为什么科学家费曼会说,世界上没有人真的懂得量子力学?

星辰大海路上的种花家


不只是费曼,玻尔,狄拉克这些量子力学的旗手都说过类似的话,量子力学就是这样奇妙,它可以完美的处理很多细节,奇妙的量子现象只有微小的尺度上才能得到验证,所以,我们以宏观直觉的角度去了解量子力学,必然会觉得量子理论有很多“荒谬性”,令人难以理解,但量子力学却偏偏能够成功的获得惊人的成就。

费曼当然是世上最懂量子力学的物理学家之一,他是上世纪处在爱因斯坦和霍金时期中间的明星科学家,他发明的费曼图是量子场论中最有力的工具,实用而直观,揭示我们所无法观察到的基本粒子世界的深层结构。但他是一个科学顽童,科学研究对他来讲,就是一场好玩的游戏,除了物理,他还会开密码锁,打鼓画画,费曼也是一个预言家,从纳米技术到量子计算机都是费曼的想法。

但目前人类对微观世界的研究手段毕竟还是有限的,量子力学目前还是迷雾重重,人们可以很好的利用量子力学的各种理论预言,量子力学也成为从生物,化学到宇宙各项学科的基础,目前从半导体到网络通讯也都是建立在量子力学的应用之上。

但量子力学的一些深刻内容,我们还不知道为什么会这样,它们本质到底是什么?例如量子纠缠的幽灵作用,例如量子测量的意识问题。在经典物理时代,人们可以采取因果性等常识思考,但到了量子时代,量子诠释否认存在着独立于观察之外的物理实在世界,即使是费曼,爱因斯坦这些天才的科学家也只能以最谦虚的态度来讲,世界上没有人懂得量子力学。


量子实验室


费曼是著名的物理学家,特别是在量子领域,具有颇丰的建树。其发明的费曼图、费曼规则和重正化的计算方法,是研究量子动力学和粒子物理最为重要的工具之一。而大名鼎鼎的(费曼物理学讲义),估计很多人都听过甚至是看过。费曼在24岁时就取得了博士学位,可以说是天才中的天才。但可惜的是,费曼并不长寿,仅仅活了69岁就驾鹤西去。相对于比起小4岁的杨振宁来说,活的真的是太短了。


这位天才可谓是量子力学领域的资深专家,然而就是这么一位专家却说了句名言“世界上没有人懂量子力学”。其实,不仅仅是费曼,很多量子力学的大科学家都表示过类似的观点。比如玻尔就说过:“谁要是说自己理解量子力学,那他一定是不懂量子力学”。费曼的话并没有毛病,纵观之前的历史来看,确实很多量子力学领域的大牛都对量子力学困惑不已。


比如量子力学的创始人普朗克,他就在发现黑体辐射公式后,对于能量量子化感到不安。他在最开始的时候根本就不接受能量量子化的概念,但面对公式,他又不得不捏着鼻子认了。还有爱因斯坦,他也是量子力学的创始人,但是他对于量子力学那种不确定性感到困惑。他甚至认为量子力学是不完备的。爱因斯坦认为量子力学只是接近真理,但并不是真理。为此,爱因斯坦还说了个名言“上帝不会掷骰子”。还有量子力学基本方程的发现者薛定谔,他在提出薛定谔方程后,对自己方程的解释是完全懵逼。表示自己写出的方程,怎么会表明粒子运动是以概率波的形式呢。对于这种解释他完全拒绝,为此还提出“薛定谔的猫”来以次反对哥本哈根派对自己方程的释义。

其实,除了这些科学家,还有很多科学家都对量子力学感到困惑。越是深入了解量子力学,越感到量子力学的反直观特性。比如著名的波粒二象性,直接使的物质即是波也是粒子。还有单电子干涉延迟实验 更是让人逐摸不透。在加上爱因斯坦都反对的量子纠缠,直接使得我们对于量子力学彻底崩溃。


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费恩曼是美籍犹太裔物理学家,1965年诺贝尔物理学奖得主,他曾经说过一句著名的话:“谁要是懂得量子力学,那他就是真的不懂量子力学”。


费恩曼因发明了量子力学里的路径积分和费曼图,构建了量子电动力学的新理论而获得了诺贝尔物理学奖,他被称为爱因斯坦之后最睿智的理论物理学家,他不懂量子力学?

