深度長文：量子力學(xué)到底講了些什么？為何說沒有人懂得量子力學(xué)？

量子力學(xué)的奠基人玻爾，曾經(jīng)說過這么一句話：「如果你第一次學(xué)量子力學(xué)認(rèn)為自己懂了，那說明你還沒懂。」 量子力學(xué)為什么會(huì)獲得這么奇怪的一句評(píng)價(jià)？

因?yàn)榱孔永碚摽雌饋砗芟袷且惶仔W(xué)理論，經(jīng)歷過經(jīng)典物理教育的人，很難在第一時(shí)間完全理解。 今天為了吹好這個(gè)偉大的牛，咱們把時(shí)間尺度拉長一點(diǎn)，就從科學(xué)的起源說起吧。

人類從誕生開始就一直在努力認(rèn)識(shí)這個(gè)世界。 最早的認(rèn)識(shí)充滿了想象，后來逐漸演化成了「宗教」，用一套完備的神靈體系解釋世界，比如為什么會(huì)打雷閃電，那是因?yàn)橛欣坠娔浮?/p>

當(dāng)然，這說法肯定不靠譜啊，聰明人很快就發(fā)現(xiàn)，老天下不下雨，跟你干了啥沒半毛錢關(guān)系！

于是這幫聰明人就在思考「世界的本源是什么」、「東西為什么往下掉」，太陽為什么東升西落，如此等等。 不過早期的聰明人只是坐在辦公室里靠頭腦風(fēng)暴研究世界的，而不是靠觀察和實(shí)驗(yàn)。

可畢竟是聰明人嘛，時(shí)間長了，總還是能折騰出一些靠譜的說法，后來這種單純的思辨就慢慢演化成了「哲學(xué)」。 但是問題還沒解決啊，大家坐而論道，雖然這份工作很體面，可究竟誰對(duì)誰錯(cuò)呢，張三說世界在烏龜?shù)谋成希钏恼f天是方的地是圓的。 那他們就不能出門去驗(yàn)證一下嗎？

當(dāng)然不能了！ 土鱉才動(dòng)手，君子只動(dòng)口，這種風(fēng)氣夸張到什么程度呢？

亞里士多德認(rèn)為「女性的牙齒比男性少」，就這么一個(gè)理論，竟然被奉為經(jīng)典數(shù)百年，這幾百年時(shí)間里就沒人張嘴去數(shù)一數(shù)到底誰的牙齒多。 在很長一段時(shí)間，大家就是這么靠拍腦袋研究世界的。

一直拍到了 17 世紀(jì)，突然有個(gè)家伙靈光一閃，動(dòng)手做起了實(shí)驗(yàn)，這人就是「伽利略」。 關(guān)于伽利略，你可能聽說過比薩斜塔自由落體試驗(yàn)，伽利略在比薩斜塔上同時(shí)扔下了一大一小兩個(gè)鐵球，用來驗(yàn)證重的東西會(huì)不會(huì)比輕的東西下落速度更快。 伽利略是第一個(gè)系統(tǒng)地用實(shí)驗(yàn)來研究事物的人，這就是「科學(xué)」的雛形，所以伽利略很偉大，穩(wěn)坐物理學(xué)排行榜第二梯隊(duì)。

是不是覺得早生幾百年，你我都是科學(xué)家？ 不要天真了，其實(shí)經(jīng)常以負(fù)面形象出現(xiàn)的亞里士多德，絕對(duì)屬于當(dāng)時(shí)最聰明的人，時(shí)代局限性造成的「無知」不是無知。

咱們繼續(xù)，各位，「世界是由金木水火土構(gòu)成」，這個(gè)題目是哲學(xué)還是科學(xué)？科學(xué)和哲學(xué)在五百年前可真是一家人哦！伽利略去世后剛好一年，牛頓誕生！

如果你認(rèn)為是牛頓三大定律成就了牛頓，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。 牛頓的代表作是《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，你看看這名字就說明了一切，說的就是自然哲學(xué)里包含的數(shù)學(xué)原理。

牛頓系統(tǒng)地把數(shù)學(xué)工具引入到研究中，在伽利略的基礎(chǔ)上，不但動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，還進(jìn)一步用數(shù)學(xué)來解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這才使「哲學(xué)」和「科學(xué)」徹底分開，揭開了經(jīng)典物理學(xué)的序幕。

