爱因斯坦:上帝不会掷骰子,他或许真的错了!
很多人应该都听说过爱因斯坦的那句话:上帝不会掷骰子。他为什么会这么说?难道上帝真的不会掷骰子吗?
爱因斯坦如此说的背后,其实是为了质疑量子力学的不确定性和随机行为,反驳波尔为首的哥本哈根学派的观点。
在爱因斯坦眼里,世界是可预测的,是确定的,也是可描述的,他是典型的决定论支持者。爱因斯坦认为,只要我们掌握了大自然的规律和法则,就能精准描述万事万物的运动规律和未来走向,在量子世界里也应该如此。
但是以波尔为首的哥本哈根学派认为,量子世界里没有什么是确定的,一切都是随机的,都只能用概率描述,这里的随机是真正的随机。
但是爱因斯坦并不这样认为,他表示之所以人们会认为量子世界是随机的,只是因为人们的知识还相当匮乏,从而导致认知的不足,会误认为量子世界是随机的。
这里有必要解释一下何为真正的随机。
在我们的日常生活里,我们经常会用到随机这个词语,还会碰到很多随机事件,其实我们遇到的所有事件都不是真正的随机。
举个例子,彩票摇奖的中奖号码是随机的吗?你可能会说“当然是随机的”。其实不然。
如果我们能准确掌握摇奖机器每个零部件的运动速度,角度,摩擦力,摇奖过程花费的时间,还有空气阻力,湿度,温度等所有因素的影响,就能准确预知中奖号码。当然,这只是理论分析,实际上我们是做不到的。
不过这里想表达的是,我们平时所说的随机事件,其实是“伪随机”,并不是真正意义上的随机事件。
不要说平时我们遇到的事件不是真正的随机了,就是电脑游戏里随机开的宝箱,掉落的装备,其实也不是真正的随机,都有相应的算法。
但是,在量子世界里,微观粒子的表现看起来就是真正的随机行为,无论我们如何测量,都无法准确同时获取微观粒子的位置和速度。
这还不算什么,最诡异的是,微观粒子甚至可以同时出现在两个不同的地方,这完全颠覆了我们的世界观。
用宏观世界打比方。此刻的你正坐在沙发上阅读这篇文章,按照量子力学的不确定性来讲,你也有可能同时出现在月球上或其他任何地方。
而如果我想知道你是不是在沙发上,就必须亲自观察。而当我实施观察的那一刻,你的状态就“坍缩”了,也就是确定了,我会发现你就在沙发上,而不是在月球上。
而德布罗意认为,万物皆波,这也是物质波的概念,他认为万物都有波动性,都有不确定性,只是我们的宏观世界里,物体的质量都太大了,以至于根本表现不出波动性,表现不出不确定性,结果只有粒子性,也就是确定性。
但按照物质波的理论分析,你的确有可能在月球上,只是这种可能性非常小,以至于完全可以忽略不计,现实中不可能发生。
对于这种匪夷所思的观点,爱因斯坦更是不愿意接受,以至于他不但提出“上帝不会掷骰子”,还提出这样的质疑:当我们不看月亮时,难道月亮就不在那里吗?
对此,波尔的回答是:你不看月亮,怎么知道月亮就在那里呢?
波尔的回答更像是诡辩,但也从侧面体现出了量子世界的诡异性。如果月亮是微观世界的一个粒子,我们确实不能确定月亮就在那里,月亮无处不在,可能在任何地方。而当我们想知道月亮到底在哪里时,只有通过观测,而观测行为就会导致波函数坍缩,月亮的位置自然就确定下来了。
总之,爱因斯坦和波尔争论的核心就在于,所谓的随机,是不是真正的随机,还是存在没有被我们发现的某些隐变量,给了我们随机的错觉?
以爱因斯坦和波尔为首的两大学派的争论一直持续了近百年之久,为此科学家们也做了很多实验,实验结果表明,爱因斯坦真的错了。至少目前来看,他真的错了,波尔为首的哥本哈根学派笑到了最后。
也就是说,微观世界里微观粒子的运动是真正的随机,我们只能用概率去描述它们的运动规律,与我们的观测手段没有任何关系,也不是人们的知识欠缺和认知不足导致的。量子世界的不确定性,也是波尔二象性的直接体现。
说到这里,就会产生一个让人头皮发麻的事实。由于微观粒子是不确定的,而我们的宏观世界又是由微观粒子构成的,理论上讲,我们的宏观世界也应该是不确定的,具有不确定性。
刚才所说的物质波概念其实也暗示了这点,只是微观粒子的不确定性更为明显,宏观物体因为质量较大,体现不出不确定性!
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