哥本哈根的量子力學遭到愛因斯坦的質疑

但結果怎樣呢？好在我們的物理學家們都有誠實客觀的本性，儘管他們是如此地厭惡哥本哈根解釋，但是全世界的物理學家都不得不承認，他們的實驗表明：

一旦在狹縫上裝了記錄儀，他們確實可以觀測到電子通過了某條狹縫，但怪異的是，一旦電子被觀測到了，雙縫干涉條紋也就消失了，如果不去觀測，雙縫條紋又神奇地出現了。這就好像在那個用光子當足球踢的實驗中，一旦有人在某個牆縫上看到了足球，這個足球就不在會整齊地落在網的固定位置，而一旦沒有人去看這個足球到底飛過了哪個牆縫，這個足球又神奇地出現在了那些固定的位置上。這事實在是太怪異了，物理學家們怎麼也想不通，電子的行為怎麼還跟觀測有關，一但觀測就只通過一條狹縫，不產生干涉條紋，不觀測就同時通過（看來只能這麼理解了）兩條狹縫，留下干涉條紋，這太瘋狂了。再打個比方，如果你用一把衝鋒槍瞄準了標靶，然後把衝鋒槍用裝置固定住，然後讓槍自動開槍射擊，槍槍都正中靶心，你很滿意，於是你換上由電子製成的子彈，再次開槍射擊，但是怪異的事情出現了，如果你盯著標靶看的話，槍槍都命中靶心，但是一旦你背過身去，不看靶子，打了一梭子之後，你轉頭一看，發現子彈以靶心為圓心成散狀分布，你以為槍的固定裝置出了問題，於是再盯著靶子打一次，但這次又是槍槍命中靶心，當你再次轉過頭去開槍，又不能槍槍命中了。這事已經遠遠超出了怪異的範圍，簡直是讓人抓狂。還記得愛因斯坦的世界觀的一個中心兩個基本點嗎？一個中心是「因果律」，兩個基本點是「定域」和「實在」。現在「實在」這個愛因斯坦的理想宇宙的基本點遭受了嚴重的蔑視，這個實驗居然再三向物理學家們展示電子的行為跟我們的觀測有關，電子似乎不再是一個超脫於我們的意識而存在的「客觀實在」，它似乎是為我們而存在，為我們而表演，它的行為被我們「看」與「不看」而左右，愛因斯坦的世界觀遭受了第一次最直接的衝擊。

以玻爾為首的哥本哈根派此時又站出來跟大家解釋說：「實驗結果大家都看到了，我們也反覆地做了電子的雙縫干涉實驗，結果都是一樣的。這說明電子必須符合『不確定原理』，也就是說電子的運動軌跡是不確定的，它的運動軌跡不能用一根線來表示，只能用一朵概率雲來表示，我們在觀測之前永遠無法說出電子的確切位置，我們只能說出它在某一個位置的概率，當我們觀測到電子以後，電子雖然處於了確定位置，但是這個電子是怎麼到這個位置的，通過什麼路徑來的，我們仍然不可能知道，事實上這個電子同時存在於那朵概率雲中的所有位置。而且，我們對電子的位置測量得越精確，對它的速度就必然測量的越模糊，我們的測量行為本身就會影響電子的運動，反之我們對它的速度測量得越精確，對它的位置就必然測量得越模糊。換句話說，我們永遠不可能同時知道一個電子的位置和速度，因此不確定原理也可以叫做『測不準原理』」

如果牛頓地下有知，聽到了玻爾的這段話，必然從地底下都要蹦出來大罵玻爾離經叛道。牛頓是堅定的決定論者，他認為只要知道了某一時刻的所有信息，就能預言未來發生的一切，現在玻爾很無情地告訴牛頓，對不起，你連最基本的速度和位置信息都是永遠無法同時準確地知道的，又何談計算和預測呢？愛因斯坦也第一個站出來反對說：「玻爾先生，很抱歉，本人實在不喜歡你們的這個解釋，沒有確切的運動軌跡，只有概率，這叫什麼解釋！你以為上帝是一個喜歡擲骰子的賭徒嗎？時間和空間都被你們拿到賭桌上來碰運氣了！」

