为什么爱因斯坦会说:“上帝不会掷骰子”?他想表达什么意思?

小伊聊时尚


爱因斯坦这句话是在1927年第五次索尔维会议上为了反驳玻尔关于量子力学理论,在当时玻尔领衔的哥本哈根学派提出了关于量子力学的著名的“不确定性原理”。在这次大会上爱因斯坦爱因斯坦直接指出:“上帝不掷骰子”,而玻尔直接反击到:“不要安排上帝怎么做”。

这就是当时爱因斯坦说出这句话的背景,但是爱因斯坦为什么会针对玻尔说出这句话呢?

这还要从20世纪初开始说起,经过长时间的科学发展,人们对物质的认识已经从宏观逐步深入到微观。起初,人们对光的研究认为光具有波粒二像性,而通过光的双缝干涉实验所体现出来的奇异现象一直无法解释。爱因斯坦与普朗克都是量子力学的创始人。尤其爱因斯坦,对量子世界所体现出来的现象苦苦思考了很久,但是始终无法使用统一的规律来解释量子的运动现象。而此时,哥本哈根学派的波尔、海森堡等人提出了“不确定性原理”, 这个理论是说,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性表面微观粒子的行为与宏观物质很不一样。在当时看来,这种理论像是一种哲学解释。

为了反击哥本哈根学派,爱因斯坦手下得力干将薛定谔做了一个著名的实验叫做“薛定谔的猫”。

设想在一个封闭的匣子里,有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时,药瓶被打破,猫将被毒死。按照常识,猫可能死了也可能还活着。按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。

不过,这个实验却帮了玻尔一个大忙,一定程度上印证了玻尔对量子力学的解释,量子纠缠更为令人诧异。

其实,爱因斯坦并不是反对量子力学,而是反对波尔对于量子力学的解释,爱因斯坦一直致力于创建一个世界上统一的力的解释。而此时,却冒出来一个用一个看似哲学的观点来解释这种现象是他不可以接受的,他认为一定有特定的规律可以来解释微观粒子的运动。虽然他还未研究得出有具体理论。

到如今,量子力学的研究已经取得了很大的进步,科学界也普遍认为玻尔当时的理论是正确的。


科学认识论


这是因为量子力学认为微观粒子具有不确定性,为此与因果论为基础的广义相对论发生了矛盾,于是两者展开了长达几个世纪的争休。

不过在我认为,量子其实并没有什么不确定性,其实在你做出任何事情的时候结果已经注定了,比如:你向空中抛出一枚硬币落地是正面还是反面呢?其实在你抛出硬币的时候直至落地的一瞬间,结果已经注定,力度、风向、重力等因素其实已经决定了硬币的正反面,而因为你没有去观察它所以你就会认为它具有不确定性,而当你去观察它的原理时,这时候由于意识的加入其结果就会发生改变,这正是意识改变了物质的结果,并不是因为不确定性原理。在举个例子:树上有一个苹果摇摇欲坠,结果已经注定它随时会掉落,只是你没有去观察它所以不知道何时会掉落,这个时候如果没有你的干涉,它可能会掉到地上,而当你意识到它并去干涉的时候,比如你伸手接住了它,那么结果就会发生改变。此类实验有很多,什么量子双缝实验还有薛定谔的猫实验等等,但都是由于意识的加入才改变了其结果。这些实验都表明,意识是可以改变物质本身的,所以意识改变物质和因果关系两者之间并没有矛盾,正是因为不确定性的误导才导致两者之间存在矛盾,所以我认为不确定性原理被推翻。

所谓的不确定性只不过是因为有某种我们目前还无法观测的因素而已。


o不一样的心o


我们处于科技突飞猛进的时代,但是还有很多难题没有被攻克。“上帝不会掷骰子”这是爱因斯坦的一句有名的名言,是针对量子力学的,这是爱因斯坦和玻尔之间对量子力学的学术争论。

爱因斯坦和玻尔争论战

一、在20世纪之前,物理学以牛顿的经典物理学为主,然而在20世纪之后,两个新的门派出现了,一个是爱因斯坦的相对论,另一个则是多位大师的量子力学。爱因斯坦的相对论推翻了牛顿的绝对时空观,却保留了严格的因果性和决定论,而量子力学却更激进,抛弃了经典的因果关系,创立了不能在实在世界的确定的结果,也就是不确定性。这一点是论战的主战场,爱因斯坦认为物理学规律是关于存在的规律,不存在不确定不可能的结果。

二、海森堡1927年提出的测不准原理 ,即 不可能同时准确测量一个粒子的位置和动量,对位置的测量会影响到动量,反之亦然。爱因斯坦用自己α射线粒子反驳了这个观点。


三、后来提出了EPR佯谬,它的关键内容就是,假设一个二体系统,由A和B两部分组成,证明了此二体的“动量之和”与“位置之差”是可以同时测准的。但是量子力学却不能提供同时测准它们的方法。据此,爱因斯坦则认为量子力学是不完备的。

“上帝掷骰子”吗?

