《量子史話》：一切皆是能量，能量來自于空！

作者：曹天元

剪輯：緣和

（一）潘多拉盒子里裝的原來是薛定諤的骰子！

1926年中，波恩在薛定諤方程剛出爐不久后就熱情地贊嘆了他的成就，稱波動方程“是量子規(guī)律中最深刻的形式”。

但怎么去解釋它卻是一個大大不同的問題。

首先人們要問的就是，薛定諤的那個波函數(shù)ψ，它在物理上代表了什么意義？

薛定諤的ψ，就是在空間中定義的某種分布函數(shù)，只是人們還不知道它的物理意義是什么。

現(xiàn)在讓我們放松一下，想象自己在某個晚會上，主持人安排了一個趣味猜謎節(jié)目供大家消遣。

“女士們先生們?！?/span>

他興高采烈地宣布，“我們來玩一個猜東西的游戲，誰先猜出這個箱子里藏的是什么，誰就能得到晚會上的最高榮譽?！?/span>

大家定睛一看，那個大箱子似乎沉甸甸的，還真像藏著好東西，箱蓋上古色古香寫了幾個大字：“薛定諤方程”。

“好吧，可是什么都看不見，怎么猜呢？”人們抱怨道。

“那當(dāng)然那當(dāng)然。”主持人連忙說。

“我們不是學(xué)孫悟空玩隔板猜物，再說這里面也決不是破爛溜丟一口鐘，那可是貨真價實的關(guān)系到整個物理學(xué)的寶貝。嗯，是這樣的，雖然我們都看不見它，但它的某些性質(zhì)卻是可以知道的，我會不斷地提示大家，看誰先猜出來?！?/span>

眾人一陣鼓噪，就這樣游戲開始了。

“這件東西，我們不知其名，強名之曰ψ?！?/span>

主持人清了清嗓門說，“我可以告訴大家的是，它代表了原子體系中電子的某個函數(shù)?！?/span>

下面頓時七嘴八舌起來：“能量？頻率？速度？距離？時間？電荷？質(zhì)量？”

主持人不得不提高嗓門喊道：“安靜，安靜，我們還剛剛開始呢，不要亂猜啊。

從現(xiàn)在開始誰猜錯了就失去參賽資格?！庇谑撬查g鴉雀無聲。

“好?！敝鞒秩藵M意地說，“那么我們繼續(xù)。第二個條件是這樣的：通過我的觀察，我發(fā)現(xiàn)，這個ψ是一個連續(xù)不斷的東西?！?/span>

這次大家都不敢說話，但各人迅速在心里面做了排除。既然是連續(xù)不斷，那么我們已知的那些量子化的條件就都排除了。

比如我們都已經(jīng)知道電子的能級不是連續(xù)的，那ψ看起來不像是這個東西。

“接下來，通過ψ的構(gòu)造可以看出，這是一個沒有量綱的函數(shù)。但它同時和電子的位置有某些聯(lián)系，對于每一個電子來說，它都在一個虛擬的三維空間里擴展開去?！?/span>

話說到這里好些人已經(jīng)糊涂了，只有幾個思維特別敏捷的還在緊張地思考。

“總而言之，ψ如影隨形地伴隨著每一個電子，在它所處的那個位置上如同一團云彩般地擴散開來。這云彩時而濃厚時而稀薄，但卻是按照某種確定的方式演化。而且，我再強調(diào)一遍，這種擴散及其演化都是經(jīng)典的，連續(xù)的，確定的。”

于是眾人都陷入冥思苦想中，一點頭緒都沒有。

“是的，云彩，這個比喻真妙。”這時候一個面容瘦削，戴著夾鼻眼睛的男人呵呵笑著站起來說。

主持人趕緊介紹：“女士們先生們，這位就是薛定諤先生，也是這口寶箱的發(fā)現(xiàn)者?！?/span>

大家于是一陣鼓掌，然后屏息凝神地聽他要發(fā)表什么高見。

“嗯，事情已經(jīng)很明顯了，ψ是一個空間分布函數(shù)?！?/span>

薛定諤滿有把握地說，“當(dāng)它和電子的電荷相乘，就代表了電荷在空間中的實際分布。云彩，尊敬的各位，電子不是一個粒子，它是一團波，像云彩一般地在空間四周擴展開去。我們的波函數(shù)恰恰描述了這種擴展和它的行為。電子是沒有具體位置的，它也沒有具體的路徑，因為它是一團云，是一個波，它向每一個方向延伸——雖然衰減得很快，這使它粗看來像一個粒子……”

薛定諤這番雄辯的演講無疑深深感染了在場的絕大部分觀眾，因為人群中爆發(fā)出一陣熱烈的掌聲和喝彩聲。

但是，等等，有一個人在不斷地搖頭，顯得不以為然的樣子，薛定諤很快就認出，那是哥廷根的波恩，海森堡的老師。

他不是剛剛稱贊過自己的方程嗎？難道海森堡這小子又用了什么辦法把他拉攏過去了不成？

“嗯，薛定諤先生”，波恩清了清嗓子站起來說，“首先我還是要對您的發(fā)現(xiàn)表示由衷的贊嘆，這無疑是稀世奇珍，不是每個人都有如此幸運做出這樣偉大的成就的?！?/span>

薛定諤點了點頭，心情放松了一點。

“但是，”波恩接著說，“我可以問您一個問題嗎？雖然這是您找到的，但您本人有沒有真正地打開過箱子，看看里面是什么呢？”

這令薛定諤大大地尷尬，他踟躇了好一會兒才回答：“說實話，我也沒有真正看見過里面的東西，因為我沒有箱子的鑰匙?！?/span>

眾人一片驚詫。

“如果是這樣的話，”波恩小心翼翼地說，“我倒以為，我不太同意您剛才的猜測呢。”

“哦？”兩個人對視了一陣，薛定諤終于開口說：“那么您以為，這里面究竟是什么東西呢？”

“毫無疑問，”波恩凝視著那雕滿了古典花紋的箱子和它上面那把沉重的大鎖。

“這里面藏著一些至關(guān)緊要的事物，它的力量足以改變整個物理學(xué)的面貌。但是，我也有一種預(yù)感，這股束縛著的力量是如此強大，它將把物理學(xué)搞得天翻地覆。當(dāng)然，你也可以換個詞語說，為物理學(xué)帶來無邊的混亂?！?/span>

“哦，是嗎？”薛定諤驚奇地說，“照這么說來，難道它是潘多拉的盒子？”

“嗯?！辈ǘ鼽c了點頭。

“人們將陷入困惑和爭論中，物理學(xué)會變成一個難以理解的奇幻世界。老實說，雖然我隱約猜到了里面是什么，我還是不能確定該不該把它說出來。”

