3c幽灵式的超距作用
著名的爱因斯坦与玻尔之争关键点集中体现在客观世界的实在性问题上。爱因斯坦提出种种理想实验与玻尔争论,最著名的就是爱因斯坦一一一波多尔斯基一一一罗逊(简称epr)实验。将受到测量的一个相距很远但关联着的同谋粒子,或由一个单一的稳定粒子炸裂成两个相等的碎片a也b,或由一个衰变物质分离出来的关联的两个粒子a和b,来实测它们之间的合作程度。爱因斯坦认为,a和b必须同等地看成是实在的,对a的位置或动量的测量同时揭示着b的位置和动量,对b实行的一次测量不可能即时地直接影响到a,因为它们相距有可能几光年之遥,相对论预言不存在超光速传递物质和信息。玻尔认为,在进行实际测量之前,a和b必须看作是单一的整体,即使它们相隔几光年之遥。换言之,a和b只是两个幽灵,它们作为整体,对b实行一次测量使b幽灵升格为实在,a就没有选择,只能消失。同样对a测量升为实在,b就消失。波粒二象性亦如此,我们测量一个粒子的位置,这时,它的动量就不确定,我们测量它的动量,而把其位置的信息出卖掉。然而,我们必须把位置和动量看成是一个整体是构成量子物体的一个互补的方面。由此而言,尼尔斯·玻尔是怎样把两个相等的碎片相距很远却关联的粒子当作一个整体看待,构成量子系统的一个不可分割的部分。从而造成爱因斯坦关于同谋粒子的想法,他将它嘲讽为“幽灵式的超距作用”。
4c薛定谔猫佯谬
埃尔温·薛定谔,奥地利物理学家。概率波动力学的创始人。量子力学已成为整个理论物理学和高科技的基础,从粒子物理和场论,到激光,超导和计算机。格利宾的书对量子力学的历史发展和应用作了相当通俗形象的描述。但如何解释和理解量子力学的成果,却至今依然是学界,尤其是科学哲学上的热门话题。爱因斯坦和玻尔为之争论了一辈子,“薛定谔的猫”则被爱因斯坦认为是最好地揭示了量子力学的通用解释的悖谬性。埃尔温·薛定谔正是利用这种叠加影像在哲学问题上延伸到宏观的级别上。他以戏剧性的手法,借助于一个现在驰名的猫思想实验,说明这一问题的(见图be)。
在这个实验中,有一个放大装置被用来引发一种毒剂的释放,该毒剂能杀死猫。按照量子理论,盆中装置引发毒剂的释放以50比50即1/2的概率可能实施或不实施。如果实施则必毒杀猫,如果不能实施,则猫必存活。由此,我们非常清楚,那只猫是非死即活的,两者必居其一。可是,按照量子力学规则,盒内整个系统处于两种态的迭加之中,一态中有活猫,另一态中有死猫。只要人们没有观测之前,这种活死两可状态始终存在,直到某人窥视盒内看个究竟为止。此时,要么看到一只活泼生动的猫,要么就看到一只被毒杀的猫。
猫佯谬摧毁了我们本可以有的如下希望,即:量子幽灵以某种方式局限于原子的阴影似的微观世界之中;在原子领域中实在的佯谬性质与日常生活和经验是不相关的。如果量子力学作为所有物质的一种正确描述被接受,这种希望显然是会落空的。如果遵循量子理论的逻辑到达其最终结论,则大部分的物理宇宙,似乎要消失于阴影似的幻想之中。
爱因斯坦跟其他一些人一样决不可能接受这种逻辑结论。他确实曾经问过,没有人注视时,月亮是否存在?科学是一项不带个人色彩的客观的事业,将观察者作为物理实在的一个关键要素的思想,看来与整个科学精神相矛盾。如果没有一个“外在的”具体世界供我们实验与揣测,全部科学不就退化为只是追逐想像的一种游戏吗?然而问题是许多实验和理论作出的结论都是毫不犹豫偏向玻尔观点的,有许多科学家明明知道玻尔观点的缺憾却不知从何作为突破口,似乎理论已经到了世界的尽头,没