我很抱歉，这几节我们似乎沉浸于一

    种玄奥的哲学讨论，而且似乎还要继续讨论下去。这是因为量子革命牵涉到我们世界观的

    根本变革，以及我们对于宇宙的认识方法。量子论的背后有一些非常形而上的东西，它使

    得我们的理性战战兢兢，汗流浃背。但是，为了理解量子论的伟大力量，我们又无法绕开

    这些而自欺欺人地盲目前进。如果你从史话的一开始跟着我一起走到了现在，我至少对你

    的勇气和毅力表示赞赏，但我也无法给你更多的帮助。假如你感到困惑彷徨，那么玻尔的

    名言“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论”或许可以给你一些安慰

    。而且，正如我们以后即将描述的那样，你也许应该感到非常自豪，因为爱因斯坦和你是

    一个处境。

    但现在，我们必须走得更远。上面一段文字只是给大家一个小小的喘息机会，我们这就继

    续出发了。

    如果不定义一个测量动量的方式，那么我们谈论电子动量就是没有意义的？这听上去似乎

    是一种唯心主义的说法。难道我们无法测量电子，它就没有动量了吗？让我们非常惊讶和

    尴尬的是，玻尔和海森堡两个人对此大点其头。一点也不错，假如一个物理概念是无法测

    量的，它就是没有意义的。我们要时时刻刻注意，在量子论中观测者是和外部宇宙结合在

    一起的，它们之间现在已经没有明确的分界线，是一个整体。在经典理论中，我们脱离一

    个绝对客观的外部世界而存在，我们也许不了解这个世界的某些因素，但这不影响其客观

    性。可如今我们自己也已经融入这个世界了，对于这个物我合一的世界来说，任何东西都

    应该是可以测量和感知的。只有可观测的量才是存在的！

    卡尔?萨根（karl sagan）曾经举过一个很有意思的例子，虽然不是直接关于量子论的，

    但颇能说明问题。

    “我的车库里有一条喷火的龙！”他这样声称。

    “太稀罕了！”他的朋友连忙跑到车库中，但没有看见龙。“龙在哪里？”

    “哦，”萨根说，“我忘了说明，这是一条隐身的龙。”

    朋友有些狐疑，不过他建议，可以撒一些粉末在地上，看看龙的爪印是不是会出现。但是

    萨根又声称，这龙是飘在空中的。

    “那既然这条龙在喷火，我们用红外线检测仪做一个热扫描？”

    “也不行。”萨根说，“隐形的火也没有温度。”

    “要么对这条龙喷漆让它现形？”——“这条龙是非物质的，滑不溜手，油漆无处可粘。

    ”

    反正没有一种物理方法可以检测到这条龙的存在。萨根最后问：“这样一条看不见摸不着

    ，没有实体的，飘在空中喷着没有热度的火的龙，一条任何仪器都无法探测的龙，和‘根

    本没有龙’之间又有什么差别呢？”