薛定諤盯著波恩：“我們都相信科學(xué)的力量，在于它敢于直視一切事實，并毫不猶豫地去面對它，檢驗它，把握它，不管它是什么。何況，就算是潘多拉盒子，我們至少也還擁有盒底那最寶貴的東西，難道你忘了嗎？”

“是的，那是希望?！辈ǘ鏖L出了一口氣，“你說的對，不管是禍是福，我們至少還擁有希望。只有存在爭論，物理學(xué)才擁有未來?！?/span>

“那么，你說這箱子里是……？”全場一片靜默，人人都不敢出聲。

波恩突然神秘地笑了：“我猜，這里面藏的是……”

“……骰子?！?/span>

（二）潘多拉的骰子挑戰(zhàn)了決定論！

骰子？骰子是什么東西？

它應(yīng)該出現(xiàn)在大富翁游戲里，應(yīng)該出現(xiàn)在澳門和拉斯維加斯的賭場中。

但是，物理學(xué)？不，那不是它應(yīng)該來的地方。

骰子代表了投機，代表了不確定，而物理學(xué)不是一門最嚴格最精密，最不能容忍不確定的科學(xué)嗎？

可以想象，當(dāng)波恩于1926年7月將骰子帶進物理學(xué)后，是引起了何等的軒然大波。

圍繞著這個核心解釋所展開的爭論激烈而尖銳，把物理學(xué)加熱到了沸點。

這個話題是如此具有爭議性，很快就要引發(fā)20世紀物理史上最有名的一場大論戰(zhàn)。

而可憐的波恩一直要到整整28年后，才因為這一杰出的發(fā)現(xiàn)而獲得諾貝爾獎金——比他的學(xué)生們晚上許多。

不管怎么樣，我們還是先來看看波恩都說了些什么。

骰子，這才是薛定諤波函數(shù)ψ的解釋，它代表的是一種隨機，一種概率，而決不是薛定諤本人所理解的，是電子電荷在空間中的實際分布。

波恩爭辯道，ψ,或者更準確一點，ψ的平方，代表了電子在某個地點出現(xiàn)的“概率”。

電子本身不會像波那樣擴展開去，但是它的出現(xiàn)概率則像一個波，嚴格地按照ψ的分布所展開。

我們來回憶一下電子或者光子的雙縫干涉實驗，這是電子波動性的最好證明。

當(dāng)電子穿過兩道狹縫后，便在感應(yīng)屏上組成了一個明暗相間的圖案，展示了波峰和波谷的相互增強和抵消。

但是，正如粒子派指出的那樣，每次電子只會在屏上打出一個小點，只有當(dāng)成群的電子穿過雙縫后，才會逐漸組成整個圖案。

現(xiàn)在讓我們來做一個思維實驗，想象我們有一臺儀器，它每次只發(fā)射出一個電子。

這個電子穿過雙縫，打到感光屏上，激發(fā)出一個小亮點。

那么，對于這一個電子，我們可以說些什么呢？很明顯，我們不能預(yù)言它組成類波的干涉條紋，因為一個電子只會留下一個點而已。

事實上，對于這個電子將會出現(xiàn)在屏幕上的什么地方，我們是一點頭緒都沒有的，多次重復(fù)我們的實驗，它有時出現(xiàn)在這里，有時出現(xiàn)在那里，完全不是一個確定的過程。

不過，我們經(jīng)過大量的觀察，卻可以發(fā)現(xiàn)，這個電子不是完全沒有規(guī)律的：

它在某些地方出現(xiàn)的可能性要大一些，在另一些地方則小一些。

它出現(xiàn)頻率高的地方，恰恰是波動所預(yù)言的干涉條紋的亮處，它出現(xiàn)頻率低的地方則對應(yīng)于暗處。

現(xiàn)在我們可以理解為什么大量電子能組成干涉條紋了，因為雖然每一個電子的行為都是隨機的，但這個隨機分布的總的模式卻是確定的，它就是一個干涉條紋的圖案。

這就像我們擲骰子，雖然每一個骰子擲下去，它的結(jié)果都是完全隨機的，從1到6都有可能，但如果你投擲大量的骰子到地下，然后數(shù)一數(shù)每個點的數(shù)量，你會發(fā)現(xiàn)1到6的結(jié)果差不多是平均的。

關(guān)鍵是，單個電子總是以一個點的面貌出現(xiàn)，它從來不會像薛定諤所說的那樣，在屏幕上打出一灘圖案來。

只有大量電子接二連三地跟進，總的干涉圖案才會逐漸出現(xiàn)。

其中亮的地方也就是比較多的電子打中的地方，換句話說，就是單個電子比較容易出現(xiàn)的地方，暗的地帶則正好相反。

如果我們發(fā)現(xiàn)，有9成的粒子聚集在亮帶，只有1成的粒子在暗帶，那么我們就可以預(yù)言，對于單個粒子來說，它有90％的可能出現(xiàn)在亮帶的區(qū)域，10％的可能出現(xiàn)在暗帶。

但是，究竟出現(xiàn)在哪里，我們是無法確定的，我們只能預(yù)言概率而已。

我們只能預(yù)言概率而已。

但是，等等，我們怎么敢隨便說出這種話來呢？

這不是對于古老的物理學(xué)的一種大不敬嗎？

從伽利略牛頓以來，成千上百的先輩們?yōu)檫@門科學(xué)嘔心瀝血，建筑起了這樣宏偉的構(gòu)筑，它的力量統(tǒng)治整個宇宙，從最大的星系到最小的原子，萬事萬物都在它的威力下必恭必敬地運轉(zhuǎn)。

任何巨大的或者細微的動作都逃不出它的力量。

星系之間產(chǎn)生可怕的碰撞，釋放出難以想象的光和熱，并誕生數(shù)以億計的新恒星；

宇宙射線以驚人的高速穿越遙遠的空間，見證亙古的時光；

微小得看不見的分子們你推我搡，喧鬧不停；

地球莊嚴地圍繞著太陽運轉(zhuǎn)，它自己的自轉(zhuǎn)軸同時以難以覺察的速度輕微地振動；

堅硬的巖石隨著時光流逝而逐漸風(fēng)化；

鳥兒撲動它的翅膀，借著氣流一飛沖天。

這一切的一切，不都是在物理定律的監(jiān)視下一絲不茍地進行的嗎？

更重要的是，物理學(xué)不僅能夠解釋過去和現(xiàn)在，它還能預(yù)言未來。

我們的定律和方程能夠毫不含糊地預(yù)測一顆炮彈的軌跡以及它降落的地點；

我們能預(yù)言幾千年后的日食，時刻準確到秒；

給我一張電路圖，多復(fù)雜都行，我能夠說出它將做些什么；

我們制造的機器乖乖地按照我們預(yù)先制定好的計劃運行。

事實上，對于任何一個系統(tǒng)，只要給我足夠的初始信息，賦予我足夠的運算能力，我能夠推算出這個體系的一切歷史，從它最初怎樣開始運行，一直到它在遙遠的未來的命運，一切都不是秘密。