不光是费恩曼这么说,如果你上了大学要学量子力学,老师会告诉你:“量子力学只要会算就可以了,自己回去慢慢去理解,不要问我为什么,因为,我也不知道为什么!”

怎么这么奇怪?老师讲了半天不知道为什么?获得诺贝尔物理学奖的物理学家也不知道为什么?

那到底为什么那么多物理学大咖都说没有人真正懂量子力学呢?

关键是到目前为止,没有任何一种理论可以用来揭示微观世界粒子的诡异现象!为什么说诡异呢?因为这种现象颠覆了我们对任何事物是客观存在的这一基本逻辑的认知!

单电子的双缝干涉实验是量子力学的核心

单个电子通过双缝的时候也能自己与自己干涉,产生亮暗相间的条纹,说明单个电子是同时通过了两个狭缝的,不然怎么会有干涉图样呢?

可是当我们想观测电子是如何通过狭缝时,神奇的一幕出现了,电子只是通过了一条狭缝,并且干涉图样消失了!
这怎么回事呀,难道电子如何通过狭缝与我们是否观测有关?电子是怎么知道我们在观测它的?电子有思想?

对这个实验有多种理论解释,谁也说服不了谁,主流的解释有如下几种:

哥本哈根学派

以波尔为首,主要人物有波恩、海森堡、泡利、狄拉克等的哥本哈根诠释被称为量子力学的“正统解释”。

他们认为:在量子力学里,量子系统的量子态,可以用波函数(粒子在某位置或处于某种运动状态的概率)来描述,测量的动作会造成波函数坍缩,原本的量子态概率坍缩成一个测量的量子态。

也就是说,不测量时电子处于位置、动量和自旋的叠加态,而测量时只能得到一个确定的结果,或者说,不测量时电子表现出波动性,测量时就表现出粒子性!

这个解释你认同吗?不测量就处于叠加态?测量就是确定态?电子怎么知道你有没有测量的?所以薛定谔提出了一个著名的思想实验,就是著名的“薛定谔的猫”来反驳这一理论,难道没有测量之前猫处于既死又活的状态?

所以说,哥本哈根诠释只是对微观粒子状态进行了看似合理的解释,并没有揭示其本质!

多世界解释

量子力学的多世界解释是由埃弗雷特提出的,他用一个宇宙波函数来整体描述被测量系统、测量工具和观测者,将宏观的物体也纳入了量子体系中,观测者的波函数会在每次测量之后发生分叉,宇宙波函数包含了叠加态的所有分支!

啥意思呀,这么绕,其实很简单,就是平行世界,薛定谔的猫不用既死又活这么难过了,它有两种情况:死和活,存在于两个互不影响的平行宇宙中。如果在我们观测者的世界中猫是死的,那在另一个平行宇宙中猫就是活的!

电子到底通过那个狭缝我们也不用纠结了,它在我们观测的宇宙中如果通过了这个狭缝,那么在另一个平行宇宙就通过了另一个,在下一个平行宇宙中就通过了两个,互不影响!


这个解释更不可思议!难道在另外一个宇宙中还存在另外一个你?多宇宙到底在哪儿?谁也不知道,所以说,这也只是对微观粒子状态的一种表象解释,没有深入本质,况且真实性也有待检验!

隐变量理论

隐变量理论认为,量子力学不能描述客观事实的确定性和定域性,所以是不完备的,肯定是没有发现或者漏掉了一些非常重要的隐含变量,正是这些隐含变量,控制了微观粒子的行为!
爱因斯坦是隐变量理论的主要倡导者,他很本不相信事物的客观规律需要用概率函数来描述,他确信任何事都遵循某种客观规律,一种完备的理论应该是确定论而不是概率(或的关系)论,上帝是不会掷骰子的!

爱因斯坦、波多尔斯基、罗森提出了EPR佯谬来论证量子力学的不完备性,认为量子纠缠的超距作用是不可能的,不过后来贝尔发表了贝尔定理,证明这个假设与量子力学的预测不相符,也就是说,隐变量是不存在的。
爱因斯坦、波尔那可都是量子力学的奠基人呀,这么伟大的物理学家都没有搞清楚微观世界粒子运动规律的本质到底是什么,谁还敢说自己懂量子力学呢?

