但是 , 我们在观测的时候 , 在同一时刻不是在A , 就是在B捕捉到这个粒子 , 总不能在同一时刻既在A处 , 又在B处捕捉到它吧?这个矛盾怎么解决呢?
这就涉及到波函数的第二个特性 , 即坍缩 。 标准解释说 , 当我们对粒子的状态进行“观测”时 , 粒子的叠加态就不复存在 , 而是“坍缩”到“在A” , 或是“不在A”两个状态的其中之一 。 但是 , 微观与宏观之不同在于观测之前 。 在宏观世界里 , 狗狗在不在客厅 , 观测之前即已成事实 , 并不以你“看”还是“不看”为转移 。 而微观粒子在测量前处于什么状态 , 是不确定的 , 直到测量它的那一刻 , 波函数发生坍缩 , 各种可能性变成了一种可能性 , 它才以一个确定的状态呈现出来 。
尽管坍缩的机制是什么 , 至今依然还没搞清楚 , 但毋庸置疑 , 只有实实在在的东西才会坍缩 , 一个抽象的数学工具总不能坍缩吧 。 所以这样一来 , 波函数似乎又是某种实际存在的东西 。
值得一提的是 , 波恩最初是把波函数当作一个数学工具的 , 但后来改变了看法 。 所以 , 至今在量子力学的标准解释里 , 波函数被认为是像能量、场一样的真实存在 。
文章插图
爱因斯坦PK玻尔
但对于这样一种存在该如何理解呢?
传统的科学虽然承认存在着一个客观的实在 , 但还认为 , 我们只要足够细心 , 总可以不干扰观测对象本身 , 观测者自身的影响可以忽略不计 。 但我们已经看到了 , 在量子世界里 , 不仅观测者对于观测对象的干扰不可避免(根据不确定性原理 , 你要测量粒子的位置 , 就不可避免要干扰它的动量;反之亦然) , 而且观测者处于至高无上的地位 , 因为正是观测决定着观测结果(观测结果是波函数坍缩所致 , 而波函数坍缩又源于观测)!
玻尔认为 , 要理解波函数的这些古怪特征 , 我们必须学会以全新的眼光看待实在 , 至少要敢于承认 , 在微观物理世界 , 纯然客观的实在是不存在的 , 观测对象和观测者总是“捆绑”在一起的 。 瞧 , 这里已经有点康德哲学的味儿了 。
【量子物理的巅峰对决】对于玻尔等人的这种主张 , 爱因斯坦十分反感 , 认为它动摇了科学的根基 。 一个月夜 , 爱因斯坦一边散步 , 一边问一位同事:“你真的相信 , 当你没看月亮的时候 , 月亮不在那里吗?”
但下面这个双缝干涉实验似乎证明玻尔的观点是对的 。
用一把精确控制的电子枪 , 让电子一个一个地射向两条平行的狭缝 。 从经典观点来看 , 一个电子不可分 , 并且电子之间不会互相干涉 。 但是 , 实验结果却表明 , 电子束在后面的屏幕上产生了明暗相间的干涉条纹 。 由于干涉是波的一种特性 , 所以在这个例子中 , 电子以波的形式存在 。
这个结果已经够奇怪了吧 , 但更诡异的事情还在后头 。
为了探索干涉是如何发生的 , 物理学家在两个狭缝口放上两个粒子探测器 , 企图测量每个电子到底走了哪条缝 , 如何形成了干涉条纹?然而 , 意想不到的事情发生了:一旦想要用任何方法观察电子到底是通过了哪条狭缝 , 干涉条纹便立即消失了!这时 , 电子又以粒子的形式存在了 。
瞧 , 观测似乎决定了电子的存在形式!观测决定了实验结果!玻尔赢了!
文章插图
薛定谔PK玻尔
但玻尔等人的解释毕竟太神秘 , 太不可思议了;再者 , 你要是问 , 既然宏观物体都是由粒子组成的 , 为什么在日常生活中看不到量子效应?玻尔等人恐怕也解答不了 。
推荐阅读
- 瓜叶菊的养护要点:喜光,忌炎热和排水不良
- 电影里的超级英雄们都开什么车?
- 为什么有人觉得猫特别恐怖?
- 马苋菜的做法
- Windows7如何修改错误的关联
- 如何修剪合果芋?合果芋的四种修剪方法
- 教你如何画一个公章
- 最耐寒的薰衣草品种
- 金盏花怎么养殖
- 如何辨别自己买到的苹果是真是假?