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著名的量子物理学家费曼曾经说过这样一句话——“我想我可以相当有把握地说 , 没有人理解量子力学” , 当然这也包含了他自己 。
我想费曼这句话包含了两层意思 , 其一就是量子物理学本身并不像牛顿经典物理学那样统一和规整 , 而是由很多科学家在诸多层面分别发现的理论结合起来形成的一套针对极小的量子层面的数学表述 , 所以要想全面的了解量子物理学是一件很难的事情 。
其二 , 也是更为关键的一点是 , 就连费曼也经常告诫周围的人 , 不要去试图问量子物理学为什么会这样 , 而是在已经得到的量子理论之上去探索会发生什么 。
可能这么说起来有些空洞 , 如果单拿出来一个量子理论中的现象 , 比如说量子纠缠 , 两个相距甚远的例子 , 竟然可以实现一种超光速的协同 , 如果这种现象放在现实生活里 , 就是心灵感应或者隔空取物了 。
不断追问量子物理学为什么会是这样 , 最终可能会导向形而上学或者神学的境地 。 所以大多数物理学家会采取一种工具主义或实用主义的态度 , 把量子理论看成数学公式 , 去使用就好了 , 至于为什么 , 交给无聊的哲学家吧 。
费曼的这个断言也仿佛可以成为讨论量子物理学的免责声明 , 下面就针对量子理论的一些关键问题 , 进行一点点的思维探索 , 虽然并不会给量子理论带来什么进展 , 但也许会改变一些认知方式和模式 , 对理解日常的一些现象会有所帮助 。
量子理论最关键的基石就是所谓的“波粒二象性” 。 在牛顿的经典物理学中 , 一切都是以粒子形态存在的 , 这世界仿佛是一个布满缩小版的台球空间 , 一个个原子都像台球一样 , 如果没有外力作用它们是不会动的 , 而只有碰撞之后 , 原子就会遵循牛顿定律运动 。
在双缝干涉实验以及后续的一系列证据的确认下 , 现代的物理学家已经达成了共识 , 所有的物质除了具有粒子性之外 , 也具有波动性 。 粒子性很好理解 , 它就像我们现实世界的不断细分的模式 。 但波动性又代表了什么呢?说一个物质是波动的 , 究竟是什么意思?
用一种通俗的比拟方法来说 , 粒子性代表的就是一种实体状态的存在 , 而波动性则代表了一种关系性 。 粒子就仿佛是一颗颗的珍珠 , 而波动性就是将这些珍珠串成串之后的项链 。
设想一下 , 当我们把物质不断细分 , 到最后不可再分的时候 , 会出现什么状况?按照常识去想 , 可能会得到一个非常小的物质 , 这就是粒子性的想象 。 但我们再换个角度去思考 , 如果把一个人无限细分 , 得到了非常多的小的物质之后 , 那么人的思维、感觉都去哪儿了 , 这些性质在细分中被忽略掉了 。 所以必然有一些特性是无法切分下去的 , 也就作为整体所独有的 , 局部所不具备的特性是无法细分下去 , 我们可以把它们称作关系 , 而由这些关系所构成的一个类似于物体的东西 , 就是波动性 。
可以说粒子就是一种孤独的存在 , 而波动表现的就是粒子之间的关系 。 但量子理论中还有一个更加诡异的测不准原理 , 也就是说在粒子性和波动性之间 , 我们只能更精准的测量一种 , 当我们选择观察粒子性 , 那么波动性就变得模糊 , 反之亦然(如果用物理学的语言来说 , 就是无法同时获得位置和动量的准确测量) 。
这就好像是给了我们一副近视镜和一副远视镜 , 可以通过它们看到不同的东西 , 但我们无法把它们同时戴上 。 其实这并不意味着实在的情况 , 只不过是针对人的测量能力 , 或者说认识能力 , 但却也诡异的表现出 , 当我们想测量粒子时物质就是粒子的 , 当我们想测量波动时 , 物质就是波动的 。
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