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费曼是上个世纪爱因斯坦之后最杰出的几位物理学家之一,他在量子力学方面的贡献就是开创了量子力学的路径积分方法,这是和海森堡的矩阵力学以及薛定谔的波动力学等价的量子力学的第三种形式。

费曼能够给出量子力学的一种新形式,按理说他应该非常懂量子力学,可是费曼用自己的一句名言道出了他对量子力学的认识——我确信没有人能够懂量子力学(I am convinced that no one can understand quantum mechanics)。其他物理学家也有过类似的表述,量子力学的旗手玻尔就曾经说过:“如果谁不对量子力学感到困惑,说明他不懂量子力学”。中国量子通信的领军人物潘建伟在接受记者采访谈论墨子号卫星时也曾表示过自己不懂量子力学。

无人能懂量子力学,这几乎是物理学界的一个共识。不过需要认识到,费曼、玻尔、潘建伟等物理学家说的不懂量子力学,并不是不知道氯化钠是什么那样的不懂,也并不是指他们不会写薛定谔方程、不会解薛定谔方程。而是因为他们能够站在科学前沿的角度去审视量子力学,正可谓是知道的越多就越觉得自己不懂,还有很多东西需要知道。量子力学也是如此,尽管她能够精确的描述微观世界里的运动,但还有很多问题依然困惑着物理学家。就连爱因斯坦和玻尔之间的跨世纪争论——上帝到底是不是在掷骰子,尽管目前所有的贝尔实验给出的结果一致认为爱因斯坦的局域隐变量理论不成立,反对方依然能够找出贝尔实验的各种漏洞,还有很多科学家在寻找方法弥补之前实验的漏洞,去检验上帝是否在掷骰子。

微观世界中有很多奇妙的现象有别于我们的日常生活,也许在宇宙诞生的时候就为量子力学设计好了今天的样子。量子力学为什么会是这个样子?这个大问题是科学界要思考的大问题,无人能够回答这个问题。


刁博


如果有人打算列出世界上最顶尖的五位量子物理学家,理查德·菲利普斯·费曼(Richard Phillips Feynman)绝对称得上是其中之一。

他所提出的费曼图、费曼规则、路径积分法,将图形化的语言引入了物理学的具体计算中,使后来的物理学家们不必再受“抽象思考”的折磨,而能以形象的方式来表述、理解以及计算各种粒子在量子场中的相互作用,可以说为量子力学领域提供了一套绝佳的“视窗化操作工具”。

倘若像他这样一位出类拔萃的量子物理学家都声称自己不懂,那么世界上真的没有任何人敢说自己懂量子力学了。

然而1964年的11月,费曼在康奈尔大学开展的系列讲座“The Character of Physical Law(物理定律的本性)”中,又实实在在地讲出了下面这样一番话:

我想我可以有把握地说,没有人真正理解量子力学。因而,不必太认真地对待我这一讲座,觉得你真的通过我所描述的某种模型弄懂了什么,你只要自由自在地欣赏它就好了。

如此看来,费曼的确是自认不懂量子力学的,至少是自认“不真正理解”量子力学的。

那么,他为什么会这样认为呢?

其实对于这个问题,费曼本人已经在那场讲座中给出了明确的答案:

我们要描述的是跟你以往熟悉的任何事物都不相同的对象……它是抽象的、远离经验的……如果能避免的话,尽可能不要问自己“它为什么是哪个样子?”因为这样会让你陷入一个谁也逃不出来的死胡同里。谁也不知道它怎么会像那个样子。

“它”是泛指自然界中的一切量子,世上无人能够解答“它怎么会像那个样子”,自然也就“没有人能真正理解量子力学”。

好在物理学家们也并未因此而感到懊恼,因为这丝毫也不会阻碍量子力学的发展。就拿量子纠缠来说,尽管谁也无法理解两个量子究竟是如何实现纠缠的,却并不妨碍物理学家们利用其纠缠的特性敲开了量子态隐形传输技术的大门。

