大家好,歡迎收看量子科普第97期,我是常常,今天和大家聊一聊關於量子力學中一個經久不衰的話題:上帝到底會不會擲骰子?
牛頓的經典力學與愛因斯坦的相對論統治了物理學界將近四百年,愛因斯坦的相對論是牛頓經典力學的補充與發展,但本質上來說,量子觀點是劃分經典與非經典物理學的分水嶺,即非經典的=量子的,所以愛因斯坦的相對論仍然是一種經典的物理學,而量子力學作為一種全新的非經典物理學卻很難被大眾所接受,經典物理學與量子力學的根本區別就在於:上帝到底會不會擲骰子?
上帝到底會不會擲骰子?這主要是指經典力學的絕對論與量子力學的隨機性之間的分歧
愛因斯坦堅信:上帝是不會擲骰子的,愛因斯坦相信整個世界都是按照一定的規律去運行的,即使在微觀量子世界,微觀粒子也會像鐘錶似的機械地嘀嗒運轉,這種經典物理規律讓宇宙的每個瞬間都可以決定下一個瞬間,宇宙究竟是按照機械規律去運行,還是上帝依靠擲骰子而去隨機管理?顯然愛因斯坦是傾向於後者,所以愛因斯坦相信:上帝是不會擲骰子的。
但是愛因斯坦這種經典物理論在微觀量子世界似乎並不適用
例如:我們無法同時測量微觀粒子的速度與最終位置,我們也永遠無法根據規律精準的計算出粒子會出現在哪個位置,我們只能計算出粒子出現在那個位置上的概率,所以量子力學在某種意義上像是一種統計學,更像是一種概率雲。
但實際上,粒子並不存在於任何位置,只有人類進行觀測時,粒子才會存在於某處,粒子仿佛就像為了人類觀察而存在的,這可以參考量子力學中著名的思想實驗:薛丁格的貓,在盒子裡這隻又死又活的顯然違背了正常的思維邏輯,但是這種隨機性、這種疊加態卻又廣泛的存在於微觀量子世界之中,量子力學的哥本哈根學派認為:觀察到的隨機性是量子力學的根本性質,微觀量子世界中的粒子或系統只能依靠「波函數」來描述,但波函數並不能精準的找出粒子的位置,只有通過「觀測」這一手段使波函數塌縮,我們才能把微觀粒子絕對化,而人類「觀測」的這一手段都是外界強行施加的,所以哥本哈根學派這種觀點多少給量子力學蒙上了一層神秘的色彩。
有人說愛因斯坦一生都在為反對量子力學做鬥爭,其實這是不對的,愛因斯坦也是量子力學的奠基人之一,他怎麼會一生都在反對自己所創立的科學呢?真實情況是:愛因斯坦反對的不是量子力學,而是反對哥本哈根學派將量子力學視為一種完全隨機性的觀點,量子現象是隨機的,但量子理論不是,完全的隨機性就意味著微觀粒子的背後是「上帝在擲骰子」,上帝在擲骰子就意味著伽利略、牛頓、愛因斯坦等人構建的幾百年的物理大廈將完全崩塌。
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