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科學越是進步,就越有更多的問題和困惑得到解決與消除,但在這一過程中,問題和困惑的總量並不是變少了,而是變多了。

科學越是發展,人類對於世界本質的認識就越是感到困惑,特別是在量子力學出現之後,困惑就始終沒有離開物理學家們的大腦。量子力學其實是一個非常有趣的東西,縱觀人類的科學發展史,毫無疑問,量子力學是迄今為止可以通過實驗進行證明的最為精確的物理理論,但諷刺的是這種最為精確的物理理論的本質竟然是隨機的。

既然是隨機的,那又如何能夠稱之為精確呢?這是因為量子力學的本質雖然是隨機的,粒子所處的位置是無法確定的,但是用於描述量子力學波函式演化的方程之中並沒有不確定的成分,這個波動方程就是著名的薛定諤方程。

量子力學作為一種基礎理論,我們平日雖然接觸不到,但是我們所使用的大多數科技產品之中都能夠找到它的影子。

如果沒有量子力學,那麼迄今為止我們對於原子以及原子核的認知可能還處於一片空白的狀態,對於超導現象也無法理解,我們現在所使用的很多高科技產品也都將不復存在。所以,沒有人質疑量子力學波動方程的正確性,也沒有人質疑有關量子力學的實驗結果,科學家們質疑的是量子力學的內涵。

這就好比,你吃到了一盤美味的大餐,而主廚告訴你這道菜之所以美味是因為在其中放置了蠔油。你並不質疑大餐的美味,也並不懷疑主廚的技藝,你質疑的是蠔油在其中的作用,你並不認為蠔油的新增是大餐美味的原因。

科學家們對於量子力學的質疑主要就在其隨機性上。

在巨集觀世界,一個小球的運動軌跡是確定的,將一個小球在每一個時間點所處的位置連線起來就成為了一條線。而微觀世界並非如此,根據波函式的描述,粒子在同一時間空間中的每個位置都存在著數值,也就是說一個粒子同一時間瀰漫在整個空間之中。

當然,這是不可能的,所以量子力學將波函式解釋為了概率波,也就是同一時間粒子可能出現在空間中的任意一點,不同的位置擁有不同的概率,但其具體出現在哪裡是無法確定的。以波爾為首的哥本哈根學派的科學家們對於量子力學的不確定本質是深信不疑的,他們認為世界的本質就是不確定的。而以愛因斯坦為首的另一派科學家則始終對此持有反對意見。

愛因斯坦認為上帝不會擲骰子,世界的本質一定是確定的。

在巨集觀世界之中,不確定性是不存在的。在巨集觀世界中你是找不到真正的隨機事件的。比如當我們投擲硬幣的時候,到底是正面朝上還是背面朝上,實際上並不是隨機的。我們以為這個事件是隨機的,是因為我們對於投硬幣時的力度、發力的角度、空氣的流動干擾等數值沒有精確的認知,如果我們能夠知道這些精確的資料,那麼我們完全可以準確計算出硬幣的朝向。

用愛因斯坦的話來說,就是我們之所以為認為某件事是隨機的,是因為我們沒有了解到這件事情之中全部的“隱變數”。巨集觀世界真的不存在隨機和概率嗎?是的。再舉一個例子,一個人走在街上被樓上掉下的花盆砸死了。這是不是隨機事件?不是,這個事件從這個人出生的時候就已經確定了。

如果我們能夠知道全部的“隱變數”,那麼我們就能夠在這個人出生的時候預知到他被花盆砸死的事件。

簡言之,我們如果了解了世界上每個人所有的行為資料,那麼我們就能夠計算出某個人最終一定會養花,一定會在某時撞掉那個花盆,而某人又一定會在那個時間出現在那個地方被花盆砸到。但事實上我們無法得知所有的資料,所以這就成為了一個隨機時間。但事件的本質並不是隨機的,只是我們無法完全認知這個事件所涉及的全部“隱變數”而已。

​既然巨集觀世界不存在真正的隨機性,那麼為什麼量子力學所描述的微觀世界是隨機的呢?本質上隨機的微觀世界又如何能夠與完全確定的巨集觀世界相連線呢?正是基於這一點,愛因斯坦始終認為量子力學的隨機性是源於對“隱變數”的認知不足。但後來出現的貝爾實驗卻無數次否定了愛因斯坦的理論。如果說巨集觀世界的確定性和微觀世界的隨機性都是正確的,那麼只能有一種方式將二者結合起來,那就是將微觀世界的不確定性描述為一種疊加態。粒子始終處於一種“既在這又在那”的疊加態,而當我們觀察它的時候,它則通過波函式坍縮成為一種確定的狀態。

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