牛頓是第一個(gè)用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具研究世界的人，這與伽利略用的簡單數(shù)學(xué)工具有本質(zhì)區(qū)別，所以牛頓更偉大，毫無爭議的物理學(xué)史上頭把交椅。 既然牛頓做了示范，其他人也不傻嘛，往后數(shù)百年，各式牛人不斷用數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究這個(gè)世界的本質(zhì)，逐漸構(gòu)成了經(jīng)典物理學(xué)大廈。

宗教、哲學(xué)、科學(xué)，三駕馬車?yán)祟愇拿飨蚯帮w奔。 科學(xué)的優(yōu)勢在于數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)可以讓科學(xué)的理論精確描述，精確重復(fù)，迅速傳播，這非常重要，你就可以在他人基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，所以科學(xué)在 300 年時(shí)間內(nèi)快速成長。

而宗教往往需要靠「悟」，比如「心靜自然涼」，你無法用數(shù)學(xué)精確描述這個(gè)過程，所以也就無法重復(fù)這個(gè)現(xiàn)象，那大家就很難驗(yàn)證與學(xué)習(xí)，因此這個(gè)理論很難發(fā)展。 最終，「科學(xué)」摧枯拉朽般統(tǒng)一了人類的認(rèn)知，雖然最近幾年西方反智主義盛行，但不影響科學(xué)的絕對(duì)主流地位。

如今，無數(shù)個(gè)科學(xué)公式和理論交織在一起，相互印證，相互利用，自洽地解釋這個(gè)世界。

同學(xué)們注意，重點(diǎn)來了，什么是「自洽」？ 舉個(gè)例子： 小姑娘，你體重多少？——50 公斤。 你怎么知道的？——用體重稱稱出來的。 這個(gè)稱準(zhǔn)嗎？——彈簧已經(jīng)校準(zhǔn)了。 彈簧怎么校準(zhǔn)的？——用標(biāo)準(zhǔn)砝碼啊。 砝碼哪里來？——標(biāo)準(zhǔn)體積的金屬啊。 體積怎么量的？——用刻度尺啊。 刻度尺精度怎么樣嗎？——用激光校準(zhǔn)。 ……

這個(gè)問題是無限循環(huán)的，不同的科學(xué)理論相互印證，但人類永遠(yuǎn)無法知道「小姑娘體重」這個(gè)真相。 就如警察破案，100 個(gè)證人和 1000證據(jù)，都完美無缺地相互解釋，那么警察就認(rèn)為這就是真相，至于真相到底是什么已經(jīng)不重要了。

人類這樣自洽地解釋世界，會(huì)不會(huì)出錯(cuò)？

幾十億人，成千上萬個(gè)理論，運(yùn)行了三百年，從來沒有出現(xiàn)絲毫的錯(cuò)誤！ 對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)稍微有點(diǎn)常識(shí)的人都知道，這個(gè)體系出錯(cuò)的概率實(shí)在太小了。 沒錯(cuò)，但再小的概率還是意味著有可能。

這個(gè)「可能」就是「量子力學(xué)」和「相對(duì)論」，這兩個(gè)令人嘆為觀止的理論將原先構(gòu)建了幾百年的經(jīng)典物理學(xué)大廈徹底摧毀！

很多人不知道經(jīng)典物理學(xué)的「經(jīng)典」是什么意思，說白了，就是符合你想象的東西，比如：熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等，差不多就是中學(xué)的那些東西。

就算物理學(xué)得再差，肯定會(huì)有基本的科學(xué)常識(shí)，比如這發(fā)刊詞中提到的，大家都認(rèn)為車庫的車不會(huì)瞬間移動(dòng)到客廳來。這就是經(jīng)典的含義，因?yàn)榕ｎD第一個(gè)掀開經(jīng)典物理的序幕，所以經(jīng)典物理也叫牛頓物理。