是的，一切系統(tǒng)，哪怕骰子也一樣。告訴我骰子的大小，質(zhì)量，質(zhì)地，初速度，高度，角度，空氣阻力，桌子的質(zhì)地，摩擦系數(shù)，告訴我一切所需要的情報，那么，只要我擁有足夠的運算能力，我可以毫不遲疑地預(yù)先告訴你，這個骰子將會擲出幾點來。

物理學(xué)統(tǒng)治整個宇宙，它的過去和未來，一切都盡在掌握。這已經(jīng)成了物理學(xué)家心中深深的信仰。

19世紀初，法國的大科學(xué)家拉普拉斯在用牛頓方程計算出了行星軌道后，把它展示給拿破侖看。

拿破侖問道：“在你的理論中，上帝在哪兒呢？”

拉普拉斯平靜地回答：“陛下，我的理論不需要這個假設(shè)?！?/span>

是啊，上帝在物理學(xué)中能有什么位置呢？

一切都是由物理定律來統(tǒng)治的，每一個分子都遵照物理定律來運行。

如果說上帝有什么作用的話，他最多是在一開始推動了這個體系一下，讓它得以開始運轉(zhuǎn)罷了。

在之后的漫長歷史中，有沒有上帝都是無關(guān)緊要的了，上帝被物理學(xué)趕出了舞臺?！拔也恍枰系圻@個假設(shè)?！崩绽拐驹谀闷苼雒媲罢f。

這可算科學(xué)最光榮最輝煌的時刻之一了，它把無邊的自豪和驕傲播撒到每一個科學(xué)家的心中。

不僅不需要上帝，拉普拉斯想象，假如我們有一個妖精，一個大智者，或者任何擁有足夠智慧的人物，假如他能夠了解在某一刻，這個宇宙所有分子的運動情況的話，那么他就可以從正反兩個方向推演，從而得出宇宙在任意時刻的狀態(tài)。

對于這樣的智者來說，沒有什么過去和未來的分別，一切都歷歷在目。

宇宙從它出生的那一剎那開始，就墜入了一個預(yù)定的軌道，它嚴格地按照物理定律發(fā)展，沒有任何岔路可以走，一直到遇見它那注定的命運為止。

就像你出手投籃，那么，這究竟是一個三分球，還是打中籃筐彈出，或者是一個“全中”，這都在你出手的一剎那決定了，之后我們所能做的，就是看著它按照寫好的劇本發(fā)展而已。

是的，科學(xué)家知道過去；

是的，科學(xué)家明白現(xiàn)在；

是的，科學(xué)家了解未來。

只要掌握了定律，只要搜集足夠多的情報，只要能夠處理足夠大的運算量，科學(xué)家就能如同上帝一般無所不知。

整個宇宙只不過是一臺精密的機器，它的每個零件都按照定律一絲不茍地運行，這種想法就是古典的，嚴格的決定論。

宇宙從出生的那一剎那起，就有一個確定的命運。我們現(xiàn)在無法了解它，只是因為我們所知道的信息太少而已。

那么多的天才前仆后繼，那么多的偉人嘔心瀝血，那么多在黑暗中的探索，掙扎，奮斗，這才凝結(jié)成物理學(xué)在19世紀黃金時代的全部光榮。

物理學(xué)家終于可以說，他們能夠預(yù)測神秘的宇宙了，因為他們找到了宇宙運行的奧秘。

他們說這話時，帶著一種神圣而不可侵犯的情感，決不饒恕任何敢于輕視物理學(xué)力量的人。

可是，現(xiàn)在有人說，物理不能預(yù)測電子的行為，它只能找到電子出現(xiàn)的概率而已。

無論如何，我們也沒辦法確定單個電子究竟會出現(xiàn)在什么地方，我們只能猜想，電子有90％的可能出現(xiàn)在這里，10％的可能出現(xiàn)在那里。

這難道不是對整個物理歷史的挑釁，對物理學(xué)的光榮和尊嚴的一種侮辱嗎？

我們不能確定？物理學(xué)的詞典里是沒有這個字眼的。

在中學(xué)的物理考試中，題目給了我們一個小球的初始參數(shù)，要求t時刻的狀態(tài)，你敢寫上“我不能確定”嗎？要是你這樣做了，你的物理老師準會氣得吹胡子瞪眼睛，并且毫不猶豫地給你亮個紅燈。

不能確定？不可能，物理學(xué)什么都能確定。

誠然，有時候為了方便，我們也會引進一些統(tǒng)計的方法，比如處理大量的空氣分子運動時，但那是完全不同的一個問題。

科學(xué)家只是凡人，無法處理那樣多的復(fù)雜計算，所以應(yīng)用了統(tǒng)計的捷徑。但是從理論上來說，只要我們了解每一個分子的狀態(tài)，我們完全可以嚴格地推斷出整個系統(tǒng)的行為，分毫不爽。

然而波恩的解釋不是這樣，波恩的意思是，就算我們把電子的初始狀態(tài)測量得精確無比，就算我們擁有最強大的計算機可以計算一切環(huán)境對電子的影響，即便如此，我們也不能預(yù)言電子最后的準確位置。

這種不確定不是因為我們的計算能力不足而引起的，它是深藏在物理定律本身內(nèi)部的一種屬性。

即使從理論上來說，我們也不能準確地預(yù)測大自然。

這已經(jīng)不是推翻某個理論的問題，這是對整個決定論系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，而決定論是那時整個科學(xué)的基礎(chǔ)。

量子論挑戰(zhàn)整個科學(xué)。

對于許多物理學(xué)家來說，這是一個不可原諒的假設(shè)。骰子？不確定？別開玩笑了。

對于他們中的好些人來說，物理學(xué)之所以那樣迷人，那樣富有魔力，正是因為它深刻，明晰，能夠確定一切，掃清人們的一切疑惑，這才使他們義無反顧地投身到這一事業(yè)中去。

