我们生活在一个现实世界,但到底什么是现实?
这是一个既简单又复杂的问题。现实,简单来讲就是客观实在性,不以人们的意志为转移而客观存在。在量子力学出现之前,人们从不会对客观存在的现实世界有任何怀疑。
但是要怪就怪量子力学,它是如此诡异,以至于完全颠覆了我们对现实的认知。在量子世界,根本不存在所谓的现实,好像没有什么是客观存在的,因为那里的一切都是不确定的,都是模糊的,只能用概率波去描述微观粒子的状态。
而量子力学的这种不确定性,正是哥本哈根学派推崇的核心思想,爱因斯坦非常厌恶量子力学中的不确定性,于是就有了他与波尔长达十年的辩论。
作为哥本哈根学派的领军人物,波尔极力维护量子力学的不确定性,而爱因斯坦恰恰相反,认为所谓的不确定性只是表象,量子世界一定存在着某种“隐变量”还没有被发现,这才造就了“不确定性”的假象。
爱因斯坦和波尔争论的核心其实就是对现实本质的认知,爱因斯坦的观点与我们的传统认知是一样的,认为现实就是客观存在,世界万物是客观存在的。而波尔恰恰相反,他认为所谓的现实是不存在的,是观测行为导致了万物的现实存在,如果不实施观测,没有什么是客观存在的,宇宙万物的状态都是不确定的。
爱因斯坦这样质疑波尔:难道我们不看月亮时,它就不在那里吗?
在两人的辩论中,牵扯到一个量子力学中一个非常重要的概念:纠缠,也就是所谓的“量子纠缠”。
何为量子纠缠?当两个或多个微观粒子发生作用之后,每个粒子所拥有的属性就会转为整体属性,无法描述每个粒子的单独属性。而当我们试图观测其中一个粒子时,纠缠中的其他粒子的状态会立刻发生相应改变。
量子纠缠的速度是瞬间完成的,比光速要快很多,也正因为如此,爱因斯坦对量子纠缠非常厌恶,称之为“幽灵般的超距作用”。
我们可以用两个硬币来举例说明,看看量子纠缠到底有多诡异。我们暂且把两个硬币看做是两个电子,它们处于量子纠缠的状态。
按照哥本哈根学派的诠释,当我们不去测量这两枚硬币的正反时,它们的状态就是模糊的,并不是正面也不是反面,事实上正和反的概念完全不存在。我们可以通俗理解为硬币完全处于正反的叠加态。
注意,这里的叠加态并不是说“正面或者反面”,而是“既是正面也是反面”。这样的状态我们无法理解,就好像薛定谔的猫中存在一只“既死又活”的猫一样。
如果我们去测量其中一枚硬币,发现它是正面,那么由于两枚硬币之间有纠缠态,那么第二枚硬币瞬间就会坍缩为反面。强调一下,我们永远无法预测任何一枚硬币的正反,只能知道它们的状态永远相反。
就好像两枚硬币之间能够进行秘密的通信一样,瞬间向彼此传递信息:我是正面,你赶紧坍缩为反面!
而且,不管这两枚硬币相距多远,都能瞬间感应到彼此,哪怕是相距数光年远。
爱因斯坦坚决反对这种“瞬时”信息传播,因为他一直认为信息是绝不会超过光速的。同时,他还提出了一个更简单明了的解释。
爱因斯坦认为,不管硬币最终是正面还是反面,它们的状态其实在就定下来了,在我们观测之间就决定了,并不是我们的观测决定了硬币的状态,我们的观测行为只是看到了硬币到底是什么状态而已。
在爱因斯坦眼里,这两枚硬币,或者说纠缠中的微观粒子,其实更像是一副手套。一副手套可以认为是处于“纠缠态”的,我们把一副手套分开分别放进两个盒子里。在打开盒子之前,我们并不知道盒子里到底装的哪只手套。
只有打开盒子,我们才发现原来盒子里装的是右手套,那么另一个盒子不用打开我们就知道是左手套。我们的观测行为显然没有改变手套的状态,手套的状态在我们放进盒子的那一刻就决定了。
不过,经过一百多年的发展,量子力学中的很多诡异现象早就得到了证实,像量子纠缠,量子隧穿效应等确实存在,而且是完全违背我们传统认知的存在。结果就是,爱因斯坦确实错了,波尔笑到了最后,如今主流科学界接受的确实是哥本哈根学派诠释,起码目前是这样。
而且,量子力学不仅仅停留在理论上的分析,早就走进了日常老百姓生活,隧道电子显微镜,激光技术,晶体管等电子领域都包含有量子科技,比如说我们生活中离不开的手机芯片里,就包含了量子力学。
甚至提供给人类光和热的太阳,如果没有量子隧穿效应,也根本不会发生核聚变。当然这是另一个话题了!
而我们所在的宏观世界都是由基本的微观粒子组成,既然量子世界是模糊的,不确定的,是否也意味着我们认为的“现实”,其实真的是假象?
来自:宇宙怪谈