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爱因斯坦与玻尔关于量子力学不确定性的争论在上世纪几届索维尔会议上成为焦点,爱因斯坦说过这句话:我们不看月亮时它就不在那里吗?以此反驳玻尔。玻尔的回答也很直截了当:你不看月亮怎么知道它在那里呢?
注意这里的“看”并不只是指用眼睛看,包括一切形式的探测!确实,我们不看月亮时真的不知道它是否在那里,但这种观点有种故意抬杠的嫌疑:毕竟月亮肯定就有在那里,看不看都在那里!这是我们生活中的常识!
但在微观世界,如果月亮是一个微小粒子,你不看它是,月亮真的不在那里,或者可以在任何地方,总之位置不确定!那么如何确定月亮的位置呢?
只有一个方法:观测!
爱因斯坦与玻尔关于量子力学不确定性的争论在上世纪几届索维尔会议上成为焦点,爱因斯坦说过这句话:我们不看月亮时它就不在那里吗?以此反驳玻尔。玻尔的回答也很直截了当:你不看月亮怎么知道它在那里呢?
注意这里的“看”并不只是指用眼睛看,包括一切形式的探测!确实,我们不看月亮时真的不知道它是否在那里,但这种观点有种故意抬杠的嫌疑:毕竟月亮肯定就有在那里,看不看都在那里!这是我们生活中的常识!
但在微观世界,如果月亮是一个微小粒子,你不看它是,月亮真的不在那里,或者可以在任何地方,总之位置不确定!那么如何确定月亮的位置呢?
只有一个方法:观测!
光有波粒二相性,也就是说,光既是波又是粒子。但它又不能同时拥有波和粒子的状态。物理学上经典的双缝干涉实验我们都学过,光通过双缝时由于波的干涉会产生几条明暗相间的条纹,即便让光子一颗一颗地射出,也会产生干涉现象,这就说明,每个光子似乎同时通过了两个缝隙,自己与自己产生了干涉。
科学家们想观察光子究竟通过了哪个缝隙,便在两条缝隙遍架设了高速摄像机,结果神奇的事情发生了:当有摄像机时,光只有粒子性,不产生干涉,背后只留下两条明亮的条纹。也就是说,是不是被观察,会对光子的状态产生影响,只要被观察,它波的状态就会消失,而变成实体的粒子。对电子、质子、中子做实验,结果也是一样。而这些微小粒子,是组成我们这个世界的基础。
它意味着,当我们没有看的时候,粒子就不是实在的东西,而是以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛,所有的幻影就立马消失,波函数在瞬间坍缩,变成一个实实在在的粒子,让你能看到它。
我们可以试着用这个发现回答爱因斯坦问波尔的问题:当你不看月亮时,月亮还存在吗?或者简单说,当你闭上眼睛停止观察时,这个世界还存在吗?
干涉实验还有后续:如果我们不把摄像机放在双缝旁边,而是放在后面的板上呢?那个时候光子已经通过双缝了,且通过的时候没有被观察,总不至于它还能再回去重新选择状态。这个实验就是著名的“延迟选择”实验。实验结果证明,即使摄像机在光子已经通过双缝的时候才打开,实验结果一样只能得到两条明亮条纹——它只展现它的粒子性。
也就是说,现在的一个动作(是否放摄像机),可以决定光子过去的动作(以什么方式通过双缝)?这个实验可以让我们再深入考虑一个问题:时间是真实存在的吗?
科学家们想观察光子究竟通过了哪个缝隙,便在两条缝隙遍架设了高速摄像机,结果神奇的事情发生了:当有摄像机时,光只有粒子性,不产生干涉,背后只留下两条明亮的条纹。也就是说,是不是被观察,会对光子的状态产生影响,只要被观察,它波的状态就会消失,而变成实体的粒子。对电子、质子、中子做实验,结果也是一样。而这些微小粒子,是组成我们这个世界的基础。
它意味着,当我们没有看的时候,粒子就不是实在的东西,而是以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛,所有的幻影就立马消失,波函数在瞬间坍缩,变成一个实实在在的粒子,让你能看到它。
我们可以试着用这个发现回答爱因斯坦问波尔的问题:当你不看月亮时,月亮还存在吗?或者简单说,当你闭上眼睛停止观察时,这个世界还存在吗?
干涉实验还有后续:如果我们不把摄像机放在双缝旁边,而是放在后面的板上呢?那个时候光子已经通过双缝了,且通过的时候没有被观察,总不至于它还能再回去重新选择状态。这个实验就是著名的“延迟选择”实验。实验结果证明,即使摄像机在光子已经通过双缝的时候才打开,实验结果一样只能得到两条明亮条纹——它只展现它的粒子性。
也就是说,现在的一个动作(是否放摄像机),可以决定光子过去的动作(以什么方式通过双缝)?这个实验可以让我们再深入考虑一个问题:时间是真实存在的吗?
《生命3.0》这本书中有过这么一段精彩的话:“生命现象不过是粒子特殊的排列组合,生命通过从环境中汲取负熵来抵抗自然的熵增,通过让环境变得更混乱而维持自身的秩序和复杂度。物理定律的极限,决定了我们如何可以最大程度地利用宇宙的禀赋,实现生命的最大潜力。人类今天所能驾驭的物质和能量,只不过是宇宙所能够赋予我们全部资源的极其微小的零头。如果我们能深谋远虑地改进技术并计划周全地避免陷阱,便可以通过重组物质、能量和信息将生命最大化。”
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