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2022年诺贝尔物理学奖背后的故事

即可以把它当做真实存在的波动,不是虚拟的粒子的波动!我们所观测到的随机性其实不是随机的。tKe拜客生活常识网

维尔纳·海森堡把波函数想象成掩盖了某种物理实在的迷雾。如果靠波函数不能精确地找出某个粒子的位置,实际上是因为它并不位于任何地方。只有你观察粒子时,它才会存在于某处。波函数或许本来散开在巨大的空间中,但在进行观测的那个瞬间,它在某处突然坍缩成一个尖峰,于是粒子在此处出现。tKe拜客生活常识网

波函数的坍缩是哥本哈根诠释的核心,这个诠释由玻尔和他的研究所所在的城市命名,海森堡也在此处完成了他早期的大部分工作(讽刺的是,玻尔自己从来没有接受波函数坍缩的观点)。哥本哈根学派把观察到的随机性看作量子力学表面上的性质,而无法做出进一步解释。大多数物理学家接受这种说法。tKe拜客生活常识网

各位,海森堡的描述,你可以想象吗?不可以想象!我相信这也是玻尔自己没有接受这个观点的原因。tKe拜客生活常识网

这就是爱氏反对哥本哈根诠释的原因,他不是在反对量子力学。他不喜欢测量会使得连续演化的物理系统出现跳跃这种想法,这就是他开始质疑“上帝掷骰子”的背景。“爱因斯坦在1926年所惋惜的是这一类具体的问题,而并没有形而上地断言量子力学必须以决定论为绝对的必要条件,”霍华德说,“他尤其沉浸在关于波函数的坍缩是否导致非连续性的思考中。”tKe拜客生活常识网

各位,这就是问题的关键部分了。爱因斯坦的考虑绝对是值得的,但爱氏关于观测对于物理系统的影响的认识,远远没有今天的我们深刻。观测可以影响结果。如果我们承认事物的联系性,就必须承认此点。tKe拜客生活常识网

海森堡tKe拜客生活常识网

爱因斯坦认为,波函数坍缩不可能是一种真实的过程。这要求某个瞬时的超距作用——某种神秘的机制——保证波函数的左右两侧都坍缩到同一个尖峰,甚至在没有施加外部作用的情况下。不仅是爱因斯坦,同时代的每个物理学家都认为这样的过程是不可能的,因为这个过程将会超过光速,显然违背相对论。tKe拜客生活常识网

我个人是赞同这个观点的,因为海森堡的波函数坍缩是不可想象的。而且按照海森堡的思路的话,我们永远也别想拿出一个理论来认识真实的世界了。那么人类现在的繁荣是什么?现在科学知识大厦是什么?引力万有难道会不确定?tKe拜客生活常识网

所以哥本哈根学派认为量子力学是完备的、是永远不被取代的终极理论,而爱因斯坦认为这种想法过于轻浮。他把所有的理论,包括他自己的,都当做是更高级的理论的垫脚石。tKe拜客生活常识网

爱因斯坦认为,如果抓住哥本哈根学派未能解释的问题,就会发现量子随机就像物理学中其他所有类型的随机一样,是背后一些更加深刻过程的结果。爱因斯坦这样想:阳光中飞舞的微尘暴露了不可见的空气分子的复杂运动,而放射性原子核发射光子的过程与此类似。那么量子力学可能也只是一个粗略的理论,可以解释大自然基础构件的总体行为,但分辨率还不足以解释其中的个体。一个更加深刻、更加完备的理论,或许就能完全解释这种运动,而不引入任何神秘的“跳跃”。tKe拜客生活常识网

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根据这种观点,波函数是一种集体的描述,就像是说,如果重复掷一个公平的骰子,每一面向上的次数应该是大致相同的。波函数坍缩不是物理过程,而是知识的获得。如果掷一个六面的骰子,结果向上的那面是4,那么1至6发生的可能性就“坍缩”到了实际的结果,即4。如果存在一个神通广大的魔鬼,有能力追踪影响骰子的所有微小细节——你的手把骰子丢到桌子上滚动的精确方式——它就绝对不会用“坍缩”来描绘这个过程。tKe拜客生活常识网

爱因斯坦的直觉来自他早期关于分子集体效应的工作,1935年爱因斯坦写信给哲学家卡尔·波普尔:“你在你的论文中提出不可能从一个决定论的理论导出统计性的结论,但我认为你是错的。只要考虑一下经典统计力学(气体理论,或者布朗运动理论)就能知道。

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