繞了一大圈，量子力學(xué)的故事就從這里開始。 19 世紀(jì)的最后一天，世界著名科學(xué)家齊聚一堂「總結(jié)舊世紀(jì)，展望新世紀(jì)」，這群智商最高的人做出了一個(gè)現(xiàn)在看來非常荒謬的結(jié)論：所有的科學(xué)都被咱搞的差不多了，天上飛的，地上跑的，水里游的，大到恒星，小到原子，看得見的，看不見的，都已經(jīng)有了比較完備的理論解釋。

當(dāng)時(shí)原話是這么說的：「物理學(xué)大廈已經(jīng)落成，就剩下一些敲敲打打的修飾工作，美麗而晴朗的天空只被兩朵烏云籠罩」。然后這群自戀的人在感嘆后人真幸福啊，都不需要干活了！ 這就是物理學(xué)著名的「兩朵烏云」，當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家認(rèn)為，所有的科學(xué)只剩下這兩個(gè)問題還沒解決。

現(xiàn)在我們?cè)倏磥喞锸慷嗟拢遣皇怯X得他也是一位好同學(xué)了？這叫時(shí)代局限性。 那么問題來了，什么樣的烏云才能遮住所有人的眼睛？

第一朵烏云。 古人以為空間里什么都沒有，近代科學(xué)知道是有空氣的，聲音的傳播需要空氣。 按照這個(gè)思路，是不是空間里還有其他不知道的東西，不然太陽光靠什么傳到地球呢。 后來找來找去，也找不出個(gè)所以然。物理學(xué)家很難過，稱之為物理學(xué)大廈的第一朵烏云。

很快就飄來了第二朵烏云。有人在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，輻射能量很可能是不連續(xù)的。 白話文翻譯一下：我們知道人是一點(diǎn)點(diǎn)長高的。如果有一天你發(fā)現(xiàn)，吃飯吃飯吃飯，沒長高，再吃飯?jiān)俪燥堅(jiān)俪燥垼蝗婚L高了 5cm，那么你的科學(xué)觀是不是要崩潰了？

第二朵烏云給當(dāng)時(shí)物理學(xué)家?guī)淼臎_擊和這個(gè)差不多。

不管怎么樣，這倆烏云畢竟實(shí)打?qū)崝[在眼前了，總不能視而不見吧，于是，物理學(xué)家提出各種荒誕的理論來滿足實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其荒誕程度和童話故事相差無幾。 終于，在大家的精心照料下，第一朵烏云誕生了相對(duì)論，第二朵烏云誕生了量子力學(xué)。

咱們先說第二個(gè)，量子力學(xué)。

因?yàn)榍楣?jié)需要，略過了很多重要人物和重要理論，時(shí)間先后也有出入，千萬別當(dāng)教科書看，大家品出點(diǎn)味道就可以了。 注意，下面要展開劇情了！

19 世紀(jì)末，手欠的盧梅爾做了個(gè)「黑體輻射實(shí)驗(yàn)」，發(fā)現(xiàn)按照當(dāng)時(shí)的現(xiàn)有理論計(jì)算，輻射能量會(huì)隨著波長減小而變得無窮大，這顯然是有問題的。 老前輩普朗克挺身而出，勉強(qiáng)湊出了普朗克輻射公式：「大家別怕，能量這玩意兒其實(shí)是一份一份傳播的。」這就是量子力學(xué)的起點(diǎn)。

電磁波的能量是不連續(xù)的，啥意思呢？就像人是一段一段長高，而不是一點(diǎn)長，大家瞬間懵逼了。

愛因斯坦馬上回過神了，照這個(gè)套路，那光是不是也一份一份傳播的？ 光線并不是一條連續(xù)的直線，而像是一串子彈，一顆一顆傳播。這說法把「光電效應(yīng)」的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋得無比通暢，隨后愛因斯坦樂呵呵跑去領(lǐng)了個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。

德布羅意一看，這還了得！ 光有干涉衍射的現(xiàn)象，早在牛爺?shù)臅r(shí)代就被證明是一種連續(xù)的波，怎么這會(huì)兒又變成一粒一粒了？ 然后一拍腦袋：難不成光既是連續(xù)的又是一粒一粒的，那么反過來，原本是一粒一粒的實(shí)物微粒，如電子、原子、分子這些，會(huì)不會(huì)也是連續(xù)的？