事实上,量子力学这玩意儿自打第一天闯入人们的视野,就已经表现出了一副高深莫测的样子。

初现江湖就非同凡响。

1887年的某一天,德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹成功地完成了无线电收发的实验,证明了电磁波的存在。

兴奋之余的他为了更清楚地看见接收端的两个铜球间产生的微弱的电火花,便拉上窗帘,屏蔽了外界光线,结果接收装置忽然没反应了。

这看起来似乎是仪器出现了故障,然而当赫兹拉开窗帘准备排查问题时,电火花就又出现了。

经过一系列尝试后,赫兹终于确定了在黑暗的环境中,必须将接收端的两个铜球的间隔缩短才有反应,如果铜球的间隔不够近,就必须受到光线的照射才会出现电火花;一旦陷入黑暗就毫无反应。

是不是有一种似曾相识的感觉?

这无厘头的反应,一出手就打了全世界物理学家一个措手不及,所有人都为此伤透了脑筋,物理学领域也从此有了一个新的名词——“光电效应”。

当金属受到特定频率的光线照射时,表面的电子会受到激发而变得更加活跃,电性质就发生了改变;不同频率的光线对金属造成的影响也有所不同,频率越高影响越强;频率过低的光线无论强度多高也不会对金属产生任何影响。这就是光电效应。

在赫兹的实验中,接收端暴露在光线下,铜球的电性质就被“强化”了,于是更容易产生电弧,而屏蔽光线后,铜球的电性质被“弱化”了,结果便不再产生电弧,或者电弧很微弱。

现象就是这么一个现象,所有人都看见了,可是原因却谁也解释不出来。因为在那个时期,托马斯·杨的双缝干涉实验已经让所有人都坚信了光是一种波,而不是粒子。

既然光是波,金属就应该受到光线强度的影响才对,这就好比一堆铁球会不会被水冲走,应该取决于水流的大小,而不是水的波纹密度。

可是光电效应的表现却恰恰相反——如果波纹的密度(频率)不足,无论多强的水流都冲不走铁球;只要波纹的密度够高,无论多微弱的水流都能冲走铁球,并且波纹的密度越高冲走的铁球数量就越多。

这简直让人百思不得其解。

究竟为什么会这样呢?

光电效应的疑问在科学家心里萦绕了年,直到1905年,爱因斯坦提出了光量子(光子)的概念,才终于把这个问题解释清楚了。

如果光也是量子(粒子),那当然要足够高的频率才能将电子击打出来,频率不够无论强度再高也没用。

打个比方,我们把震动的小球扔进铁球堆里,如果小球的震动频率很低,铁球不可能被弹开,无论扔多少颗进去也无济于事;但如果小球的震动频率特别高,哪怕扔一颗进去铁球也会被弹开,并且震动频率越高,被弹开的铁球数量也就越多。

先前匪夷所思的诡异现象,现在却成了一听就感觉天经地义的事情。

就这样,爱因斯坦让光电效应的现象变得合情合理了,他本人也因此而获得了诺贝尔物理学奖。

然而光电效应的问题虽然解决了,量子力学的噩梦却彻底闯入了科学领域。

因为光电效应所表现出来的规律,意味着光必须是粒子的形态——我们仿佛都能看见一粒粒不停震动着的光子将金属表面的电子弹飞到了空中。

另一方面,双峰干涉实验又清清楚楚地告诉所有人,光绝对是一种波,而不可能是粒子——我们仿佛都能看见一片波纹被两条缝隙一分为二,从而相互干涉,于是在终点形成了许多间或的条纹。


如此一来,物理学家们不得不被迫承认了“波粒二象性”的概念——光子即是一颗“震动的小球”,又是一片“起伏的波涛”。

而这也是宇宙中所有粒子共有的特征,世间万物统统都是由这样的粒子构成的,可是谁也无法想象这些即是粒子又是波的“怪物”究竟是怎样的一种形态。


其实单凭以上这一点,就足以让人拍着胸口讲出“没有人真正理解量子力学”这句话了。

而量子力学中有太多这类让人即无法理解,又不得不承认它们切实存在的诡异现象。譬如波函数坍缩、譬如量子纠缠、譬如量子擦除实验、譬如惠勒延迟实验……这也就不难理解为何全球最顶尖的量子物理学家之一,会认为自己不懂量子力学了。