雙縫實驗做到這一步已經夠瘋狂的了，居然引出了一個「不確定性」原理，物質的最基本構成——電子，以及所有跟電子差不多大小的基本粒子的行為都是不確定的，我們要麼只能知道他們在什麼地方，要麼就只能知道它們的運動速度，想同時知道兩樣，想都別想。但接下去的進一步實驗發現告訴我們這樣一個道理：在量子的世界，沒有最瘋狂，只有更瘋狂。全世界的物理學家們又幾乎同時發現了一個更「恐怖」的結果：哪怕你是在電子已經通過了雙縫之後再去觀測電子實際通過了哪條狹縫（這裡的原理就比較複雜，我們在這裡不需要去搞清楚具體是什麼樣的觀測手段，總之你只要知道物理學家們有巧妙的方法可以觀測），只要一觀測，干涉條紋就消失了，也就是說哪怕你在電子通過了雙縫之後再觀測，電子就不再同時通過雙縫了，而只要不觀測，電子又同時通過雙縫了，讓電子同時還是不同時通過雙縫是可以在電子實際通過以後再決定的。

詭異，詭異，真是太詭異了！這個實驗結果直接違背了愛因斯坦信仰的「因果律」，本來事情的原因影響結果，結果是原因導致的，現在好嘛，我的事後觀測行為居然影響到了電子之前做出的選擇，這豈不是變成了結果影響原因了嗎？難道歷史是可以改變的嗎？（費因曼辯護說不是歷史可以改變，而是歷史本身就是有無數個，可能發生的歷史實際上都已經發生了。很多人聽完當場昏厥在地。）嚴重的違背因果律，嚴重的離經叛道。

玻爾為首的哥本哈根派又站出來解釋說：「在我們看來，沒有什麼真正的因果，只有『互補原理』，原因和結果是一種互補關係而不是先後關係，你我既是演員又是觀眾，觀測者和被觀測者互相影響，形成互補關係，原因會影響結果，結果也一樣會影響原因。」

愛因斯坦這次是真的坐不住了，他寫了一系列的文章，還在公開的會議上和玻爾辯論，他譏諷玻爾已經從一個物理學家變成了一個形而上的哲學家，玻爾的理論哪裡像是一種物理學嘛，簡直就是一種哲學，還是帶偽字的。愛因斯坦認為雖然對實驗結果也同樣感到震驚，但他認為一定會有一個溫暖的符合經典世界觀的理論去解釋這些現象，只是我們還沒找到這個理論罷了，另外，他對物理學家的實驗方法也提出了一些質疑，認為所有的實驗結果只能作為一種統計近似，並不是直接的證據證明自己所信仰的「因果律」和「實在性」被顛覆了。

作者原話：

就在我寫完這本書沒有多久，2011年的9月23日，一條「發現中微子超光速，愛因斯坦相對論或被推翻」的新聞在CCTV新聞頻道播出，於是瞬間這條新聞被全中國幾乎所有的媒體熱炒，從此，連街坊鄰居80多歲的老大爺也知道了中微子和相對論。相對論被這個事件推到了風口浪尖，一時間最開心的當屬網上的各大「民科」論壇，我隨意逛了逛，那簡直就像是狂歡節到了，無數反相民科（反對相對論）奔走相告，歡欣鼓舞，他們捶胸頓足叫嚷著：「這一天終於來了啊，老子在XX年前就推翻了相對論，沒人信老子！」。雖然超光速和推翻相對論的新聞在歷史上是比比皆是，這次只是因為CCTV播了，才搞的動靜那麼大，以往的新聞到後面都是不了了之的。世界上的知名科學家基本上都保持著一種非常謹慎的態度，他們大多認為實驗出錯的可能性要比相對論出錯的可能性大得多。並且，大多數科學家一點都不興奮，說實在的，他們聽的多了。《生活大爆炸》最新一季（第五季）的第 8 集，謝耳朵終於出來對此事件進行評論了，他說：瑞士人的實驗就像瑞士乳酪一樣，滿是（漏）洞。我還是那句話，即便實驗是真實準確的，但也要非常小心的使用「推翻」這樣的字眼，理論的不斷完善和修正是人類探索宇宙規律的必然，這與民科們的狂歡是完全不同的兩件事情。