德布羅意嚇出一身冷汗，于是提出了「德布羅意波」，也叫物質(zhì)波。也就是說，所有的粒子既具有粒子性也具有波動(dòng)性，換句話說，一個(gè)人既可以是女人也可以是男人。 詭異的是，這說法居然被實(shí)驗(yàn)證明了，機(jī)槍打出的一梭子子彈，其實(shí)是呈波浪形向前跑的！ 這和普通人看到鬼是差不多感覺了！

事情發(fā)展成這樣，大家都覺得很棘手，你想想，如果所有的粒子都有波動(dòng)性，那由這些粒子組成的人、房子、甚至地球……都不敢往下想了！

更關(guān)鍵的是，粒子為什么會(huì)變成這樣！ 這和大家原先認(rèn)識(shí)的電子、質(zhì)子、原子完全不同，仿佛所有的物理學(xué)家一夜之間都失戀了，對(duì)著女朋友說：我從來沒想到你居然是這樣的人，你變了，變得我完全不認(rèn)識(shí)了！ 沒錯(cuò)，我想當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家一定是這種感覺！ 失戀真是件痛苦的事情，于是物理學(xué)家都瘋了，提出無數(shù)荒誕的原子模型，和酒后胡話相差無幾。

放縱之后，一個(gè)叫玻爾的人終于把狗屎一樣的理論「玻爾模型」，在氫原子上解釋成功了。 大概是說，電子軌道也是不連續(xù)的，也是一段一段的。

拿宏觀世界的衛(wèi)星舉個(gè)例子：衛(wèi)星可以在 500 公里的軌道上轉(zhuǎn)圈，給點(diǎn)能量就可以跑到 501 公里的軌道上，你想在哪轉(zhuǎn)圈就在哪轉(zhuǎn)圈，對(duì)吧。電子軌道是怎么回事呢？ 你給點(diǎn)能量，衛(wèi)星還在 500 公里，再給點(diǎn)能量，仍然沒動(dòng)，再給，再給，再給，當(dāng)能量足夠時(shí)，衛(wèi)星突然就瞬移到了 600 公里的軌道上，仿佛 500 公里和 600 公里之間的空間是不存在的。 玻爾模型就是這么扯淡。

本文開頭嘲笑大家第一次學(xué)不會(huì)量子力學(xué)的，就是這個(gè)玻爾，別不服氣，人家還是足球隊(duì)員，當(dāng)年丹麥報(bào)紙的標(biāo)題是這樣寫的：「我國足球運(yùn)動(dòng)員獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。」中國國足掩面奔走……

各位，對(duì)「量子」是不是有概念了？ 其實(shí)就是不連續(xù)的，一段一段的意思。大家一臉驚奇地看著玻爾，發(fā)酒瘋講胡話，也能撩到妹子！

于是，大家紛紛回頭開始研究自己之前吹過的牛！ 可惜玻爾模型雖然完美解釋了氫原子的各種特性，比如氫原子的光譜，氫原子各個(gè)常數(shù)之間的關(guān)系；還解釋了「電子繞著原子核為什么不會(huì)被吸到原子核上」諸如此類的問題，玻爾模型把「氫原子」這個(gè)妹子吃得死死的。

但是當(dāng)玻爾模型把魔爪伸向其他妹子的時(shí)候，突然不靈了！哪怕只是多了一個(gè)質(zhì)子的氦原子。

既然這技巧也不是老少通吃，大家松了口氣，看來還有機(jī)會(huì)！ 其中，冷艷高貴的「反常塞曼效應(yīng)」始終不理睬玻爾模型，甚至連正眼都沒看一眼。

所謂的反常塞曼效應(yīng)，簡單來說，只要稍微加一點(diǎn)點(diǎn)磁場，電子軌道就會(huì)分裂成好幾條，這種情況玻爾模型完全無法解釋。 于是，其他物理學(xué)家繼續(xù)各種獻(xiàn)殷勤，都沒能博得美人一笑。

正當(dāng)大家一籌莫展時(shí)，荷蘭的兩個(gè)名不見經(jīng)傳的博士生（這在物理撩妹界屬于小學(xué)生級(jí)別），提出了一個(gè)設(shè)想：電子具有自旋的屬性，而且只有 2 個(gè)方向。 這倆娃還寫成論文發(fā)表，不過隨即就后悔了，自己也覺得太扯蛋，想找導(dǎo)師撤回論文，導(dǎo)師安慰他們，年輕人鬧點(diǎn)笑話沒關(guān)系。