科学矩阵


可以毫不夸张的说,西方的哲学家科学家都是井底之蛙。费曼只不过叫得比较响而已。还有一只井底之蛙叫爱因斯坦。

量子力学对于中国人而言是非常熟悉的。只不过换了个名称。几乎所有的中国人都会背,色即是空,空即是色,色不异空,空不异色。受想行识,亦复如是。所以说科学家千辛万苦爬到山顶,佛学家在此已经等候多时了。

再来看道德经。老子指出“异名同谓”。所谓二者,一,常无欲,以观其妙。二,常有欲,以观其所噭。此两者同出而异名。本来是一个东西,但是不同的心态观察到不同的结果。两种不同心态就是常有欲和常无欲。

一般人认为世界是客观的,不因为人意识而有什么不同。这种唯物主义的想法是错误的。老子一开始就狠狠批了唯物主义一通。但是唯物主义却傻逼呼呼的说老子是朴素的唯物主义。

电子双缝实验证实了老子的说法。当人不观察单电子通过缝隙时,靶板上出现干涉条纹。当人观察电子通过缝隙时,靶板上只有两个条纹。也就是说“人欲”变成了实验的一部分。

可以说老子很早就开启了量子时代。老子提出了相应的生活方式:绝圣弃智,绝仁弃义,绝巧弃利,见素抱朴,少私寡欲。去甚,去奢,去泰。知其雄,守其雌,知其白,守其黑,知其荣,守其辱。……老子的主张可以总结为两个字,无为。

可以说中国人大致是按照老子的主张生活的。老子其实是主张效法自然。所以中国一直是一种自然经济社会。西方人则不是这样。西方人积极有为的去追求。结果几千年后,人类没有任何改变,仍然是生老病死。所谓的文明并没有改变什么,反倒是文明威胁了人类的生存。

西方人最自豪的莫过于他们认为发明了哲学,又发明了科学。哲学又叫爱智慧。这正好证明西方人没智慧。没智慧才爱智慧。哲学是追问世界的本原。作为有智慧的东方人早就已经解决了世界本原的问题。 有两种回答。一种回答是世界是无始无终的。它本来就在。它就是本原,何须追问。还有一种回答是无中生有。诸法不自生, 亦不从他生, 不共不无因 ,是故知无生。也就是说世界是不存在的。世界只是幻觉。

幻觉说是大多数人不能接受的。因为人认为“我思故我在”。我思故我在却是违背逻辑的。这是自己证明自己。思考不能证明存在。如果思考能够证明存在,石头有思考吗?

哲学的另一个追问就是关于我。我是谁?从哪里来?将到哪里去?这么简单的问题,东方的古人早就知道了。天下万物生於有,有生於无。宇宙,生命,我。都是无中生有的。生於无,归於无。所以无我,无人,无众生,无寿者。佛说法49年,无非就是要人明白万法皆空。

人无我,法无我。我是空,不是谁。既然是空,故无所从来,亦无所去。正因为万法皆空,所以古人不像现代人,钻头觅缝的追求。万法皆空还有什么可追求的?求不到是空,求到了也是空。何必去求呢。 因空故,古人没有所谓价值观。只有是非观。一切都是空,哪里有什么价值?价值观是西方人灌输个中国人的错误观念。所谓的人生三问就是西方最牛叉的哲学家康德提出来的。东方人早就有答案的问题,西方人苦苦追问了几千年。反倒把已经明白的中国人带沟里了。

老子说有生於无,佛陀说万法皆空。他们都是悟道的觉者。其实悟道并不是难事。难的是这么简单明白的道理,就是很多人不愿意明白。他们是放不下心中的贪欲。


常德不离常德不忒


费曼曾经说过这样一句话:“谁要是懂量子力学,那么他就是真的不懂量子力学。”这句话看似矛盾,实际上对于很多有名的量子物理学家们,他们时常也对量子力学感到一头雾水。

费曼是鼎鼎有名的物理学家,尤其是在量子物理学领域,费曼建树颇丰,他提出的费曼图、费曼规则和重正化计算方法,是研究量子电动力学和粒子物理的基本工具之一,费曼被誉为是爱因斯坦之后的又一个物理全才,20世纪初,相对论和量子力学横空出世,给经典物理力带来了一次巨大的冲击。但是量子力学的发现者普朗克,一开始对于自己得出的能量量子化的结论是很难接受的,因为这有悖于经典物理学。