現(xiàn)在，物理學(xué)竟然有變成搖獎機器的危險，竟然要變成一個擲骰子來決定命運的賭徒，這怎么能夠容忍呢？

不確定？

一場史無前例的大爭論即將展開，在爭吵和辯論后面是激動，顫抖，絕望，淚水，伴隨著整個決定論在20世紀的悲壯謝幕。

可以說決定論的興衰濃縮了整部自然科學(xué)在20世紀的發(fā)展史。

科學(xué)從牛頓和拉普拉斯的時代走來，輝煌的成功使它一時得意忘形，認為它具有預(yù)測一切的能力。

決定論認為，萬物都已經(jīng)由物理定律所規(guī)定下來，連一個細節(jié)都不能更改。

過去和未來都像已經(jīng)寫好的劇本，宇宙的發(fā)展只能嚴格地按照這個劇本進行，無法跳出這個窠臼。

矜持的決定論在20世紀首先遭到了量子論的嚴重挑戰(zhàn)，隨后混沌動力學(xué)的興起使它徹底被打垮。

決定論的垮臺是否注定了自由意志的興起？這在哲學(xué)上是很值得探討的。

事實上，在量子論之后，物理學(xué)越來越陷于形而上學(xué)的爭論中。也許形而上學(xué)應(yīng)該改個名字叫“量子論之后”。

（三）波還是粒子？模擬一個電子的神奇旅程！

在我們出發(fā)去回顧新量子論與經(jīng)典決定論的那場驚心動魄的悲壯決戰(zhàn)之前，還是讓我們先來關(guān)注一下歷史遺留問題，也就是我們的微粒和波動的宿怨。

波恩的概率解釋無疑是對薛定諤傳統(tǒng)波動解釋的一個沉重打擊，現(xiàn)在，微粒似乎可以暫時高興一下了。

但是波動沒有被嚇倒，說實話，雙方300年的恩怨纏結(jié)，經(jīng)過那么多風(fēng)風(fēng)雨雨，早就練就了處變不驚的本領(lǐng)。

“哦，是嗎？”它冷靜地回應(yīng)道，“恐怕事情不如你想象得那么簡單吧？我們不如縮小到電子那個尺寸，去親身感受一下一個電子在雙縫實驗中的經(jīng)歷如何？”

微粒遲疑了一下便接受了：“好吧，讓你徹底死心也好?！?/span>

那么，現(xiàn)在讓我們也想象自己縮小到電子那個尺寸，跟著它一起去看看事實上到底發(fā)生了什么事。

一個電子的直徑小于一億分之一埃，也就是10^-23米，它的質(zhì)量小于10^-30千克，變得這樣小，看來這必定是一次奇妙的旅程呢。

好，現(xiàn)在我們已經(jīng)和一個電子一樣大了，突然縮小了那么多，還真有點不適應(yīng)，看出去的世界也變得模糊扭曲起來。

不過，我們第一次發(fā)現(xiàn)，世界原來那么空曠，幾乎是空無一物，這也情有可原，從我們的尺度看來，原子核應(yīng)該像是遠在天邊吧？

好，現(xiàn)在迎面來了一個電子，這是個好機會，讓我們睜大眼睛，仔細地看一看它究竟是個粒子還是波？

奇怪，為什么我們什么都看不見呢？啊，原來我們忘了一個關(guān)鍵的事實！

要“看見”東西，必須有光進入我們的眼睛才行。但現(xiàn)在我們變得這么小，即使光——不管它是光子還是光波——對于我們來說也太大了。

但是不管怎樣，為了探明這個秘密，我們必須得找到從電子那里反射過來的光，憑感覺，我知道從左邊來了一團光（之所以說“一團”光，是因為我不清楚它究竟是一個光粒子還是一道光波，沒有光，我也看不到光本身，是吧？），現(xiàn)在讓我們勇敢地迎上去，啊，秘密就要揭開了！

隨著“砰”地一聲，我們被這團光粗暴地擊中，隨后身不由己地飛到半空中，被彈出了十萬八千里。

這次撞擊使得我們渾身筋骨欲脫，腦中天旋地轉(zhuǎn)，眼前直冒金星。

我們忘了自己現(xiàn)在是個什么尺寸！要不是運氣好，這次碰撞已經(jīng)要了咱們的小命。

當(dāng)好不容易爬起來時，早就不知道自己身在何方，那個電子更是無影無蹤了。

剛才真是好險，看來這一招是行不通的。不過，我聽見聲音了，是微粒和波動在前面爭論呢，咱們還是跟著這哥倆去看個究竟。

它們?yōu)榱四M一個電子的歷程，從某個陰極射線管出發(fā)，現(xiàn)在，面前就是那著名的雙縫了。

“嗨，微粒。”波動說道，“假如電子是個粒子的話，它下一步該怎樣行動呢？眼前有兩條縫，它只能選擇其中之一啊，如果它是個粒子，它不可能兩條縫都通過吧？”

“嗯，沒錯?！蔽⒘Ｕf，“粒子就是一個小點，是不可分割的。我想，電子必定選擇通過了其中的某一條狹縫，然后投射到后面的光屏上，激發(fā)出一個小點?！?/span>

“可是，”波動一針見血地說，“它怎能夠按照干涉模式的概率來行動呢？比如說它從右邊那條縫過去了吧，當(dāng)它打到屏幕前，它怎么能夠知道，它應(yīng)該有90％的機會出現(xiàn)到亮帶區(qū)，10％的機會留給暗帶區(qū)呢？”

“要知道這個干涉條紋可是和兩條狹縫之間的距離密切相關(guān)啊，要是電子只通過了一條縫，它是如何得知兩條縫之間的距離的呢？”

微粒有點尷尬，它遲疑地說：“我也承認，伴隨著一個電子的有某種類波的東西，也就是薛定諤的波函數(shù)ψ，波恩說它是概率，我們就假設(shè)它是某種看不見的概率波吧。”

“你可以把它想象成從我身上散發(fā)出去的某種看不見的場，我想，在我通過雙縫之前，這種看不見的波場在空間中彌漫開去，探測到了雙縫之間的距離，從而使我得以知道如何嚴格地按照概率行動。但是，我的實體必定只能通過其中的一條縫?！?/span>

“一點道理也沒有。”波動搖頭說。

“我們不妨想象這樣一個情景吧，假如電子是一個粒子，它現(xiàn)在決定通過右邊的那條狹縫?！?/span>

“姑且相信你的說法，有某種概率波事先探測到了雙縫間的距離，讓它胸有成竹知道如何行動。可是，假如在它進入右邊狹縫前的那一剎那，有人關(guān)閉了另一道狹縫，也就是左邊的那道狹縫，那時會發(fā)生什么情形呢？”

微粒有點臉色發(fā)白。

“那時候，”波動繼續(xù)說。

“就沒有雙縫了，只有單縫。電子穿過一條縫，就無所謂什么干涉條紋。也就是說，當(dāng)左邊狹縫關(guān)閉的一剎那，電子的概率必須立刻從干涉模式轉(zhuǎn)換成普通模式，變成一條長狹帶?！?/span>

“現(xiàn)在，我倒請問，電子是如何在穿過狹縫前的一剎那，及時地得知另一條狹縫關(guān)閉這個事實的呢？要知道它可是一個小得不能再小的電子啊，另一條狹縫距離它是如此遙遠，就像從上海隔著大洋遙望洛杉磯。”

“它如何能夠瞬間作出反應(yīng)，修改自己的概率分布呢？除非它收到了某種瞬時傳播來的信號，怎么，你想開始反對相對論了嗎？”