大跌眼鏡的是，「反常塞曼效應(yīng)」回眸一笑！整個(gè)物理界都沸騰了！這兩個(gè)娃一帶頭，大家馬上就頓悟了，一起高唱：「對(duì)面的女孩看過來！」不止是電子，包括質(zhì)子、原子、甚至光子，所有的粒子都有自旋。自旋最終成為量子力學(xué)最重要的理論基礎(chǔ)之一！

然而，自旋讓事情變得更加撲朔迷離，這種詭異的與生俱來的角動(dòng)量，卻不能用經(jīng)典物理中的旋轉(zhuǎn)去描述，因?yàn)檫@不但違反相對(duì)論，還不能解釋為什么旋轉(zhuǎn)只有 2 個(gè)方向！ 用宏觀世界的陀螺舉個(gè)例子，一個(gè)懸空的陀螺在旋轉(zhuǎn)，要么是豎著轉(zhuǎn)，要么是倒著轉(zhuǎn)，反正不存在斜著轉(zhuǎn)、橫著轉(zhuǎn)，就好像這虛空之中安裝了兩個(gè)軸承，死死把陀螺固定在一個(gè)方向上。 怎么樣，這是不是已經(jīng)和魔法有點(diǎn)像了？

雖然這個(gè)理論把大家整得更懵了，不過卻拯救了一直糾結(jié)電子如何分布的泡利。 泡利茅塞頓開，說道：一山不容二虎，除非一公一母。 這就是「泡利不相容原理」的精髓：同一電子軌道只能容納 1 個(gè)電子，除非電子自旋態(tài)是相反的，也就是說一個(gè)軌道最多只能容納 2 個(gè)電子。

也就是說，在 500 公里的高度上，只能放一顆衛(wèi)星，除非第二顆衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，但是不管怎么樣，絕不可能放下第三顆衛(wèi)星，這地方就像被施了魔法一樣。 就好像一個(gè) 1000 平米的大房子卻只能進(jìn)去一男一女兩個(gè)人，一旦有第 3 個(gè)人進(jìn)去，就會(huì)有一個(gè)人被擠出來。

泡利不相容原理最后也成了量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)！

這一堆荒誕的理論，把牛頓他們好不容易收拾的規(guī)規(guī)整整的科學(xué)又弄得面目全非。 撩妹撩成這個(gè)德性，確實(shí)有傷風(fēng)化！ 尤其是那個(gè)歷史專業(yè)出身的文科生德布羅意，提出物質(zhì)波概念后，因?yàn)閿?shù)學(xué)功底不足，寫的論文狗屁不通，差點(diǎn)畢不了業(yè)。

接著，這篇論文傳到了德拜手里，德拜眉頭一皺，這論文實(shí)在有辱斯文。 于是找來了薛定諤。 此時(shí)的薛定諤還是德拜手下一個(gè)默默無聞的小學(xué)生，德拜說：小薛啊，趕緊給物質(zhì)波湊個(gè)方程，讓那文科生的論文更體面一點(diǎn)吧！

薛定諤無奈只能接了這個(gè)擦屁股的活，憋出個(gè)「薛定諤波動(dòng)方程」。 這時(shí)上帝又開了個(gè)玩笑，誰也沒想到，用來擦屁股的方程直接成了基本指南！ 薛定諤方程系統(tǒng)地闡述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的基本規(guī)律，成為量子力學(xué)最重要的公式，沒有之一！

薛定諤方程有多無賴呢？

問：妹子在哪里？ 答：妹子要么在學(xué)校，要么在家里。 這是經(jīng)典物理。大家都好理解。 問：妹子在哪里？ 答：妹子 20% 在學(xué)校，30% 在路上，50% 在家里。 那妹子到底在哪里？ 就是 20% 在學(xué)校，30% 在路上，50% 在家里。 難道妹子分成三截了？妹子還是一個(gè)啊。 那你趕緊問一下，現(xiàn)在妹子在哪里了？ 已經(jīng)問過了，20% 在學(xué)校，30% 在路上，50% 在家里 是不是要崩潰了……

