的。决定论依然有效。
而玻尔认为它们之间的关系就像两枚在不同地方旋转的硬币,当其中一个倒下了出现“菊花”,另外一个则瞬间必然地会是一个“1”。决定论荡然无存。
到底谁对谁非?爱因斯坦的粉丝贝尔(Bell,1928-1990)在得知玻姆的“隐变量”理论之后,认为隐变量正是爱因斯坦所需要的,如果能找到也就找到了量子力学完备性的最后一块拼图。
1964年,他从数学方法上推导出一个不等式—贝尔不等式。假设粒子自旋的方向定义为“前后、左右、上下”,放在坐标轴上即:∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy,其中Pxz表示的是,一个向x方向转和一个向z方向转的相关性。贝尔认为:如果不等式成立,则预示着宇宙还是想爱因斯坦的手套一样。可惜让贝尔失望的是越来越多的实验证明宇宙像玻尔的硬币一般。
从1972年起,人类就不断的通过实验证明,贝尔不等式在多个场合下不成立。1998年,人类甚至让一对纠缠的光子分离400米远,验证了贝尔不等式的不成立。尽管很多人对实验的准确度产生质疑,但是越来越的证据显示爱因斯坦当年真的错了,不管未来如何,玻尔和爱因斯坦的游戏而言,应该收场了。
Boer won again,Einstein died。
实际上,爱因斯坦早就died了。1955年4月18号,爱因斯坦蒙上帝的召唤回到了上帝的身边,也许此时的爱因斯坦早已经搞清了宇宙的真相,也许爱因斯坦看见了上帝的抽屉里摆满了骰子.
玻尔也没有活到贝尔不等式不成立的那一刻,1962年11月18日,玻尔在丹麦去世,据说他逝世当天还在黑板上画这当年与爱因斯坦辩论的光子逃逸的图.
1961年1月4日,薛定谔躺在奥地利最美的小山村阿尔卑巴赫,也许他并没有死,只是处在“薛定谔的状态”
中。
1976年2月1日,海森堡与世长辞,这位伟大的量子力学缔造者,其生涯有个污点,他曾为纳粹研制过原子丨弹丨,但后人认为他只是出工不出力,从而导致纳粹在灭亡之前都没有整出原子丨弹丨。因为人物正面,所以有不乏洗白之嫌,就如同我们洗白薛定谔情史一样。
1970年1月5日,玻恩离开了人间,顺利抵达天堂,或许他碰见了爱因斯坦,寒暄拥抱后,从口袋掏出一款玩具对爱因斯坦说:“来,我们玩一局大富翁.”
九十五岁高龄的德布罗意王子于1987年3月19日去世,他总是那么彬彬有礼,他的“引导波理论”正在尝试被别人接受。
相比较德布罗意,泡利的寿命实在太短暂, 1958年12月15日泡利带着他的狙击枪离开了人们,以至于后人还时常感慨:若泡利还在,不知道有什么高见。
一场伟大的辩论就此画上句号,他们共同缔造一段物理学的黄金时代,以至于后人在谈论这些名字的时候依旧热泪盈眶。如果将这段峥嵘岁月拍出一部电影,那么绝对值得我们按上单曲循环、反复播映。我知道,我只是一个写故事的人,不知道有没有把量子力学的故事写清楚,只知道如果继续写下去,早晚会得神经病。看官,不知道你是否看得明白,如果你看明白了,那一定是我写的不好,因为玻尔曾说过:“谁不对量子力学感到困惑,那他肯定是不懂它。”
爱因斯坦终其一生都没能将物理学统一到万有理论之下,而且在量子力学的道路上越走越远,晚年的他几乎不看物理学的新发现。有人曾玩笑说1925年后的爱因斯坦选择做渔夫也不会影响物理学的进程,但是一个人的成功需要朋友,一个人要获得巨大的成功需要的是敌人,只是不幸让这位物理学的大明星客串了反派角色(至少目前看来是这样)。
就此时而言,人类拥有了两套理论,经典的(经典力学、电磁学和广义相对论)和量子力学。它们都在各自的领域取得了巨大的成功。二者有着不可调和的矛盾,在解决它们之前,也许我们只希望它们不必在同一时间出现在同一场合下就好,然而事与愿违,人来该面对的终究还是要面对。
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