出淤泥而不染,濯清漣而不妖,人們欣賞蓮花,往往就是欽佩蓮花身處汙垢,卻始終純潔的高貴品質,而在物理學家心中,物理和蓮花一樣純潔無瑕,物理學家們甚至不能容忍一丁點唯心、或者維我的東西夾雜進去,不過在20世紀初誕生的一項物理學分支,卻挑戰了大多數物理學家的心理底線,這個敢於冒天下之大不韙的物理分支就是量子力學。
神聖而純潔的物理學
其實在物理學的發展史上,出現過很多次具有顛覆意義、甚至與違背經驗直覺的理論,例如:伽利略在比薩斜塔上的兩個鐵球同時落地實驗,牛頓力的分解,還有愛因斯坦的相對論,其實愛因斯坦的相對論是最顛覆經驗直覺的一種物理理論,在相對論理論誕生之前,有誰會想到運動的時鐘會變慢這種看上去無比荒唐的理論呢?但在我們認真了學習相對論之後,我們也漸漸接受它,甚至習以為常,而量子力學的誕生其實僅僅比相對論晚了十幾年,兩者幾乎誕生於同一時期,同是現代物理學的兩大支柱,但量子力學一路走來卻總是伴隨著質疑、甚至嘲笑,為很多物理學家所不容,其根本原因就是量子力學的正統解釋:哥本哈根詮釋挑戰了物理學的純潔性,或者說挑戰了唯物主義科學。
在薛丁格方程誕生後才僅僅一年,以玻爾的哥本哈根學派就提出了對於薛丁格方程的另一種全新的解釋,哥本哈根學派認為:薛丁格波動方程並不是描述在某一時刻粒子位置的實際方程,而是描述在某一時刻粒子位置出現概率的方程,也就是說:在沒有觀察的情況下,粒子是不存在實際位置的,而是像一團由虛擬數字組成的概率一樣彌散,在空間內的各個角落,只要當被觀測後,由數字概率組成的粒子探索,然後迅速凝結成實際粒子。
偉大的哥本哈根詮釋
如果說哥本哈根學派僅僅是對於薛丁格方程給出了一種全新的解釋,那麼並不至於引起如此激烈的反應,但是哥本哈根學派給出的解釋中有一個令很多物理學家無法接受的概念(其中包括愛因斯坦、薛丁格等物理學巨匠也無法接受),這個讓眾多物理學家抓狂的概念就是:觀測,也就是:觀測產生了被觀測的屬性。
觀測是什麼呢?其實對於觀測的解釋有很多種,對於粒子進行拍照算不算觀測呢?有些人會說:當然算啊,照片的本質其實就是照片膠片受到了由物體反射而來光子的轟擊,從而留下了記錄光子痕跡的落點,最後形成了圖像,這種觀測的方式其實用眼睛看原理上是一致的,但細細想來,拍照片與用眼睛看還是有區別的,這個區別是什麼呢?因為用眼睛看這一觀測過程中難免夾雜了一起其他的東西,這些東西也是物理學家最不願意提起的東西:意識。
光子轟擊視網膜,神經將信息傳輸到腦中形成了圖像,可一旦人腦介入了這一過程,那麼就難免會有意識的參與,所以很多物理學家質疑:哥本哈根學派實際上是用一種曖昧(觀測)的方式,將神聖而純潔的物理學再一次葬送給了唯心主義,量子力學使自然科學陷入了一種從未有過的境地,
量子力學醜陋的傷疤:意識
不過哥本哈哥學派的領袖玻爾卻並不這麼認為,玻爾說我們生存的世界分為兩種,第一種是宏觀世界,宏觀世界是實在的,是受到經典物理學支配的,所以不存在觀測產生了被觀測的屬性,而另一種微觀世界中的粒子、量子是受到量子力學支配的,由於兩個世界的使用理論不同,所以兩個世界不存在交集,那麼我們也就沒有必要擔心在宏觀世界中,物質是不是實在的,是否在沒有被觀測的情況下是不存在的,只要我們能夠使用宏觀儀器進行計量,並且得到想要的結果,那麼就夠了,關於是否觀察、意識作用其中並不重要,我們只要閉上嘴巴,認真計算就好了。
玻爾的解釋將宏觀與微觀世界區分開來,極力避開了關於觀測與意識的曖昧關係,以免遭受整個物理學界的口誅筆伐,即使像玻爾這樣在物理學界舉足輕重的大師,也不敢觸及物理學的最後一道底線。
真相是什麼?
不過細細想來,玻爾的解釋只不過是為了緩解矛盾的緩兵之計而已,並沒有解釋出觀測的本質,即便是波函數崩塌,也只不過是在數學上賦予的一個概念而已,並沒有實際意義,再者說,宏觀世界與微觀世界的界限是很模糊的,所以雙方使用理論就也是模糊的,那麼就不存在絕對的隔絕性,一些量子效應,例如卡西米爾效應也就可以在宏觀世界中得到展現。
著名物理學家諾依曼幽默的評論道:如果玻爾所說的量子效應真的普遍適用,那麼量子力學就無可避免的要與意識打上一仗。