“好吧，”微粒不服氣地說，“那么，我倒想聽聽你的解釋?！?/span>

“很簡單，”波動說，“電子是一個在空間中擴散開去的波，它同時穿過了兩條狹縫，當(dāng)然，這也就是它造成完美干涉的原因了。如果你關(guān)閉一個狹縫，那么顯然就關(guān)閉了一部分波的路徑，這時就談不上干涉了?！?/span>

“聽起來很不錯?！蔽⒘Ｕf，“照你這么說，ψ是某種實際的波，它穿過兩道狹縫，完全確定而連續(xù)地分布著，一直到擊中感應(yīng)屏前。不過，之后呢？之后發(fā)生了什么事？”

“之后……”波動也有點語塞，“之后，出于某種原因，ψ收縮成了一個小點?！?/span>

“哈，真奇妙?！蔽⒘９室獍崖曇衾L以示諷刺，“你那擴散而連續(xù)的波突然變成了一個小點！請問發(fā)生了什么事呢？波動家族突然全體罷工了？”

波動氣得面紅耳赤，它爭辯道：“出于某種我們尚不清楚的機制……”

“好吧，”微粒不耐煩地說，“實踐是檢驗真理的唯一標準是吧？既然我說電子只通過了一條狹縫，而你硬說它同時通過兩條狹縫，那么搞清我們倆誰對誰錯不是很簡單嗎？我們只要在兩道狹縫處都安裝上某種儀器，讓它在有粒子——或者波，不論是什么——通過時記錄下來或者發(fā)出警報，那不就成了？這種儀器又不是復(fù)雜而不可制造的?！?/span>

波動用一種奇怪的眼光看著微粒，良久，它終于說：“不錯，我們可以裝上這種儀器。我承認，一旦我們試圖測定電子究竟通過了哪條縫時，我們永遠只會在其中的一處發(fā)現(xiàn)電子。兩個儀器不會同時響?！?/span>

微粒放聲大笑：“你早說不就得了？害得我們白費了這么多口水！怎么，這不就證明了，電子只可能是一個粒子，它每次只能通過一條狹縫嗎？你還跟我嘮叨個什么！”

但是它漸漸發(fā)現(xiàn)氣氛有點不對勁，終于它笑不出來了。

“怎么？”它瞪著波動說。

波動突然咧嘴一笑：“不錯，每次我們只能在一條縫上測量到電子。但是，你要知道，一旦我們展開這種測量的時候，干涉條紋也就消失了……”

