作者:苗千
2018-02-11·阅读时长5分钟
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澳大利亚格里菲斯大学物理学家霍华德·怀斯曼
量子力学并非是从一开始就展示出了它的神秘色彩。在20世纪初,为了解决黑体辐射问题,德国物理学家马克斯·普朗克(Max Plack)不得已创造出了普朗克常数,但他当时对于这个常数的意义并不完全了解。而后是爱因斯坦,他意识到了普朗克常数的深刻意义,并且把它应用到了解释光电效应中,不仅圆满解决了这个难题,而且引出了另外一个结论,光的能量是“一份一份”被释放或吸收的。此时量子力学神奇的一幕才刚刚被揭开,德布罗伊(de Broglie)随后把爱因斯坦的思想继续向前推动了一步,在他的博士论文中提到了“波粒二象性”(Wave-particle Duality),一个微观粒子,既有粒子的性质,又具有波的性质,具体展示出哪一种性质,则取决于人们对它的观测方式。人们终于逐渐意识到了量子力学已经完全摆脱了传统力学,在微观世界,物质运动的规则与宏观世界完全不同。埃尔文·薛定谔在1926年发表了薛定谔方程描述微观系统,并且对于测量结果给出概率化的解释。量子力学的框架至此完成,但它给人类带来的困扰才刚刚开始。
微观系统的测量结果取决于观测的方式,但是要知道,宏观物质也是由微观粒子组成的。爱因斯坦说:“我想,即使在我没有看它的时候,月亮也是在那里的。”薛定谔自己也感到迷惑,于是他在1935年又创造了一只“薛定谔的猫”,根据量子力学的描述,这只猫在没有被观测之前,处于又活又死的状态。物理学家们从此分成了三派,一派认为薛定谔方程是完备的,它描述了一个量子系统的状态,至于概率化的解释,是因为上帝本来就是在掷骰子,至于薛定谔的猫,就是处于又活又死的状态;反对的一派认为薛定谔方程并不能完整地描述一个量子系统,薛定谔的猫之所以又活又死,是因为人们还缺乏有关一个量子系统的某方面的知识;还有一派认为这种争论并不重要,因为量子力学至今为止都显示出了令人难以置信的准确性,因此只要闭上嘴巴进行计算就好了。
但是在薛定谔方程中,那个描述量子系统的“波函数”究竟是什么?它是一种真实的客观存在,或是一种数学工具?物理学家们甚至为此写了一首打油诗:
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喵
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