量子力学的基础是波粒二象性,具体体现在光的波粒二象性。量子力学是区别于经典力学,相对论并研究微观量子世界的学科,至今为止量子力学的发展始终伴随着质疑的存在。

单体的叠加态:薛定谔的猫

这是一个著名的实验,内容是在一个盒子里放一只猫和少量放射性物质。之后,会有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气从而杀死这只猫,也会有50%的概率放射性物质不会衰变,那么猫将活下来。

多体的叠加态:量子纠缠

量子纠缠说的是如果有两个以上的东西它们都处于不同的状态的叠加,它们彼此之间一定有明确的关系,这就是量子纠缠。

“上帝不掷骰子”!“别指挥上帝应该做什么”!

许多人把“上帝不掷骰子”当做是爱因斯坦反对量子理论的证据,但是深入爱因斯坦后会发现爱因斯坦其实承认了量子力学的非决定性。他只是不能接受非决定论是大自然的基本原则。

爱因斯坦其实一直在完善量子理论,他对量子理论的贡献远比我们了解到的要多。爱因斯坦在1905年就提出了光量子理论,最先提出波粒二象性,以至于后来发展的量子理论都是受爱因斯坦的影响。从“上帝不会掷骰子”这句名言我们就否定了爱因斯坦对量子理论的的贡献,这是盲目的。

量子力学是对于现在是非常重要的理论,在未来的某一天可能还会发现什么然后可能会被推翻。质疑才是最重要的成果。


星球上的科学


上帝掷骰子其实是发生在一次索尔维会议上,这是科学家的峰会。在上世纪的20年代~30年代,科学家们有一个议题,那就是哥本哈根学派对于量子力学的诠释“不确定性”到底靠不靠谱?

光是粒子还是波?

要了解这些,我们还要从牛顿说起。牛顿时代解决了宏观低速下的物理学现象,也就是牛顿力学,这套理论也让牛顿封神。但是其实牛顿可不止《自然哲学的数学原理》这一本著作,在他在威斯敏斯特大教堂的墓前的雕像的,有四本书,代表着四本代表作,这当中就包括了《光学》。

可能你要纳闷光学和牛顿力学的区别是啥?我们要搞清楚一点,那就是光的速度可不是低速,甚至光到底是啥也很难说得清楚。伽利略就曾经试图测光速,然后他失败了。也就是说在牛顿的时期,光速到底是多少还跟迷一样。其次光到底是啥,实际上那个时代的科学家也没啥好的想法来验证。验证不了,不代表不能提出理论,牛顿认为光是一种粒子,惠更斯等人认为光是一种波。

他们当然各有各的证据,比如:光的反射就说明光具有粒子性,而光的衍射其实说明了光具有波动性。按理说应该是不相上下的局面,但因为牛顿神一样的学术地位,导致光是粒子的观点占据了上风。其实,后来我们也都知道了,光是具有波粒二象性的,不过这都是后话了。

后来,在托马斯杨和麦克斯韦的努力下,光是一种波占据了上风。尤其是麦克斯韦是和牛顿同级别的科学家。他提出麦克斯韦方程,统一了电和磁,并预言光是一种电磁波,这还被赫兹证明了。

量子力学的诞生

可是到了20世纪,物理学大厦上空飘来了两朵乌云,一朵是以太,一朵是黑体辐射。以太导致了相对论的出现,而黑体辐射导致了量子力学的出现。那这又和光有什么关系呢?相对论其实是和光速有关系,而黑体辐射则和光到底是什么关系。

如果光是一种波,那说明电磁辐射应该是连续的,而不是非连续的。但是如果按照麦克斯韦的电磁学理论来解决黑体辐射的问题,就会出现很多问题。于是,被逼无奈的普兰克在玻尔兹曼的启发下,提出了“量子”的概念。

他认为能量不是连续的而是一份一份的,而能量的最小单位就被称为量子。爱因斯坦进一步利用“量子”解决了光电效应的问题。

不确定性原理

可随后问题就爆发出来了,科学家在研究原子结构时,就很难用经典理论去描述原子结构以及电子的行为。在这个过程中,科学家逐渐摒弃经典理论,最终在由海森堡提出的矩阵力学和薛定谔的薛定谔方程解决了这一切。而波恩证明了矩阵力学和薛定谔方程是等价的,并且给出几率波的解释模型,随后海森堡进一步提出了不确定原理,说的就是:

微观粒子的动量和位置是没办法同时确定下来的,动量的不确定性越小,位置的不确定性就会越大,同样的,如果位置的不确定性越小,动量的不确定性越大。

那到底意味着什么呢?我们传统的物理学中描述一个物体的运动一般是这样的,某时某地某物以多少速度朝着某个方向运动。可是,到了量子力学这里,就变成了某时某地某物出现在某个位置的是多少?具体到原子核外的电子,量子力学哥本哈根学派认为电子同时出现在原子核外的各个位置,各个位置区别在于概率不同,也就是说要用概率云来描述电子的运动。

上帝不掷骰子

这种“概率云”的解释模型其实是爱因斯坦,薛定谔等人无法接受的,于是,爱因斯坦认为这种理论是不完备的。于是,他在和波尔辩论时,就说出了那句著名的话:

上帝不掷骰子。

波尔还反驳了一句:

爱因斯坦不要指挥上帝如何做。

这里咱们客观地说一下,哥本哈根学派的这一套理论其实对于微观现象的解释极其精确,精度尤其的高。因此,爱因斯坦只能去证明它的不完备性,大战几回下来,基本上都是哥本哈根学派的大佬尼尔斯玻尔占了上风,并且对着后来的科学家的一次次实验,也是一次次地证明了哥本哈根学派的观点。


钟铭聊科学


“上帝不掷骰子”这句话是爱因斯坦说给玻尔听的,意思是他不相信量子力学所阐述的不确定性



上个世纪初经典物理学遭到了“迈克尔逊-莫雷实验”和“紫外灾难”的双重打击,于是才有了爱因斯坦的狭义相对论和普朗克以及玻尔等人的量子力学,然而爱因斯坦虽然是早期量子论发“开山鼻祖”之一,但他却很反感以玻尔为首的量子力学“哥本哈根学派”

1927年在比利时布鲁塞尔召开的第五次索尔维会议中,“时空老祖爱因斯坦”和“量子尊师玻尔”展开了一系列关于量子力学的思想实验和理论争辩,导致后人们提起这次会议第一印象就是他们两个人上演的“决战量子之巅”,而事实上参加第五次索尔维会议的其他物理学家们的地位也是非常高的。


在爱因斯坦时期量子论还只是一个描述光具有波粒二象性的“婴儿理论”,但玻尔等人将量子论发扬光大应用到了整个微观世界并取得了巨大成功,包括新的“电子云模型”在内的一系列成果都是他们的功劳。

然而爱因斯坦玻尔等人的成果在爱因斯坦看来就是“走火入魔误入邪途”,因为玻尔的量子力学从头到尾都是以“不确定性”和“概率”为基本条件的,而爱因斯坦作为物理学家是非常反感“不确定性”和“概率”的,他认为真正完美的理论不应该如此“随机”


爱因斯坦认为稳定和“可预测”才是物理学的认为,所谓的“不确定性”和“随机”在他看来不过是为理论的局限性和不完美找借口罢了,所以说爱因斯坦才会说“上帝不掷骰子”,并以此来反驳玻尔的“不确定性”

然而爱因斯坦并不是永远正确的,他和玻尔争论了一辈子的量子力学反而在这个过程中被“越辩越明”了,时至今日量子力学已经成为了描述微观世界最精确的理论,这也说明“上帝确实是掷骰子的”


宇宙观察记录


这事吧。主要是数论闹的。

有一定的数可平面化立体化质量化。

一部分不行。

所以就有方圆之分。

绝对不会把现实搞错的。

不能解决的问题。

要么踢到天边,要么缩小。

所以么!你假设现实是一个计算机。

稳定性是优良的那一块。

也就是绝对不可以出错的。

你没有发觉。

掷骰子那一刻。

你被缩小成了点么!

现在不是在点屏幕么!


哦发发发


理论物理学到了量子阶段,似乎就变得模糊了,无序了。量子的世界表现的是随机性。

由此再推断宇宙是随机的,相应的会有各种平行宇宙。

就如同掷骰子一般,但爱因斯坦反对这种学说。


站在四维世界


爱因斯坦说出这句话是有背景故事的,他认为以波尔为代表的哥本哈根派对于量子力学的诠释,已经脱离了实在性和因果律。爱因斯坦心里一定在想:年轻人你们最近的路走得有点偏啊!