（四）不共戴天的動量和位置信息！

時間是1927年2月，哥本哈根仍然是春寒料峭，大地一片冰霜。玻爾坐在他的辦公室里若有所思：電子是粒子還是波呢？

而海森堡滿腦子都裝滿了大大小小的矩陣，他又想起矩陣那奇特的乘法規(guī)則：p×q≠q×p。

p×q≠q×p，這不是說，先觀測動量p，再觀測位置q，這和先觀測q再觀測p，其結(jié)果是不一樣的嗎？

等等，這說明了什么？假設(shè)我們有一個小球向前運動，那么在每一個時刻，它的動量和位置不都是兩個確定的變量嗎？

為什么僅僅是觀測次序的不同，其結(jié)果就會產(chǎn)生不同呢？

海森堡的手心捏了一把汗，他知道這里藏著一個極為重大的秘密。

這怎么可能呢？假如我們要測量一個矩形的長和寬，那么先測量長還是先測量寬，這不是一回事嗎？

除非……

除非測量動量p這個動作本身，影響到了q的數(shù)值。反過來，測量q的動作也影響p的值?？墒?，笑話，假如我同時測量p和q呢？

海森堡突然間像看見了神啟，他豁然開朗。

難道說，我們的方程想告訴我們，同時觀測p（動量）和q（位置）是不可能的嗎？

理論不但決定我們能夠觀察到的東西，它還決定哪些是我們觀察不到的東西！

“關(guān)鍵就在這里！測量！”海森堡敲著自己的腦殼說，“我現(xiàn)在全明白了，問題就出在測量行為上面。

海森堡飛也似地跑回研究所，埋頭一陣苦算，最后他得出了一個公式：

△p×△q>h/2π

△p和△q分別是測量p和測量q的誤差，h是普朗克常數(shù)。

海森堡發(fā)現(xiàn)，測量p和測量q的誤差，它們的乘積必定要大于某個常數(shù)。

如果我們把p測量得非常精確，也就是說△p非常小，那么相應(yīng)地，△q必定會變得非常大，也就是說我們關(guān)于q的知識就要變得非常模糊和不確定。

反過來，假如我們把位置q測得非常精確，p就變得搖擺不定，誤差急劇增大。

假如我們把p測量得100％地準確，也就是說△p=0，那么△q就要變得無窮大。

這就是說，假如我們了解了一個電子動量p的全部信息，那么我們就同時失去了它位置q的所有信息，我們一點都不知道，它究竟身在何方，不管我們怎么安排實驗都沒法做得更好。

魚與熊掌不能得兼，要么我們精確地知道p而對q放手，要么我們精確地知道q而放棄對p的全部知識，要么我們折衷一下，同時獲取一個比較模糊的p和比較模糊的q。

p和q就像一對前世冤家，它們?nèi)松幌嘁姡瑒尤鐓⑴c商，處在一種有你無我的狀態(tài)。

不管我們親近哪個，都會同時急劇地疏遠另一個。這種奇特的量被稱為“共軛量”，我們以后會看到，這樣的量還有許多。

海森堡的這一原理于1927年3月23日在《物理學(xué)雜志》上發(fā)表，即“不確定性原理”。

動量p和位置q，它們真正地是“不共戴天”。只要一個量出現(xiàn)在宇宙中，另一個就神秘地消失。

要么，兩個都以一種模糊不清的面目出現(xiàn)。

（五）能量在瞬間可以無中生有！

海森堡很快又發(fā)現(xiàn)了另一對類似的仇敵，它們是能量E和時間t。只要能量E測量得越準確，時刻t就愈加模糊；

反過來，時間t測量得愈準確，能量E就開始大規(guī)模地起伏不定。

而且，它們之間的關(guān)系遵守相同的不確定性規(guī)則：

△E×△t>h/2π

各位看官，我們的宇宙已經(jīng)變得非常奇妙了。

各種物理量都遵循著海森堡的這種不確定性原理，此起彼伏，像神秘的大海中不斷升起和破滅的泡沫。

在古人看來，“空”就是空蕩蕩無一物。不過后來人們知道了，看不見的空氣中也有無數(shù)分子，“空”應(yīng)該指抽空了空氣的真空。

再后來，人們覺得各種場，從引力場到電磁場，也應(yīng)該排除在“空”的概念之外，它應(yīng)該僅僅指空間本身而已。

但現(xiàn)在，這個概念又開始混亂了。

首先愛因斯坦的相對論告訴我們空間本身也能扭曲變形，事實上引力只不過是它的彎曲而已。

而海森堡的不確定性原理展現(xiàn)了更奇特的場景：我們知道t測量得越準確，E就越不確定。

所以在非常非常短的一剎那，也就是t非常確定的一瞬間，即使真空中也會出現(xiàn)巨大的能量起伏。

這種能量完全是靠著不確定性而憑空出現(xiàn)的，它的確違反了能量守恒定律！

但是這一剎那極短，在人們還沒有來得及發(fā)現(xiàn)以前，它又神秘消失，使得能量守恒定律在整體上得以維持。

間隔越短，t就越確定，E就越不確定，可以憑空出現(xiàn)的能量也就越大。

所以，我們的真空其實無時無刻不在沸騰著，到處有神秘的能量產(chǎn)生并消失。

愛因斯坦告訴我們，能量和物質(zhì)可以互相轉(zhuǎn)換，所以在真空中，其實不停地有一些“幽靈”物質(zhì)在出沒，只不過在我們沒有抓住它們之前，它們就又消失在了另一世界。

真空本身，就是提供這種漲落的最好介質(zhì)。

現(xiàn)在如果我們談?wù)摗翱铡?，?yīng)該明確地說：沒有物質(zhì)，沒有能量，沒有時間，也沒有空間。這才是什么都沒有，它根本不能夠想象（你能想象沒有空間是什么樣子嗎？）。

不過大有人說，這也不算“空”，因為空間和時間本身似乎可以通過某種機制從一無所有中被創(chuàng)造出來，我可真要發(fā)瘋了，那究竟怎樣才算“空”呢？

曾幾何時，所有的科學(xué)家都認為，無中生有是絕對不可能的。物質(zhì)不能被憑空制造，能量也不能被憑空制造，遑論時空本身。

但是不確定性原理的出現(xiàn)把這一切舊觀念都摧枯拉朽一般地粉碎了。

海森堡告訴我們，在極小的空間和極短的時間里，什么都是有可能發(fā)生的，因為我們對時間非常確定，所以反過來對能量就非常地不確定。

能量物質(zhì)可以逃脫物理定律的束縛，自由自在地出現(xiàn)和消失。

但是，這種自由的代價就是它只能限定在那一段極短的時間內(nèi)。

當(dāng)時刻一到，灰姑娘就要現(xiàn)出原形，這些神秘的物質(zhì)能量便要消失，以維護質(zhì)能守恒定律在大尺度上不被破壞。

這樣，物質(zhì)就真的從一無所有中產(chǎn)生了。

許多人都相信，我們的宇宙本身就是通過這種機制產(chǎn)生的。

量子效應(yīng)使得一小塊時空突然從根本沒有時空中產(chǎn)生，然后因為各種力的作用，它突然指數(shù)級地膨脹起來，在瞬間擴大到整個宇宙的尺度。

科學(xué)家古斯在這種想法上出發(fā)，創(chuàng)立了宇宙的“暴漲理論”。1998年，古斯還出版了一本通俗的介紹暴漲的書，他最愛說的一句話是：

“宇宙本身就是一頓免費午餐。”意思是宇宙是從一無所有中而來的。

（六）電子同時是粒子又是波！

不過，話又說回來。波動性，微粒性，從我們史話的一開始，這兩個詞已經(jīng)深深困擾我們，一直到現(xiàn)在。

好吧，不確定性同時建立在波動性和微粒性上……可這不是白說嗎？

我們的耐心是有限的，不如攤開天窗說亮話吧，這個該死的電子到底是個粒子還是波那？

我們處在一種進退維谷的境地中，一方面雙縫實驗和麥氏理論毫不含糊地揭示出光的波動性。

另一方面光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)又同樣清晰地表明它是粒子。就電子來說，玻爾的躍遷，原子里的光譜，海森堡的矩陣都強調(diào)了它不連續(xù)的一面，似乎粒子性占了上風(fēng)。

但薛定諤的方程卻又大肆渲染它的連續(xù)性，甚至把波動的標簽都貼到了它臉上。

怎么看，電子都沒法不是個粒子；怎么看，電子都沒法不是個波。

這該如何是好呢？

當(dāng)遇到棘手的問題時，最好的辦法還是問問咱們的偶像，無所不能的歇洛克·福爾摩斯先生。他是這樣說的：“我的方法，就建立在這樣一種假設(shè)上面：當(dāng)你把一切不可能的結(jié)論都排除之后，那剩下的，不管多么離奇，也必然是事實。”

真是至理名言啊。那么，電子不可能不是個粒子，它也不可能不是波。那剩下的，唯一的可能性就是……

它既是個粒子，同時又是個波！

可是，等等，這太過分了吧？完全沒法叫人接受嘛。

什么叫“既是個粒子，同時又是波”？這兩種圖像分明是互相排斥的呀。一個人可能既是男的，又是女的嗎（太監(jiān)之類的不算）？這種說法難道不自相矛盾嗎？

不過，要相信福爾摩斯，更要相信玻爾，因為玻爾就是這樣想的。

奇怪，似乎有哪里不對，卻說不出來……好吧，電子有時候變成電子的模樣，有時候變成波的模樣，嗯，不錯的變臉把戲。

可是，撕下它的面具，它本來的真身究竟是個什么呢？

“這就是關(guān)鍵！這就是你我的分歧所在了?！?/span>

玻爾意味深長地說：

“電子的‘真身’？或者換幾個詞，電子的原型？電子的本來面目？電子的終極理念？

這些都是毫無意義的單詞，對于我們來說，唯一知道的只是每次我們看到的電子是什么。

我們看到電子呈現(xiàn)出粒子性，又看到電子呈現(xiàn)出波動性，那么當(dāng)然我們就假設(shè)它是粒子和波的混合體。

我一點都不關(guān)心電子‘本來’是什么，我覺得那是沒有意義的。

事實上我也不關(guān)心大自然‘本來’是什么，我只關(guān)心我們能夠‘觀測’到大自然是什么。

電子又是個粒子又是個波，但每次我們觀察它，它只展現(xiàn)出其中的一面，這里的關(guān)鍵是我們‘如何’觀察它，而不是它‘究竟’是什么?！?/span>

舉個例子，大家都知道“白馬非馬”的詭辯，不過我們不討論這個。

我們問：這匹馬到底是什么顏色呢？你當(dāng)然會說：白色啊。

可是，也許你身邊有個色盲，他會爭辯說：不對，是紅色！大家指的是同一匹馬，它怎么可能又是白色又是紅色呢？

你當(dāng)然要說，那個人在感覺顏色上有缺陷，他說的不是馬本來的顏色，可是，誰又知道你看到的就一定是正確的顏色呢？

假如世上有一半色盲，誰來分辨哪一半說的是“真相”呢？不說色盲，我們戴上一副紅色眼鏡，這下看出去的馬也變成了紅色吧？它怎么剛剛是白色，現(xiàn)在是紅色呢？哦，因為你改變了觀察方式，戴上了眼鏡。

