首页 百科知识 命运之神何方:透析量子力学

命运之神何方:透析量子力学

时间:2024-06-07 百科知识 版权反馈
【摘要】:现在,阿斯比实验产生一个与贝耳定理相矛盾的结果这一事实证明,自然并非按我们假设中所具体化的规则活动。旧实在观不能解决问题,这正是贝耳定理的重要意义之所在。在阿斯比提出一个明确结果之前,唯一的可能性自然是,真实的宇宙会表现得遵从贝耳定理,在那种情况下量子力学反倒是错误的。

命运之神何方:透析量子力学

33.一旦改变绝不能收回

最重要的是要理解,贝耳定理全然不牵涉量子力学。由我们把其中的数量看做某种量子力学测量的结果——电子自旋或光子偏振——而偶然地触及了它,然而实际上是搞错了。这定理使那个很普遍的实在观具体化,量子力学到来之前物理学家们或多或少地不加思索地坚持它。贝耳定理在真实宇宙中不遵从向我们所揭示的东西,更多的不在于量子力学是正确的而在于旧宇宙观错误的。那个旧观点是什么,它错在何处?

想象一个装置,它生成一些客体对,并推动它们分别到两个不同的机器,在那里客体的性质以不同的方式被测量。也请想象,这两个机器能相互独立地以不同方式被调节,以使它们随便地选择测量进入其中之客体的不同性质。请你尽可能多地放弃这样的期待:这客体将被判明是电子或光子,机器将是斯特恩—革拉赫磁铁或偏振滤光器。

我们能够重复地运行这个实验:客体对被产生并发送到机器,在那里被记录的结果依赖于进入机器的客体的性质,也依赖于对机器所完成的特殊调节,各次实验可能完全不同。或许在每台机器处有一群随机地扳弄把柄的小孩,以致机器每次都测量不同的东西(见图8)。

在一段时期内,我们编列一张结果表。对于每一粒子对,我们记下每个机器的安放和它们记录的测量。编列一个足够长的表之后,我们就能直接地抽出表征这些检验结果的某种概率。我们发现,当机器1取某种安放而机器2取另一种安放时,这些客体的性质更可能是这种而不是另一种。或者我们发现,当物体对被发现有某种性质时,机器的安放更可能取这种而不取那种。如此等等。在提出这些关联时,我们正在做的并不比编篡差异表更多些什么,以致当越来越多的结果被编列时,你发现对于机器安放的组合更可能陈说某种测量的性质,你能做出越来越好的预言工作。在其任何之一中都没有物理学。你只是在编列结果并注意,作为经验材料,什么样的结果和什么样的机器安放相伴随。

图8 说明:贝尔定理直接地追随古典思想的箴言;它的一个翻版能建立在有共同起源的一对客体之性质的测量上。

由于机械装置如此可变和任意,你可能轻视可以从这个练习中学到的内容。但是让我们研究这样一个特殊的科学假设:因为客体对由同样的机器所产生,它们可以有共同的性质,但相应于我们对自然的理解,一旦它们上路我们对客体之一所做的任何事情都不影响另一个客体。在机器1那里的偶然事件在机器2上不产生效果,反之亦然。根据这个假设,我们在断言两个客体的任何相关的性质时只能凭借它们的共同起源的效力相关联,物理影响从一个机器到另一个机器的传递不能快于光速,这就是爱因斯坦认为不可侵犯的原则。

这个假设关于我们在每一个机器上测得的性质表揭示出什么?

如果我们在两个机器的结果之间发现某种相互关联,这并不值得惊奇,因为这些结果部分地依赖于有共同起源的客体的通过。但那可能是唯一的相关源。我们的假定实际上只意味着,两个机器的结果之间出现的相关度存在一个限制。

令人惊奇的是,这个很一般的并且看上去笼统的假设,对于得到即将到来的特殊情况下的贝耳定理的一个翻版竟然是必要的。我们在前面所看到的那个特殊定理是这个更普遍的关系的一个特例。

现在,阿斯比实验产生一个与贝耳定理相矛盾的结果这一事实证明,自然并非按我们假设中所具体化的规则活动。至今,我们还不曾特别说及量子力学。重要的是不管任何其他事情,阿斯比的实验(此刻其他的也)指出,至少那些假设之一必定是错误,而正是它们导致贝耳定理的争论。即使你不喜欢量子力学,即使你认为某些其他的理论可能最终增加或代替它,你也不能回到那旧的实在观。旧实在观不能解决问题,这正是贝耳定理的重要意义之所在。