薛定諤方程牛逼到把薛定諤自己都整懵了，好在后來波恩整明白了方程的意義，提出了「幾率波」的概念，也就是說，粒子可以瞬間出現(xiàn)在任何地方，不同地方出現(xiàn)的概率用「幾率波函數(shù)」計(jì)算。

比如，你在寧波，要去杭州，那中間就得經(jīng)過紹興，這是經(jīng)典物理學(xué)。 而薛定諤方程告訴我們，你是隨機(jī)瞬間出現(xiàn)在這三個(gè)城市的，中間不需要趕路，在不同城市出現(xiàn)的概率要用他的方程計(jì)算。

當(dāng)然，不用算也知道，人瞬移的概率肯定小到即便用宇宙時(shí)間來衡量都不一定會(huì)發(fā)生，但如果把人縮小到原子核那么大，波函數(shù)的計(jì)算結(jié)果就很不一樣了。

我們知道的核裂變，就是因?yàn)樵雍酥械牟煌Ｗ与S機(jī)出現(xiàn)在了不同的位置上，宏觀看起來就是原子核分裂了。 按照這個(gè)理論來說，運(yùn)氣不好的話，你的手機(jī)可能會(huì)突然散架，分裂成原子狀態(tài)。

海森堡看了之后深以為然，認(rèn)為撩妹就是靠運(yùn)氣的，于是提出「不確定性原理」，也叫「測不準(zhǔn)原理」：粒子的動(dòng)量和位置是無法同時(shí)測準(zhǔn)的，兩者的乘永遠(yuǎn)大于某個(gè)值。 注意，這不是技術(shù)上做不到，而是理論上做不到。

從技術(shù)上說，測量會(huì)不可避免地影響被測量者，這種原理造成的誤差叫「觀察者效應(yīng)」，比如你要觀察一個(gè)東西的顏色，那你就得用一束光照著他，光線打到這個(gè)東西上，必然會(huì)發(fā)生相互作用，于是它就已經(jīng)不是原來的它了。

海森堡說的不確定性原理與觀察者效應(yīng)是兩碼事，不確定性原理是事物自身的屬性，是一種本質(zhì)屬性，和你是否去觀察它無關(guān)。這個(gè)理論也是量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)。 海森堡是個(gè)看熱鬧不嫌事大的主，把不確定性原理翻譯成一句意味深長的白話文，拋給了哲學(xué)家： 「在因果律的陳述中，這個(gè)因果律就是哲學(xué)里常說的有因必有果的那個(gè)因果，『若確切地知道現(xiàn)在就能預(yù)見未來』，這句話錯(cuò)誤的并不是結(jié)論，而是前提，因?yàn)槲覀儾荒苤垃F(xiàn)在的所有細(xì)節(jié)，這是一種理論原則。」

沒看明白這句話沒，我再重復(fù)一遍： 「在因果律的陳述中『若確切地知道現(xiàn)在就能預(yù)見未來』，這句話錯(cuò)誤的并不是結(jié)論，而是前提，因?yàn)槲覀儾荒苤垃F(xiàn)在的所有細(xì)節(jié)，這是一種理論原則。」 細(xì)細(xì)品味一下。

都說撩妹靠運(yùn)氣，風(fēng)流倜儻的愛因斯坦不干了，他認(rèn)為撩妹當(dāng)然靠實(shí)力，愛因斯坦說：「上帝不擲骰子。」玻爾針鋒相對(duì)：「親愛的愛因斯坦，請(qǐng)不要指揮上帝做什么。」 隨后爆發(fā)了曠日持久的關(guān)于「隱變量」的著名爭論，以愛因斯坦為代表的經(jīng)典物理學(xué)派認(rèn)為，之所以有「不確定性」，是因?yàn)楹芏唷鸽[變量」沒發(fā)現(xiàn)而已，咱姑且稱之為「決定論」。

比如一個(gè)系統(tǒng)有一萬個(gè)變量，但是人類只發(fā)現(xiàn)了一千個(gè)，那當(dāng)然會(huì)有不確定性，只要把剩下九千個(gè)變量全都找出來，整個(gè)系統(tǒng)就是確定的。 以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派，則堅(jiān)持認(rèn)為「不確定性」是事物的基本性質(zhì)，姑且稱之為「隨機(jī)論」。

