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为什么爱因斯坦会说:“上帝不会掷骰子”?他想表达什么意思?
爱因斯坦这句话是在1927年第五次索尔维会议上为了反驳玻尔关于量子力学理论,在当时玻尔领衔的哥本哈根学派提出了关于量子力学的著名的“不确定性原理”。在这次大会上爱因斯坦爱因斯坦直接指出:“上帝不掷骰子”,而玻尔直接反击到:“不要安排上帝怎么做”。
这就是当时爱因斯坦说出这句话的背景,但是爱因斯坦为什么会针对玻尔说出这句话呢?
这还要从20世纪初开始说起,经过长时间的科学发展,人们对物质的认识已经从宏观逐步深入到微观。起初,人们对光的研究认为光具有波粒二像性,而通过光的双缝干涉实验所体现出来的奇异现象一直无法解释。爱因斯坦与普朗克都是量子力学的创始人。尤其爱因斯坦,对量子世界所体现出来的现象苦苦思考了很久,但是始终无法使用统一的规律来解释量子的运动现象。而此时,哥本哈根学派的波尔、海森堡等人提出了“不确定性原理”, 这个理论是说,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性表面微观粒子的行为与宏观物质很不一样。在当时看来,这种理论像是一种哲学解释。
为了反击哥本哈根学派,爱因斯坦手下得力干将薛定谔做了一个著名的实验叫做“薛定谔的猫”。
设想在一个封闭的匣子里,有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时,药瓶被打破,猫将被毒死。按照常识,猫可能死了也可能还活着。按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。
不过,这个实验却帮了玻尔一个大忙,一定程度上印证了玻尔对量子力学的解释,量子纠缠更为令人诧异。
其实,爱因斯坦并不是反对量子力学,而是反对波尔对于量子力学的解释,爱因斯坦一直致力于创建一个世界上统一的力的解释。而此时,却冒出来一个用一个看似哲学的观点来解释这种现象是他不可以接受的,他认为一定有特定的规律可以来解释微观粒子的运动。虽然他还未研究得出有具体理论。
到如今,量子力学的研究已经取得了很大的进步,科学界也普遍认为玻尔当时的理论是正确的。
其实这句话从现在来看,爱因斯坦并没有说对。
爱因斯坦在1915年提出了著名的相对论,改变的牛顿经典力学对世界的影响,他也成为物理学界的执牛耳级别的人物。
爱因斯坦虽然也对量子力学有所涉猎(提出了光量子理论),但他主要研究方向还是宏观尺度下的相对论(时空和引力),从某种程度上来说,他的研究方向还是建立在经典力学的基础之上的。
量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,和相对论一起,构成了现代物理学的理论基础。
量子力学与经典力学的主要区别在于:经典力学中,一个物体的位置和动量,可以无限精确地被确定,而在量子力学中,粒子可以同时处于两个不同的地方,无法进行准确的定位,海森堡于1927年发现了“不确定性原理”,这和爱因斯坦的相对论的是完全相悖的理论。
量子力学和爱因斯坦的相对论具有不可调和的矛盾(直到现在,这两种力学理论还没有做到大统一),这从“”双缝干涉实验”以及“薛定谔的猫”的试验中就可以看出,量子力学确实存在着幽灵般的谜。
1927年第五次索尔维会议上,波尔率领的哥本哈根派物理学家们出席会议,当然这种会议爱因斯坦怎么可能会缺席呢?他也带领一群迷弟参加了这个会议。
两千多年前在雅典城邦,亚里士多德写出《逻辑学》,阐明认识事物的演绎过程,公认到今天也没超过当时水平。理论再宏大无非三部分:各种可知原因,符合逻辑的演绎,最终结论结果。上世纪二十年代,物理学一系列有趣实验,向上述因果论和确定论发起挑战。比如黑体幅射实验、双缝实验等,尤其后者让经典物理学陷入绝境!***用尽量少的光子慢慢双缝干涉,每个光子落点没有规律可循,只要时间够长总会出现干涉条纹,和很多光子同时干涉条纹一样,说明每个光子既知道去哪这个因,也知道最终形成条纹这个果,只能***用概率论加以描述。
光子一个个这么聪明,居然先果后因不需要过程,给它们加上个过程会怎样?比如限定路径要么通过这条缝、要么通过那条,或者只跟踪不限定看它想去哪儿?结果干涉条纹不见了 —— 引起波函数坍塌。这种推翻规律的規律叫“麦克斯韦妖”。于是分成观点相反的两派:一派以玻尔为首叫哥本哈根学派,认为这是真实的微观量子面貌;一派以爱因斯坦为首,认为量子规律不应该破坏因果律。后者于是说出“上帝不会掷骰子”的名言,但是老人家这回错了。其实还有中间派,比如薛定谔方程可以推导出结果,内核是波动学波函数修正,其实是倒退的。
认为应当作如下解释:在赫罗图里把恒星分成两种,一种是可见的时间系统,一种是不可見的空间系统;对于光子也一样,一种是可见的时间成份,一种是不可見的空间成分;光子必通过缝的有向以太,沿 y 向可见和不可见组分,各自组合形成干涉条纹;跟黑体幅射的原理相同,通过棱镜折射必有明、暗条纹,只是分离强烈明暗显著;任何人为干扰,可能会输入时间成份、吸收空间成份,破坏各自的组合过程。听起来简单却没有妖氛,只是从光子到恒星,仍然需要宇宙循环系数。
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