相对论和量子力学是二十世纪物理学上的杰作,相对论的提出对牛顿理论进行了修正,提出了光速不变、时间膨胀、时空弯曲等概念,这在当时看来是很匪夷所思的,至少诺贝尔委员会都不敢冒险颁奖给爱因斯坦的相对论,但是随着各种预言被证实相对论逐渐被接受。

而量子力学的提出爱因斯坦也可以算作是开山鼻祖,爱因斯坦唯一的诺贝尔奖也是因为提出光电效应理论。但是量子力学后来的发展貌似不受控制,尤其是哥本哈根派的加入,貌似让量子力学的路越走越偏。爱因斯坦等一众物理学家坚持的还是经典物理学的思维,相信因果律、实在性和定域性,而一个双缝干涉实验打破了一个平静的水面,电子到底是通过哪个缝隙的问题难倒了一众科学家。此时哥本哈根派跳出来,提出电子不观测的时候同时经过两个缝隙,并且可以形成干涉条纹。这就是量子的不确定性原理,这一下就打破了爱因斯坦坚持的实在性和因果律。

薛定谔对此也是嗤之以鼻,因此“养”出了物理学四大神兽之一薛定谔的猫,这个思维实验是用来嘲讽哥本哈根派对于量子力学写的诠释。爱因斯坦就是在这样的背景下说出这句话的,也是一句嘲讽的话语。但最终结果大家都清楚,爱因斯坦在这场和哥本哈根派的较量中败下阵来,无论是不确定性原理还是量子纠缠现象都真实存在。


科学黑洞


“上帝不会掷骰子”这句话最早在出现在1926年爱因斯坦写给波尔的一份信中!

但是被众人所熟知却是在1927年比利时布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上,这届索尔维会议被称为史上最著名的一届。

为什么这届索尔维会议这么著名呢?

由于参与的物理学大咖多、讨论的问题重要,所以被称为最著名的一次。这届会议上出席了我们所熟知的爱因斯坦、波尔、普朗克、居里夫人、康普顿等等17位著名的诺贝尔学奖得主,被称为最强大脑的云集,号称当时全球三分之一的智慧汇集于此次会议。并且此次会议是量子力学发展阶段非常重要的一次辩论会,被称为微缩版的量子力学史。

这届会议的主题是“电子和光子”,其中最精彩的部分,当然是爱因斯坦与波尔之间激烈的论战,爱因斯坦与波尔之间的辩论真可谓针尖对麦芒,不过最后还是以爱因斯坦棋输一招而落败,

怎么回事呢?

此次会议大概分三大阵营:

实验派:布拉格、 康普顿

哥本哈根学派:波尔、波恩、海森伯 、泡利

哥本哈根反对派:爱因斯坦、 德布罗意 、薛定谔

从这个分派上,大家或许就能看出爱因斯坦与波尔之间剑拔弩张的气氛!

他们争论的主题就是量子力学的完备性和波函数是否精确描述了单个体系的状态!

波尔等人认为在量子力学中,要用波函数来描述微观粒子的量子态,波函数可以帮助我们计算出粒子出现在某一位置或者处于某种运动状态的概率 —— 一个事件发生的概率等于其波函数绝对值的平方,人为的观测会导致波函数塌缩成一个确定的量子态。

哥本哈根诠释的最基本原理就是不确定性原理、波函数塌缩、互补性原理,这种解释就好像掷骰子一样,在骰子落地之前,我们不可能确切地知道投出的到底是几点,也就是投出骰子的六个面中,哪一个面朝上是随机出现的,只有当骰子落地后,我们才能知道这次掷骰子事件到底投的是几点!

可是爱因斯坦是一个非常虔诚地相信因果律的人,他相信,任何一种事物或者现象的出现必然有其背后的原因,不可能是随机的,他认为,如果我们能知道骰子投出去时所受的力、空气的阻力、接触地面时所受的力等等一切参数,骰子的点数我们是可以预测的!

而哥本哈根学派的概率论只能让我们知道最终结果,中间的过程竟然是不确定的,波函数塌缩的原因和过程也说不明白,这违背了他所坚信的因果律,所以,他认为我们之所以不能了解微观粒子随机出现的原因是因为有一些隐变量没有被我们发现,如果我们找到了这些隐变量,微观世界就不是随机的了!

他非常反对波尔等人的这种概率论,他认为概率论这种描述模棱两可,是不全面的,所以,他提倡隐变量理论,是以波尔为首的哥本哈根学派理论的“死对头”。

爱因斯坦认为哥本哈根学派所描述的这种量子态的随机性表明:同一个过程可能会产生许多种不同结果。按照概率论解释,电子通过双缝后出现在感应屏位置是随机的,那么感应屏上的许多区域就必须同时对电子行为进行观测,才能瞬间作出反应, 这种瞬间反应暗示着一种超距作用,是违背相对论的,这也是他反对哥本哈根诠释的原因之一!

不过后来的“贝尔不等式”的不成立,表明爱因斯坦所主张的隐变量理论不正确,也说明了量子纠缠不能用隐变量理论解释,量子纠缠这种鬼魅般的超距作用的确存在。

爱因斯坦所坚信的“因果律”成为了阻碍他正确理解量子现象的障碍,所以他才会在与波尔的争论中落败,从而说出:“上帝不会掷骰子”这样的话,或许这就是人在不理解自然现象时所表现出的最无奈的一面吧!


苹果科学


上帝是看庄的,用不着会掷骰子。


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