量子力学的建立,不是一个人的功劳,而是众多量子物理学家毕生研究得出来的结果,然而直到今天,量子力学还是让人类感到很困惑。1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,在1919年,广义相对论预言被证实,但是与此同时,世界上真正能理解相对论的人屈指可数,而几乎就在同一时期,量子力学的奠基人们说,世界上真正能理解量子力学的没几个,事实上量子力学太过于颠覆性。

经典物理学是精确的,而在量子力学领域,量子是具有不确定性的,在量子世界里,量子的运动是不可以被准确预测的,就连薛定谔提出了薛定谔方程之后,他意识到量子的运动竟然是以概率波的形式存在,这也让他感觉到困惑不已。相对论人创立者爱因斯坦说过一句著名的话,那就是“上帝不掷骰子”,这句话被认为是爱因斯坦反对量子力学的证据,实际上爱因斯坦并非是反对量子力学,而是反对哥本哈根学派对于量子力学的解释,在爱因斯坦看来,任何一切表面上的随机事件必有其深刻的内在联系。





其实很多的量子力学大师都说自己不懂量子力学,当然这并不意味着他们不知道怎么解薛定谔方程,不知道不确性原理,只是对于他们这些站在科学前沿的人来说,或许知道的越多就越是觉得自己什么也不懂。在很多人的眼中,概率从未成为大自然基本定律的一部分,而量子力学却大量使用概率来描述现象,这也是一些科学家反对量子力学的重要原因。量子世界是微观的世界,而这个世界是我们从未经历过的奇异世界,所以我们只能用抽象的数学去描述它们,但是数学描述的结果却与我们现实中的世界经验和逻辑对不上,而这往往使我们迷惑不已。


镜像科普


费恩曼是物理学中的全能大师,他一生的主要精力都集中在量子力学。

不仅费恩曼表达了量子力学的反常识性,波尔曾经也说过类似的话,他曾经表示:“如果你第一次接触量子力学而不感到惊讶,那你一定是没有弄懂它”。

事实上,量子力学确实晦涩,但放在现在却有点不合时宜,经过100多年的发展,量子力学基本上已经妇孺皆知了,甚至村里的农民都听过量子纠缠这样的术语。

量子力学的反常识之处已经经过多年的宣传了,人们似乎已经将这种反常识认为成常识。

人类在20世纪之前,基本对分子以下的微观世界一无所知,当时的物理学还被经典力学统治着,而经典力学就是基于宏观世界归纳出的科学理论。

在经典力学领域,我们秉持着这样的常识:

一:某一时刻,指定物体的时空位置是单一的。

也就是某年某月某日的八点,你只能在一个地方,而不会既在A地又在B地。

二:位置随着时间的变化是连续的。

比如:你从家到学校不管是怎么去的,总能找出某一时刻状态下的你,使其处于总路程中的任意一个位置。

三:超距作用是不存在的。

不管是什么作用,都需要介质传递这种影响。即便看起来是超距作用的万有引力,牛顿也不得不引入“以太”这种假象物,使其符合非超距作用的理念。

在人类没有深入到微观世界以前,我们甚至一度认为以上三点就是经典物理学的普遍性规律。

然而量子力学全部颠覆这些“普遍性”规律

最早引起人类疑惑就是1900年由普朗克提出的能量量子化概念,由此标志着量子力学的建立。

普朗克为了解决黑体辐射问题,硬是拼凑出能量量子化的概念,因为只有这样才能更好地诠释实验结果。

能量量子化打破了能量传递的连续性,用分立间断的量子(不可再分的基本单位)表述能量的传递。

这种非连续性跳跃在波尔的电子能级上体现地淋漓尽致。

科学家惊呼电子居然可以从低能级直接跳到高能级,而不需要经过任何过程。就好像瞬间移动一样,你可以“瞬间”地从北京挪动到上海,而不需要经过任何路程。

随后,电子的双缝干涉实验更是诡异

实验的结果就是单个电子在不被观察时,会同时经过两个细缝,而观察行为会导致这一特性消失。我们只能基于这样的现象归纳出微观粒子的波粒二象性,而不理解为什么会存在如此令人诧异的现象。