那么哪一種方式看到的是真實呢？天曉得，莊周做夢變成了蝴蝶還是蝴蝶做夢變成了莊周？

你戴上眼鏡看到的是真實還是脫下眼鏡看到的是真實？

我們的結(jié)論是，討論哪個是“真實”毫無意義。

我們唯一能說的，是在某種觀察方式確定的前提下，它呈現(xiàn)出什么樣子來。

我們可以說，在我們運用肉眼的觀察方式下，馬呈現(xiàn)出白色。

同樣我們也可以說，在戴上眼鏡的觀察方式下，馬呈現(xiàn)出紅色。

色盲也可以聲稱，在他那種特殊構(gòu)造的感光方式觀察下，馬是紅色。

至于馬“本來”是什么色，完全沒有意義。

甚至我們可以說，馬“本來的顏色”是子虛烏有的。

我們大多數(shù)人說馬是白色，只不過我們大多數(shù)人采用了一種類似的觀察方式罷了，這并不指向一種終極真理。

電子也是一樣。

電子是粒子還是波？那要看你怎么觀察它。

如果采用光電效應(yīng)的觀察方式，那么它無疑是個粒子；

要是用雙縫來觀察，那么它無疑是個波。

它本來到底是個粒子還是波呢？

又來了，沒有什么“本來”，所有的屬性都是同觀察聯(lián)系在一起的，讓“本來”見鬼去吧。

但是，一旦觀察方式確定了，電子就要選擇一種表現(xiàn)形式，它得作為一個波或者粒子出現(xiàn)，而不能再曖昧地混雜在一起。

這就像我們可憐的馬，不管誰用什么方式觀察，它只能在某一時刻展現(xiàn)出一種顏色。

從來沒有人有過這樣奇妙的體驗：這匹馬同時又是白色，又是紅色。

波和粒子在同一時刻是互斥的，但它們卻在一個更高的層次上統(tǒng)一在一起，作為電子的兩面被納入一個整體概念中。

這就是玻爾的“互補原理”，它連同波恩的概率解釋，海森堡的不確定性，三者共同構(gòu)成了量子論“哥本哈根解釋”的核心，至今仍然深刻地影響我們對于整個宇宙的終極認識。

“第三次波粒戰(zhàn)爭”便以這樣一種戲劇化的方式收場。

而量子世界的這種奇妙結(jié)合，就是大名鼎鼎的“波粒二象性”。

三百年硝煙散盡，波和粒子以這樣一種奇怪的方式達成了妥協(xié)：兩者原來是不可分割的一個整體。

就像漫畫中教皇善與惡的兩面，雖然在每個確定的時刻，只有一面能夠體現(xiàn)出來，但它們確實集中在一個人的身上。

波和粒子是一對孿生兄弟，它們?nèi)绱丝嗫酄幎?，卻原來是演出了一場物理學(xué)中的絕代雙驕故事，這教人拍案驚奇，唏噓不已。

（七）電子在雙縫面前真的會分身術(shù)嗎？

現(xiàn)在我們再回到上一章的最后，重溫一下波和粒子在雙縫前遇到的困境：電子選擇左邊的狹縫，還是右邊的狹縫呢？

現(xiàn)在我們知道，假如我們采用任其自然的觀測方式，它波動的一面就占了上風(fēng)。

這個電子于是以某種方式同時穿過了兩道狹縫，自身與自身發(fā)生干涉，它的波函數(shù)ψ按照嚴格的干涉圖形花樣發(fā)展。

但是，當(dāng)它撞上感應(yīng)屏的一剎那，觀測方式發(fā)生了變化！

我們現(xiàn)在在試圖探測電子的實際位置了，于是突然間，粒子性接管了一切，這個電子凝聚成一點，按照ψ的概率隨機地出現(xiàn)在屏幕的某個地方。

假使我們在某個狹縫上安裝儀器，試圖測出電子究竟通過了哪一邊，注意，這是另一種完全不同的觀測方式！??！

我們試圖探測電子在通過狹縫時的實際位置，可是只有粒子才有實際的位置。

這實際上是我們施加的一種暗示，讓電子早早地展現(xiàn)出粒子性。

事實上，的確只有一邊的儀器將記錄下它的蹤影，但同時，干涉條紋也被消滅，因為波動性隨著粒子性的喚起而消失了。

我們終于明白，電子如何表現(xiàn)，完全取決于我們?nèi)绾斡^測它。

種瓜得瓜，種豆得豆，想記錄它的位置？

好，那是粒子的屬性，電子善解人意，便表現(xiàn)出粒子性來，同時也就沒有干涉。

不作這樣的企圖，電子就表現(xiàn)出波動性來，穿過兩道狹縫并形成熟悉的干涉條紋。

（八）外部世界因為我們的觀測而變化！

量子派物理學(xué)家現(xiàn)在終于逐漸領(lǐng)悟到了事情的真相：

我們的結(jié)論和我們的觀測行為本身大有聯(lián)系。

這就像那匹馬是白的還是紅的，這個結(jié)論和我們用什么樣的方法去觀察它有關(guān)系。有些看官可能還不服氣：

結(jié)論只有一個，親眼看見的才是唯一的真實。

色盲是視力缺陷，眼鏡是外部裝備，這些怎么能夠說是看到“真實”呢？其實沒什么分別，它們不外乎是兩種不同的觀測方式罷了。

我們的論點是，根本不存在所謂“真實”。

玻爾也好，海森堡也好，現(xiàn)在終于都明白：

談?wù)撊魏挝锢砹慷际菦]有意義的，除非你首先描述你測量這個物理量的方式。

一個電子的動量是什么？我不知道，一個電子沒有什么絕對的動量，不過假如你告訴我你打算怎么去測量，我倒可以告訴你測量結(jié)果會是什么。

根據(jù)測量方式的不同，這個動量可以從十分精確一直到萬分模糊，這些結(jié)果都是可能的，也都是正確的。一個電子的動量，只有當(dāng)你測量時，才有意義。

假如這不好理解，想象有人在紙上畫了兩橫夾一豎，問你這是什么字。嗯，這是一個“工”字，但也可能是橫過來的“H”，在他沒告訴你怎么看之前，這個問題是沒有定論的?，F(xiàn)在，你被告知：“這個圖案的看法應(yīng)該是橫過來看?！边@下我們明確了：這是一個大寫字母H。

