今年的诺贝尔物理学奖被三人分享,他们的成果是在不同的时间分别成功地做出了“量子纠缠”实验。
所谓“量子纠缠”就是一个粒子的两个分身“量子”对外界探测总是同时做出反应,哪怕是相隔十万八千里。距离和时间在它们身上好像不存在。
因为有众多的成功实验证据,现在看这个问题已经比较简单,但是这个问题起源在一个多世纪以前,两个最著名的物理大咖爱因斯坦和玻尔就此争论了整整后半生。世纪“公案”最后结果是不了了之。因为太“烧脑”,后来很长时间里其他物理学家基本不谈这件事!
以玻尔为主帅的哥本哈根学派认为,微观粒子的动量和位置不能同时精确测得。同时微观粒子在没人观测时天马行空自由地游走,没有一个固定形态,量子力学称其为“叠加态”。有人去看(观测)它,它才固定为一个形态,学名叫量子塌缩:也就是多种形态的叠加缩减为一个固定形态。
许多人为了解释设计了好些“越说越不明白的”例子。这里我们设计一个通俗易懂的例子来说明:课间休息时孩子们正在班级里欢天喜地打打闹闹干什么的都有(叠加态自由游走)。突然老师进来了,孩子们全都静下来,变成(塌缩)为一个固定形态。
敲黑板重点来了:是老师进来参与制造了孩子们的这个固定形态!
而 量子纠缠就是。我们观察确定了一个量子正旋,那么十万八千里之外和它匹配的那个量子马上反旋。
现在量子纠缠态的不断成功实验证明了玻尔是对的:这边观测者人为干预了“量子对”中的一个量子,它随机的确定了一个(正旋或反旋)形态,马上那面那个“孪生”量子就正好对应呈现出(反旋或正旋)形态。中国物理学家也成功地做出了这个实验。
这就引出了哥本哈根学派最核心的观点,和宏观世界的因果决定论不同,微观世界的现象是非决定论的,它是概率性随机分布和出现的。
这结论是坚信决定论思想的爱因斯坦绝对不能接受的,他设计了好多例子,力图来驳斥玻尔的理论(都被玻尔完美化解)。他认为即使存在量子纠缠现象。量子力学的描述也是不完备的。因为一定存在一个决定事物本质规律的“隐变量”,它在暗中决定了这样诡异的纠缠现象。只是你们还没有找到这个“隐变量”,如果找到这个“隐变量”,微观世界物质的规律就不再是概率性的。
爱因斯坦的“隐变量”就是统一的物质本质规律。他的后半生殚精竭虑孜孜不倦就是为了找到这个本质规律(统一场论),但结果是失败的。
其实哥本哈根学派最早期的定理“互补原理”就是认为纯粹的客观规律是不存在的!或者说就是康德的观点:纯客观规律(物自体)即使存在,我们也不能感知。所谓互补原理,就是为了解决“光”本质的“实验难题”而提出的。光在一种实验条件下呈现粒子性,而在另外一种试验条件下,又呈现波性,那么人类只有通过自己的大脑把光的性质提升总结为互补的“波粒二象性”。我们才能解释了光的所谓“本性”,其实大自然无所谓什么本性本质。本质都是对人而言的,是人自己总结的。
微观粒子神秘莫测没有固定的质量和位置,随时以认识者的意识为转移而产生或湮灭。“万事不决,量子力学。”说的就是这个意思。所以如果有人说自己完全明白量子力学,那恰恰证明他不明白。
但是人的思维(意识)无疑是量子级别的,物质的量子之间都能时时刻刻相互纠缠影响,那么万物灵长的人类的思维“纠缠”影响一下大自然应该不在话下吧。西方已经搞了一个十万人参与的网上“纠缠”实验!
据说争吵了半生精疲力尽的爱因斯坦晚年研究佛学,玻尔则把中国的太极图设计成自己家族的徽章,因为太极图讲的就是“互补原理”。当然是更广义的互补!