能與愛因斯坦和玻爾抗衡的科學家！

怪物的智力：約翰?惠勒

大概除了愛因斯坦和玻爾以外，沒有人能比約翰?惠勒（John Wheeler)更強 烈地挑戰量子理論的荒謬和成功了。難道所有的自然的事實都是一種幻覺嗎? 平行的量子宇宙確實存在嗎？在過去，當他不再琢磨這些難以處理的量子矛盾 時，他把這些或然性用於造原子彈和氫彈，並倡導在黑洞的研究中。他的學生里 查德?費曼（Richard Feynman)—直與量子理論的荒謬結論搏鬥,他曾經將約翰? 惠勒稱為最後一位巨人或「怪才」。

是惠勒在1%7年杜撰了「黑洞」這個術語。那是在第一顆脈衝星發現之 後，在紐約城美國國家航空航天局（NASA)的戈達德空間研究所的一次會議上 提出的。

惠勒1911年生於佛羅里達的傑克遜維爾。他的父親是一個圖書管理員，但 他的家庭的血統是搞工程學的。他的三個叔叔是採礦工程師，在他們的T.作中 經常使用炸藥。使用炸藥的想法使他著迷，他喜歡看爆炸。（一天，他不小心地 實驗一塊炸藥，炸藥意外地在他的手中爆炸了，炸掉一節大拇指和一個手指尖。 巧合的是，當愛因斯坦是一個學院學生時，由於不小心，一次類似的爆炸在他的 手裡發生，結果縫了好幾針。）

惠勒是一個早熟的孩子，很早就掌握了微積分，並貪婪地閱讀能夠找到的有 關量子力學新理論的每一本書。就在他的眼前，在歐洲一個新的理論由尼爾斯? 玻爾、維爾納?海森堡和歐文?薛定諤創立。這個理論突然揭開了原子的秘密。 就在幾年前，哲學家恩斯特?馬克（Ernst Mach)的追隨者還在嘲笑原子的存在， 說原子從未在實驗室中觀察到，大概是一種虛構。他們說看不見的東西大概是 不存在的。奠定熱動力學定律的偉大的德國物理學家路德維格?馮?波茨曼 (Ludwig von Boltzman)在1906年自殺，部分原因是他推出原子概念所面對的強 烈的嘲笑和奚落。

然而，經過短短的非常重要的幾年，從1925年到1927年，原子的秘密突然 被揭開了。在現代歷史上（除了 1905年愛因斯坦的工作以外）從來沒有在這樣 短的時間內完成這樣重大的突破。惠勒想成為這個革命的一部分。但他認識到 美國的物理學研究是落後的，在它的行列中沒有一位世界級的物理學家。像他 之前的羅伯特?奧本海默(J. Robert Oppenheimer)一樣，惠勒離開美國旅行到

哥本哈根向他的導師尼爾斯?玻爾學習。

以前的有關電子的實驗證明，電子既是粒子又是波。這個奇怪的波粒二相 性是最終被量子物理學家揭示的：電子在圍繞原子跳動時它表現為粒子，但它伴 隨有神秘的波。1925年，奧地利物理學家歐文?薛定愕（Erwin Schrftdinger)提 出一個方程（著名的薛定諤波動方程），精確地描述伴隨電子的波的運動。這個 波用希臘字母

作為量子物理學家的保羅?狄拉克（Paul Dime)吹噓說，物理學將很快將所 有的化學簡化為純粹的工程學。狄拉克（Dime)宣布：「大部分物理學和整個化 學的數學理論所需要的基本物理定律因此完全清楚了，困難僅僅是從這些定律 的應用得出的方程太複雜，不好解。」與這個波函數0—樣引人入勝的是：它實 際代表什麼仍然是個謎。

最後，在1928年，物理學家馬克斯?博恩（Max Born)提出一個想法:這個波 函數代表在一個給定地點發現電子的概率。換句話說，你絕不能精確知道電子 在哪，所有你能夠做的是計算它的波函數，告訴你它在某處的概率。因此，如果 原子物理能夠歸納為一個電子位於某處的概率波，如果一個電子能夠同時出現 在兩個地方，我們怎麼能夠最終確定電子確實在哪呢？

玻爾和海森堡最終在一本量子烹調書中開出一套完整的藥方，能夠非常精 確完美地應用在原子實驗中。波函數僅告訴你電子位於某處的概率。如果在某 一點波函數大，這意味著電子位於此處的概率就大。如果在某一點波函數小，在 這點發現電子的概率就小。例如，如果我們能夠「看」到一個人的波函數大，那 么你看到這個人的概率就很大。然而，波函數也逐漸滲漏到空間去，這意味著在 月亮上發現這個人的概率就很小。（事實上，這個人的波函數實際散布到整個 宇宙中。）

這也意味著一棵樹的波函數可以告訴你它或者是立著或者是倒下的概率， 但是不能確切告訴你它實際的狀態。但是常識告訴我們物體是處於一個確定的 狀態。當你看一棵樹時，這棵樹就確確實實在你的面前。也就是說樹不是立著 就是倒下，不能同時是二者。

要解決概率波和有關存在的常識觀念之間的矛盾，他們假定:在一位外界觀 察者做了測量之後，波函數就魔術般地「消失」了，電子落人確定的狀態。也就 是說，我們看過這棵樹之後，我們看到這棵樹是確實立著的。換句話說，觀察過 程確定電子的最終狀態。觀察對存在是至關重要的。在我們看了電子之後，它 的波函數就消失了，因此現在電子是處在確定的狀態，不再需要波函數。

因此，玻爾的哥本哈根學派的假定粗略地講可以總結為以下幾點：

[1]

所有的能量發生是在叫做「量子」的離散包中。（例如，光的量子叫做光 子，弱力的量子叫做W -玻色子和Z -玻色子，強力的量子叫做「膠子」，重力的量 子叫做「引力子」，它在實驗室中尚未發現。）

[2]

物質由點粒子代表,但是發現點粒子的概率由一個波確定。該波動又服 從特定的波動方程（如薛定諤波動方程）。

[3]

在進行觀察前，物體可以同時以各種可能的狀態存在。要確定物體處在 什麼狀態，必須進行觀察，它使波函數「消失」，物體進人確定狀態。觀察的作用 是使波函數消失，使物體呈現確定的狀態。波函數所起的作用是:給我們在特定 狀態下發現物體的精確概率。

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