就算你把一萬個(gè)變量都找齊了，所有的變量參數(shù)你也都知道了，但這個(gè)系統(tǒng)還是不可預(yù)測的。 「決定論」和「隨機(jī)論」的爭論，使得「科學(xué)」和「哲學(xué)」有點(diǎn)合并的味道。

話說，你們看出來這背后所代表的毛骨悚然的意義了嗎？

我稍微起個(gè)頭：假設(shè)愛因斯坦的「決定論」成立，也就是說，一個(gè)系統(tǒng)的所有參數(shù)都確定的話，下一刻的狀態(tài)也是確定的。 那么把全宇宙看作一個(gè)系統(tǒng)，宇宙這一刻的狀態(tài)是由上一刻的狀態(tài)決定的，繼續(xù)往前推，一直推到宇宙大爆炸的那一刻。 或者再往后想想，下一刻是這一刻決定的，這一刻是上一刻決定的，明白了吧，其實(shí)這一切在宇宙大爆炸那一刻都已經(jīng)確定了，那還有你什么事兒？快認(rèn)命吧！

當(dāng)然了，這種「宿命論」無論如何無法符合人類的倫理道德，但這事就和「白馬非馬」一樣（白色的馬不是馬，著名的哲學(xué)思辨問題），沒辦法驗(yàn)證，所以永遠(yuǎn)不會(huì)有結(jié)論，于是兩派人吵得天昏地暗。

吵了幾十年后，吵出個(gè)牛人叫貝爾，提出了「貝爾不等式」，這估計(jì)是人類首次用定量化的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證一個(gè)哲學(xué)思辨問題，不得不佩服這群異想天開的物理學(xué)家！ 最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，「隨機(jī)論」擊敗「隱變量」獲勝！ 也就是說，這個(gè)世界是「隨機(jī)」的，大家不用擔(dān)心命運(yùn)被注定了。

提醒一下，愛因斯坦是失敗的一方，所以不能用「對(duì)錯(cuò)」來衡量一個(gè)物理學(xué)家的意義。 有意思的是，愛因斯坦在反擊玻爾時(shí)，提出了一個(gè)悖論：難道一個(gè)粒子態(tài)波函數(shù)的塌縮會(huì)導(dǎo)致與之處在糾纏態(tài)的另一個(gè)粒子態(tài)波函數(shù)塌縮嗎？ 別裝了，我知道你看不懂這句話，通俗一點(diǎn)講就是：多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在某種聯(lián)系，這種聯(lián)系不受距離和時(shí)間的限制。

比如，扇了雙胞胎哥哥一巴掌，天涯海角的弟弟瞬間就會(huì)疼，這種信息的傳遞是瞬間的，和相對(duì)論嚴(yán)重不符。

「量子糾纏」的概念就這么被提出來了，愛因斯坦的本意是想用量子糾纏來證明玻爾他們不靠譜。 悲催的是，居然真的觀察到了量子糾纏現(xiàn)象！ 這一局愛因斯坦算是徹底輸給了玻爾。

但這事還沒完，在愛因斯坦 100 年誕辰的活動(dòng)上，愛因斯坦的同事約翰·惠勒提出了「延遲實(shí)驗(yàn)」的構(gòu)想，再次對(duì)玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派發(fā)起了挑戰(zhàn)。

大家做好心理準(zhǔn)備，這又和見鬼差不多！ 這事兒沒有圖片不太容易講得清楚，大伙湊合聽一聽。

有一種東西叫半透鏡，當(dāng)光子經(jīng)過半透鏡時(shí)，要么直接穿透向前走，要么被反射，概率各 50%。 然后在穿透和反射的這兩條路徑上分別裝上光子探測器，就可以知道光子有沒有被反射。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果很簡單，光子要么被反射，要么穿過半透鏡，概率各 50%。 現(xiàn)在問題來了，用反光鏡把這兩條路徑弄到一起，再加一塊鏡，調(diào)整一下相位，就可以出現(xiàn)干涉條紋，這說明光子既走路徑 1 也走路徑 2，也就是說，這個(gè)光子，既被反射了，同時(shí)也沒有被反射。