只有觀測手段明確之后，答案才有意義。

測量！在經(jīng)典理論中，這不是一個被考慮的問題。測量一塊石頭的重量，我用天平，用彈簧秤，用磅秤，或者用電子秤來做，理論上是沒有什么區(qū)別的。

在經(jīng)典理論看來，石頭是處在一個絕對的，客觀的外部世界中，而我——觀測者——對這個世界是沒有影響的，至少，這種影響是微小得可以忽略不計的。你測得的數(shù)據(jù)是多少，石頭的“客觀重量”就是多少。

但量子世界就不同了，我們已經(jīng)看到，我們測量的對象都是如此微小，以致我們的介入對其產(chǎn)生了致命的干預(yù)。我們本身的擾動使得我們的測量中充滿了不確定性，從原則上都無法克服。

采取不同的手段，往往會得到不同的答案，它們隨著不確定性原理搖搖擺擺，你根本不能說有一個客觀確定的答案在那里。

在量子論中沒有外部世界和我之分，我們和客觀世界天人合一，融和成為一體。

我們和觀測物互相影響，使得測量行為成為一種難以把握的手段。

在量子世界，一個電子并沒有什么“客觀動量”，我們能談?wù)摰模挥兴摹皽y量動量”，而這又和我們的測量手段密切相關(guān)。

各位，我們已經(jīng)身陷量子論那奇怪的沼澤中了，我只希望大家不要過于頭昏腦漲，因為接下來還有無數(shù)更稀奇古怪的東西，錯過了未免可惜。

我很抱歉，這幾節(jié)我們似乎沉浸于一種玄奧的哲學(xué)討論，而且似乎還要繼續(xù)討論下去。

這是因為量子革命牽涉到我們世界觀的根本變革，以及我們對于宇宙的認識方法。

量子論的背后有一些非常形而上的東西，它使得我們的理性戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，汗流浹背。

但是，為了理解量子論的偉大力量，我們又無法繞開這些而自欺欺人地盲目前進。

如果你從史話的一開始跟著我一起走到了現(xiàn)在，我至少對你的勇氣和毅力表示贊賞，但我也無法給你更多的幫助。

假如你感到困惑彷徨，那么玻爾的名言“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論”或許可以給你一些安慰。

而且，正如我們以后即將描述的那樣，你也許應(yīng)該感到非常自豪，因為愛因斯坦和你是一個處境。

如果不定義一個測量動量的方式，那么我們談?wù)撾娮觿恿烤褪菦]有意義的？

這聽上去似乎是一種唯心主義的說法。難道我們無法測量電子，它就沒有動量了嗎？

讓我們非常驚訝和尷尬的是，玻爾和海森堡兩個人對此大點其頭。

一點也不錯，假如一個物理概念是無法測量的，它就是沒有意義的。

我們要時時刻刻注意，在量子論中觀測者是和外部宇宙結(jié)合在一起的，它們之間現(xiàn)在已經(jīng)沒有明確的分界線，是一個整體。

（九）一條無法探測的龍，和沒有龍有什么差別呢？

在經(jīng)典理論中，我們脫離一個絕對客觀的外部世界而存在，我們也許不了解這個世界的某些因素，但這不影響其客觀性。

可如今我們自己也已經(jīng)融入這個世界了，對于這個物我合一的世界來說，任何東西都應(yīng)該是可以測量和感知的。只有可觀測的量才是存在的！

卡爾·薩根曾經(jīng)舉過一個很有意思的例子，雖然不是直接關(guān)于量子論的，但頗能說明問題。

“我的車庫里有一條噴火的龍！”他這樣聲稱。

“太稀罕了！”他的朋友連忙跑到車庫中，但沒有看見龍?！褒堅谀睦?？”

“哦，”薩根說，“我忘了說明，這是一條隱身的龍?！?/span>

朋友有些狐疑，不過他建議，可以撒一些粉末在地上，看看龍的爪印是不是會出現(xiàn)。但是薩根又聲稱，這龍是飄在空中的。

“那既然這條龍在噴火，我們用紅外線檢測儀做一個熱掃描？”

“也不行?！彼_根說，“隱形的火也沒有溫度?！?/span>

“要么對這條龍噴漆讓它現(xiàn)形？”——“這條龍是非物質(zhì)的，滑不溜手，油漆無處可粘。”

反正沒有一種物理方法可以檢測到這條龍的存在。

薩根最后問：“這樣一條看不見摸不著，沒有實體的，飄在空中噴著沒有熱度的火的龍，一條任何儀器都無法探測的龍，和‘根本沒有龍’之間又有什么差別呢？”

現(xiàn)在，玻爾和海森堡也以這種苛刻的懷疑主義態(tài)度去對待物理量。不確定性原理說，不可能同時測準電子的動量p和位置q，任何精密的儀器也不行。

許多人或許會認為，好吧，就算這是理論上的限制，和我們實驗的笨拙無關(guān)，我們?nèi)匀豢梢园参孔约?，說一個電子實際上是同時具有準確的位置和動量的，只不過我們出于某種限制無法得知罷了。

但哥本哈根派開始嚴厲地打擊這種觀點：一個具有準確p和q的經(jīng)典電子？這恐怕是自欺欺人吧。

有任何儀器可以探測到這樣的一個電子嗎？——沒有，理論上也不可

能有。

那么，同樣道理，一個在臆想的世界中生存的，完全探測不到的電子，和根本沒有這樣一個電子之間又有什么區(qū)別呢？

事實上，同時具有p和q的電子是不存在的！

p和q也像波和微粒一樣，在不確定原理和互補原理的統(tǒng)治下以一種此長彼消的方式生存。

對于一些測量手段來說，電子呈現(xiàn)出一個準確的p，對于另一些測量手段來說，電子呈現(xiàn)出準確的q。

我們能夠測量到的電子才是唯一的實在，這后面不存在一個“客觀”的，或者“實際上”的電子！

換言之，不存在一個客觀的，絕對的世界。

唯一存在的，就是我們能夠觀測到的世界。

物理學(xué)的全部意義，不在于它能夠揭示出自然“是什么”，而在于它能夠明確，關(guān)于自然我們能“說什么”。

沒有一個脫離于觀測而存在的絕對自然，只有我們和那些復(fù)雜的測量關(guān)系，熙熙攘攘縱橫交錯，構(gòu)成了這個令人心醉的宇宙的全部。

測量是新物理學(xué)的核心，測量行為創(chuàng)造了整個世界。

同時具有動量p和位置q的電子是不存在的。有人或許感到不理解，探測不到的就不是實在嗎？

我們來問自己，“這個世界究竟是什么”和“我們在最大程度上能夠探測到這個世界是什么”兩個命題，其實質(zhì)到底有多大的不同？

我們探測能力所達的那個世界，是不是就是全部實在的世界？

比如說，我們不管怎樣，每次只能探測到電子是個粒子或者是個波。

那么，是不是有一個“實在”的世界，在那里電子以波-粒子的奇妙方式共存。

我們每次探測，只不過探測到了這個終極實在于我們感觀中的一部分投影？