但不管怎麼說，一個雙縫干涉實驗，對愛因斯坦的一個中心兩個基本點中的兩項都造成了嚴重的衝擊，難怪整個物理界產生了大混亂，從此狼煙四起，天下不再太平。你要知道，這世界的所有物質從本源上來說，都是有基本粒子，也就是量子構成的，如果量子是不確定的，那麼是不是由量子構成的我們也是不確定的呢？最驚人的一次實驗是1999年一組物理學家在奧地利做的，他們用60個碳原子組成了一種叫「巴基球」的東西，用這個巴基球來模擬雙縫實驗，結果他們同樣得到了神奇的干涉現象。現在的科學家們設想用更大的病毒來做雙縫實驗，病毒從某種意義上來說，已經是生命體了，它們或許具備「意識」，不知道他們會如何體驗這種同時通過了雙縫的感覺。此時，我再把謝耳朵的話打出來給大家回顧一下，你是否能看懂了謝耳朵的嘮叨了呢？

So if a photon is directed through a plane

如果一個光子通過有兩個狹縫的平面，

with two slits in it and either slit is observed,

只要觀察了其中的任意一個狹縫，

it will not go through both slits.

那麼光子就不會同時通過兩條狹縫，

If it s unobserved, it will.

但如果不進行觀察，那它就會同時通過兩條狹縫。

However, if it s observed after it s left the plane,

然而，即便光子是在離開平面（狹縫後）後，

But before it hits its target,

在擊中目標之前被觀察了，

it won t have gone through both slits.

它居然也不會同時通過兩個狹縫。

這次我相信你一定看懂了，不但看懂了，而且開始感到抓狂了，很顯然，我們每個普通人心目中的那個樸素的宇宙觀受到了衝擊。我們的這種感情和愛因斯坦是一樣的。但好在，愛因斯坦還保有自己最後一塊神聖不可侵犯的領地，那就是「定域」性，這個宇宙是定域的，不存在什麼超光速的信號，光速是一切運動速度的極限，兩個事件之間想要產生相互影響，必然不可能突破光錐所劃定的時空範圍。

然而事情真的像愛因斯坦認為的那樣嗎？這最後一個定域性的堡壘真的有那麼堅固嗎？這事的起因還得從愛因斯坦說起。

1935年5月，愛因斯坦同兩位年輕的美國物理學家波多爾斯基和羅森塔爾在美國《物理評論》47期發表了題為《能認為量子力學對物理實在的描述是完備的嗎？》的論文，在物理學界、哲學界引起了巨大的反響。

這篇論文提出了一個名垂千古的思維實驗，以論文的三位聯合作者的首字母命名，稱之為「EPR實驗」。正如這篇論文的標題所表達的意思那樣，愛因斯坦想用這個思維實驗來告訴物理界，哥本哈根的量子力學解釋是有問題的。這個實驗簡單說來（注意，我在這裡把它通俗化了，略去了很多的術語和數學公式，但是精髓是沒錯的，表達的思想也是準確的）是這樣，想像一下，如果有一個基本粒子在空中飛著，突然，在某一時刻因為某種外力一分為二了，分裂成了兩個更小一點的A粒子和B粒子，於是AB兩個粒子就分開了，而且越飛分開得越遠，當他們分開得足夠遠的時候，我們去觀測A粒子的「自旋」（基本粒子都有自旋的特性），我們可以確定其自旋的方向。此時，根據大家都公認的某個守恆公式，我們可以知道，A粒子如果是「左旋」的，那麼B粒子必定是「右旋」的，否則就會違反守恆，這是不可想像的。那麼我想請問玻爾先生，如果量子（量子就是所有基本粒子的統稱）的運動按你們的所謂「不確定原理」講的，在我們觀測A粒子之前，是不確定的，那麼A粒子的自旋方式一旦確定是「左旋」的時候，B粒子是怎麼知道自己必須是「右旋」的呢？他們之間難道會有超光速的信號在通訊嗎？還是說，你要用神秘主義的語氣告訴我說兩個量子之間存在某種「心靈感應」呢？不能自圓其說了吧，傻眼了吧？讓我來告訴你吧，唯一的可能性就是，這個基本粒子在分裂的那一霎那，AB粒子的自旋方向就是已經確定了的，不管我們觀測到A粒子是左旋還是右旋，這個觀測行為並不會影響到AB粒子早就已經確定了的自旋方向。玻爾先生，如果你想證明你的不確定性原理是正確的，請先幫我把超光速這個事情解釋清楚吧，請先推翻我的狹義相對論吧。

--來自汪潔《時間的形狀》?

---未完待續---