這個(gè)說法聽著很離譜，但是符合量子力學(xué)概率波的描述。 相當(dāng)于一輛汽車同時(shí)從兩條路上到達(dá)了目的地，就跟分身術(shù)似的。

詭異的地方在哪里呢？ 如果你不加后面這塊鏡，光子是走一條路的，你加了這塊鏡子，光子就像幽靈一樣，是從兩條路同時(shí)過來的。 這已經(jīng)很見鬼了，觀察者的觀察方式?jīng)Q定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，馬上還要更見鬼！

就此，惠勒提出了一個(gè)無比詭異的設(shè)想：先不插入第二塊鏡，當(dāng)光子經(jīng)過第一個(gè)半透鏡，已經(jīng)決定只走一條路、還跑在半路上的時(shí)候，瞬間插入第二塊鏡，那么請(qǐng)問，這時(shí)已經(jīng)選擇走一條路的光子難道還能返回去重新選擇走兩條路嗎？ 惠勒提出「延遲實(shí)驗(yàn)」后，覺得應(yīng)該能幫愛因斯坦掰回一局，這世界總不至于那么扯蛋吧！

幾年后，馬里蘭大學(xué)有個(gè)小組真的做了「延遲實(shí)驗(yàn)」，結(jié)果顯示，原本走一條路的光子就因?yàn)椴迦肓说诙K鏡子，又變成了走兩條路。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)直觀看起來就是，已經(jīng)發(fā)生的事情居然還能被改變，相當(dāng)于時(shí)間倒退！ 這結(jié)論當(dāng)然誰也無法接受，于是，玻爾給了個(gè)玄之又玄的解釋：任何一種基本量子現(xiàn)象只有在其被記錄之后才是一種現(xiàn)象。

這讓我想起了一個(gè)故事。 風(fēng)吹著樹在動(dòng)，老和尚問：是什么在動(dòng)？ 一個(gè)小和尚說：是樹在動(dòng)，另一個(gè)小和尚說：是風(fēng)在動(dòng)，最后老和尚悠悠地說：是心在動(dòng)。

乍一看，這明顯是唯心主義嘛！ 但細(xì)細(xì)一想，這可不就是延遲實(shí)驗(yàn)嘛，觀察者的觀察方式?jīng)Q定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 佛學(xué)有很多類似的似是而非的理論，所以物理學(xué)有個(gè)趣言：當(dāng)我們努力攀登科學(xué)高峰的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)佛教徒早就在山頂?shù)任覀兞恕?/p>

整個(gè)時(shí)代的物理學(xué)家就在這種頭腦風(fēng)暴中，逐漸構(gòu)建了量子力學(xué)的一系列理論基礎(chǔ)。 每每回顧歷史，都無比佩服那個(gè)年代物理學(xué)家的智慧和膽魄。

至此，自牛頓以來構(gòu)建的物理學(xué)大廈，轟然倒塌。 量子力學(xué)的份量有多重？ 可以說，今天的科技發(fā)展，仍然在消化 100 年前的量子理論。

量子力學(xué)推動(dòng)人類科技爆炸式增長 100 年，其中最大的成果當(dāng)數(shù)計(jì)算機(jī)，如今終于看到了一絲疲倦的跡象。 最后還是得提個(gè)醒，很多同學(xué)覺得，這樣看起來，量子力學(xué)也不過如此，但請(qǐng)別忘了這些理論背后強(qiáng)大的數(shù)學(xué)解釋和巧妙的實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)在很多「民間科學(xué)家」不知數(shù)學(xué)為何物，卻獨(dú)鐘情于物理，又不屑經(jīng)典物理，只對(duì)前沿物理狂熱不已，總是依靠最簡單的現(xiàn)象，運(yùn)用最簡單的數(shù)學(xué)，提出天馬行空的理論，去推翻最基礎(chǔ)的理論，這年頭還會(huì)有這么便宜的事情嗎？

很遺憾，理論物理已經(jīng)是奢侈品了，博士畢業(yè)只能算入門，咱們普通人怕是只有站在旁邊加油打氣的份了！