我们如何调节我们的实在观?在阿斯比提出一个明确结果之前,唯一的可能性自然是,真实的宇宙会表现得遵从贝耳定理,在那种情况下量子力学反倒是错误的。并非当然如此。贝耳本人描述了我们可以尝试的其他三种路线,它们改变我们的眼界以便恢复我们的强有力的理解力,放弃那个旧式的而今受到怀疑的实在图像。(www.xing528.com)

第一,或许尼耳斯·玻尔是对的——不存在明确的基本实在。

第二,或许存在某种能瞬时地从一个地方到另一个地方的感应力。

第三,或许对每一个探测器所分别进行的调节不是真正独立的。

这些思想怎样有助于我们?它们如何说明贝耳定理不需要遵从?让我们颠倒次序地讨论它们。

如果曾一度扳弄探测器把柄的那些小孩,实际上曾经商量并图谋按他们事先拟订的某种秘密的计划调节把柄,那么我们就不能再坚持,每一个探测器上测得的结果是真正独立的,争论应停止。你可能回答说这是一个在我们控制之下的问题,并认为如果我们采取充分的防备措施我们能确信这样的共谋不会发生。

如果在我们的工作中我们不信任这些小孩,那么我们总是能够建立某种自动轮盘赌机或电脑化的随机数发生器以调节每个机器的安放,以致不可能有讨论或不讨论共谋的机会。然而,如果我们采取极端的观点并注意到,原则上整个宇宙形成一个巨大而基本上相互联系的量子系统(特别是如果我们以为宇宙始于神秘的量子原点的一次“大爆炸”),那么我们可以争辩说,事实上宇宙中每一个看上去好像是独立的行为,无论是小孩子的行为还是电子随机发生的行为,实际上都是相互联系着的。在这种情况下,无论我们什么时候做这类实验,所有我们的准备都以某种内在的、超感觉的相互依赖为条件,真正独立的调节是不可能的。

或许有一种笼统的科学——虚构似真性的要素并引出这样一种思考,认为每个东西都是彼此相互联系着的(的确关于生命的整体相互联系性,关于宇宙以及每件事物的神秘论证经常采取来自这种理由的暗示),但我们必须清楚,如果这是答案,那么我们正在放弃自由意志。我们不得不相信,阿斯比在1980年代初期完成了他的实验的时候,在任何特殊实验探测器上,就每个光子进入的那个而论,看上去好像是随机的选择全然不是随机的,而是远溯到宇宙起源的某种命运。实验的运行——不仅仅是它的概念和技巧,而且每个个别结果的每个决定性的细节它都提出——是大爆炸自身的细节中所固有的。

这个思想等于求助于一个仍然是较古老的翻版拯救一个古典实在的翻版:每件事情都是先定的(除现在由量子力学而不是由上帝的手而外),我们只不过是一些遵循指定路线而又无知以致意识不到我们的局限的傀儡。这似乎不是我们诸多困难的一个愉快的解决。

然而,如果我们允许即在探测器之间又在被探测着的客体之间瞬时通信,那么所有的赌注都失常,并且它们的行为之间的任何一种关联原则上变成可说明的。这就是玻姆的量子力学隐变量翻版所推断的运作方式——它明确地具体化为一个量子势,由于它的存在对一个电子自旋的测量同时改变第二个电子自旋以致两个电子自旋总是相等并相反。无论你是否喜欢玻姆的理论,至少它导致“非局限性”争端的出现。另一方面,正如玻尔再一次注意的那样,玻姆的系统说明至少是以“爱因斯坦喜欢的方式”解决EPR问题——因为爱因斯坦提出EPR论证的目的毕竟是为了表明,量子力学正是由于它似乎包含某种讨厌的“超距作用”而荒谬可笑。

第三,如果玻尔是对的,推测这类实验下的物理实在的性质是不合理的,并且只要我们有一个给我们以正确答案的理论,那么为什么又是错误的呢?

更精确地,EPR和贝耳定理的哥本哈根考虑要求我们认为,在测量被实际地完成之前把两个客体看做完全独立的存在是错误的。它们是两个客体形成的单一的量子系统,犹如由共同的生日就紧密地连接在一起的泰国双胞胎,只当测量在两个探测器被完成时我们才获得它们作为分离粒子的经验认知。如果你认为这是在规避关于事实上是否存在遍及整个系统瞬时的量子力学感应力的争端,那你将与其他人一道被宽恕。玻尔可能强有力地回答说:这是一个无意义的问题(如果你试图通过在实验组织中增加更多的探测器来研究它,那么你将改变整个系统,并且在不同时刻绝对地分离泰国双胞胎),然而在这点上并非我们所有人都像玻尔那样意志坚定。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