量子力学曾经也让爱因斯坦苦恼,在1927年的第五届索尔维会议上,爱因斯坦曾经舌战波尔。

他认为量子纠缠这种鬼魅般的超距作用是不存在的,肯定是量子力学不完备造成的。这其中的隐变量还未被发现而已。

爱因斯坦甚至用左右手套比喻量子纠缠的超距作用只是起始状态就决定好的结果,这种超距作用只是逻辑推理而已。

然而事实并非爱因斯坦想得那么简单,在经历80余年的各种实验验证后,量子纠缠是客观存在的超距作用已经是不争的自然事实。甚至这种超距作用的速度至少是光速的一万倍。

量子力学带给普通人的不仅是诧异,更是世界观的颠覆。面对这样的量子力学,谁也得表现出谦逊!


科学认识论


费恩曼和爱因斯坦的进路不同!1首先费恩曼是正宗的美国人,而爱因斯坦是一个犹太籍美国人,因此他们是互相竞争者!当然费恩曼是一个有修养的美国人,他说话比较含蓄!只在他编的教科书中有礼貌的指出并非由于爱因斯坦发现了原子核的秘密而造出了原子弹!2当时恩里科费米~首席科学家!(杨振宁的指导老师)带领美国工程师、技术工人使用了美国三分之一的电力终于造出了原子弹(但当时冯,诺依曼等世界顶级科学家还从理论论证了制造原子弹是不可能的!但是美国这个项目行政首脑采纳了另一方科学家的意见!)但是当时美国顶级科学家担心原子弹会点燃大气层的氢气,从而使整个地球变成大火球!于是又进行了严密的论证,最后大家达成共识,同意试爆!于是美国的原子弹实爆成功!整个过程费恩曼一清二楚!因此当世界所有的人把原子弹成功的花圈套在爱因斯坦脖子上时,美国那一帮实干的科学家、科技转化专家、资本、工程师、技术工人是不服的!当然文明程度比较高的西方人说话比较含蓄,基本不多说。3因此,当美国本土科学家接触、使用世界高科技产品时,爱因斯坦等外国科学家是排除在外的,因为每一个外国科学家都要受到美国中央情报局、联邦调查局的秘密审查,因此想接触、知道、使用美国的超大望远镜、显微镜等等世界根据基础科学发明创造出来的高科技产品是非常困难的!但是费恩曼等美国本土科学家却可以随意接触、使用、研究、改进这种高科技产品!他们通过这种高科技的机器、工具、研究方法、乃至全套的科学理论不断的发现速度越来越快、粒子越来越小的粒子!当然那肯定不是粒子,那是光量子!(普朗克已经通过非常精确的实验证明不可能找到单个的粒子!只可能找到一堆粒子,并且它们在那里那个位置也只可能)使用数学概率确定!因此费恩曼说量子力学世界上没有人懂量子力学!就像第二次世界大战后科学有时间喘气转到爱因斯坦的广义相对论时,英国天文首席科学家爱丁顿爵士说的世界:那三个懂相对论的人在那里?我正想找他!因此20世纪初时,正如威廉.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。他所说的第一朵乌云,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说的第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。第一朵乌云出现在光的波动理论上”,“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上“。威廉.汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。他所说的第一朵乌云,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾;他所说的第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。因此追求科学家总是谦虚的追求真理的所在!因为他们有共同的理念:人类最大的智慧就是承认自己的无知!


炼丹炉2


物理学家费曼

费曼是20世纪最杰出的物理学家之一,参与了曼哈顿计划。(也就是美国原子弹的研制)同时,也获得了诺贝尔物理学奖,而他主要成就是集中在量子力学中。他曾经给大学本科生授课,这门课程的内容后来被整理成书,这本书就叫做《费曼物理学讲义》,是如今最畅销的大学物理学教材。

作为20世纪在量子力学领域的大牛,为什么费曼会说出:世界上没有人懂得量子力学?

世界上真的没有人懂得量子力学?

其实,有类似的想法的不止费曼一个物理学家,有很多物理学家说过。比如:量子力学的奠基人,哥本哈根学派的领袖波尔就曾说过:

如果有人不对量子力学感到困惑,那只能说明他不懂量子力学。

这么多量子力学领域的专家都有类似的表达,那这当中一定有一些猫腻。

之所以他们有这样的困惑,本质上是因为量子力学其实是描述微观世界的物理学现象的理论,他们并非对理论感到困惑,而是对于微观世界的离奇现象感到困惑。

那微观世界到底存在什么样的离奇现象呢?

在物理学史上有一个堪称离奇,诡异甚至是恐怖的实验,这个实验叫做:双缝干涉实验

由于篇幅关系,我们在这里就不具体讲这个实验到底是咋回事了。我们就说说这个实验另科学家十分困惑的地方是什么。简单来说就是:这个实验有观测者和没有观测者最终得到的实验结果是不同的。

具体来说是这样的,在这个实验中,光子或者电子通过双缝之后会在屏幕上成像,如果什么都不管不顾,就会出现干涉条纹。

但是如果你在实验装置上加一个探测器,观测电子或者光子是如何通过双缝时,就会出现完全不同的实验结果。是不是神奇?一开始科学家还不信,经过多次反复的实验,这个结果始终就是这样的。也就是说,一个普普通通的物理学实验,最终把观测者卷入到其中,你说诡不诡异?

上帝不掷骰子

无论实验是什么样子,对于理论物理学家来说就是要用理论对其进行描述。在上世纪20年代前后,海森堡提出了矩阵力学来描述,薛定谔提出了薛定谔的波动方程来描述。后来,狄拉克从数学上证明了两者是等价的。实际上,到了海森堡,薛定谔和狄拉克已经是第三代量子力学的科学家,在之前此,第一代是普朗克,爱因斯坦;第二代是波尔,索末菲,波恩;除此之外还有泡利,德布罗意等人。

这帮人不光是在研究理论,他们还吵了起来,分成了两派。一派是波尔领衔的哥本哈根学派,主力干将就有海森堡,泡利等人。另一派来头也很大,爱因斯坦领衔,主力干将有薛定谔,德布罗意等人。

他们到底在争啥呢?

说白了,他们就是在争“这个不确定性”。海森堡提出了不确定性原理,描述了微观世界的物理现象。他认为,我们没办法同时测量到微观粒子的位置和动量的信息,测了一个,另一个就不准了。那这个该如何理解呢?

我们来举个例子,就拿氢原子模型来说,我们传统意义上认为电子是绕着原子核在转的,这类似于地球绕着太阳转。

但海森堡认为,所谓的“轨道”其实是假想出来的,并不存在,还不够存粹。他基于当时的实验现象,提出不确定性原理,用这理论来描述电子的运动。具体来说,就是利用“概率”来描述。电子可以出现在下面任意的位置,只不过每个位置的概率不同,因此,可以用电子云来描述。

这种“不确定性”是爱因斯坦无法解释的,他曾经在和波尔的论战中就说到:上帝不掷骰子。

而波尔反击道:爱因斯坦不要指挥上帝如何做。

反对派的主力干将薛定谔更是提出了一个思想实验:薛定谔的猫。

用猫的既死又活的叠加态来讽刺哥本哈根学派。

无论是爱因斯坦,还是薛定谔都认为量子力学所描述的微观世界是不够完备的。他们其实都在试图证明量子力学的不完备性。爱因斯坦认为,存在着一个最终极的可观的真理,而不是像量子力学所描述的“不确定性”。而爱因斯坦的整个后半生,基本上都在试图证明量子力学的不完备性和试图提出终极理论,但他都没有做成,随着后续的实验,最终的结果都偏向于波尔所领衔的量子力学哥本哈根学派的观点。

实际上,我们无法理解量子力学的一个很重大的原因是我们无法换位思考。微观世界的物理学现象和我们所处的宏观低速的世界实在太不同了。这其实和我们无法理解相对论是一回事。我们所处的是低速和弱引力场的世界,而相对论描述的确实大尺度,高速,强引力场的世界。这种时空的巨大差异,导致我们无法理解,所以,说白了,这是尺度造成的


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