    现在，玻尔和海森堡也以这种苛刻的怀疑主义态度去对待物理量。不确定性原理说，不可

    能同时测准电子的动量p和位置q，任何精密的仪器也不行。许多人或许会认为，好吧，就

    算这是理论上的限制，和我们实验的笨拙无关，我们仍然可以安慰自己，说一个电子实际

    上是同时具有准确的位置和动量的，只不过我们出于某种限制无法得知罢了。

    但哥本哈根派开始严厉地打击这种观点：一个具有准确p和q的经典电子？这恐怕是自欺欺

    人吧。有任何仪器可以探测到这样的一个电子吗？——没有，理论上也不可能有。那么，

    同样道理，一个在臆想的世界中生存的，完全探测不到的电子，和根本没有这样一个电子

    之间又有什么区别呢？

    事实上，同时具有p和q的电子是不存在的！p和q也像波和微粒一样，在不确定原理和互补

    原理的统治下以一种此长彼消的方式生存。对于一些测量手段来说，电子呈现出一个准确

    的p，对于另一些测量手段来说，电子呈现出准确的q。我们能够测量到的电子才是唯一的

    实在，这后面不存在一个“客观”的，或者“实际上”的电子！

    换言之，不存在一个客观的，绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物

    理学的全部意义，不在于它能够揭示出自然“是什么”，而在于它能够明确，关于自然我

    们能“说什么”。没有一个脱离于观测而存在的绝对自然，只有我们和那些复杂的测量关

    系，熙熙攘攘纵横交错，构成了这个令人心醉的宇宙的全部。测量是新物理学的核心，测

    量行为创造了整个世界。

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    饭后闲话：奥卡姆剃刀

    同时具有p和q的电子是不存在的。有人或许感到不理解，探测不到的就不是实在吗？

    我们来问自己，“这个世界究竟是什么”和“我们在最大程度上能够探测到这个世界是什

    么”两个命题，其实质到底有多大的不同？我们探测能力所达的那个世界，是不是就是全

    部实在的世界？比如说，我们不管怎样，每次只能探测到电子是个粒子或者是个波，那么

    ，是不是有一个“实在”的世界，在那里电子以波-粒子的奇妙方式共存，我们每次探测

    ，只不过探测到了这个终极实在于我们感观中的一部分投影？同样，在这个“实在世界”

    中还有同时具备p和q的电子，只不过我们与它缘悭一面，每次测量都只有半面之交，没法

    窥得它的真面目？

    假设宇宙在创生初期膨胀得足够快，以致它的某些区域对我们来说是如此遥远，甚至从创

    生的一刹那以光速出发，至今也无法与它建立起任何沟通。宇宙年龄大概有150亿岁，任

    何信号传播最远的距离也不过150亿光年，那么，在距离我们150亿光年之外，有没有另一

    些“实在”的宇宙，虽然它们不可能和我们的宇宙之间有任何因果联系？

    在那个实在世界里，是不是有我们看不见的喷火的龙，是不是有一匹具有“实在”颜色的

    马，而我们每次观察只不过是这种“实在颜色”的肤浅表现而已。我跟你争论说，地球“

    其实”是方的，只不过它在我们观察的时候，表现出圆形而已。但是在那个“实在”世界

    里，它是方的，而这个实在世界我们是观察不到的，但不表明它不存在。

    如果我们运用“奥卡姆剃刀原理”（occam's razor），这些观测不到的“实在世界”全

    都是子虚乌有的，至少是无意义的。这个原理是14世纪的一个修道士威廉所创立的，奥卡

    姆是他出生的地方。这位奥卡姆的威廉还有一句名言，那是他对巴伐利亚的路易四世说的

    ：“你用剑来保卫我，我用笔来保卫你。”

    剃刀原理是说，当两种说法都能解释相同的事实时，应该相信假设少的那个。比如，地球

    “本来”是方的，但观测时显现出圆形。这和地球“本来就是圆的”说明的是同一件事。

    但前者引入了一个莫名其妙的不必要的假设，所以前者是胡说。同样，“电子本来有准确

    的p和q，但是观测时只有1个能显示”，这和“只存在具有p或者具有q的电子”说明的也

    是同一回事，但前者多了一个假设，我们应当相信后者。“存在但观测不到”，这和“不

    存在”根本就是一码事。

    同样道理，没有粒子-波混合的电子，没有看不见的喷火的龙，没有“绝对颜色”的马，

    没有150亿光年外的宇宙（150亿光年这个距离称作“视界”），没有隔着1厘米四维尺度

    观察我们的四维人，没有绝对的外部世界。史蒂芬?霍金在《时间简史》中说：“我们仍

    然可以想像，对于一些超自然的生物，存在一组完全地决定事件的定律，它们能够观测宇

    宙现在的状态而不必干扰它。然而，我们人类对于这样的宇宙模型并没有太大的兴趣。看

    来，最好是采用奥卡姆剃刀原理，将理论中不能被观测到的所有特征都割除掉。”

    你也许对这种实证主义感到反感，反驳说：“一片无人观察的荒漠，难道就不存在吗？”

    以后我们会从另一个角度来讨论这片无人观察的荒漠，这里只想指出，“无人的荒漠”并

    不是原则上不可观察的。

    上帝掷骰子吗——量子物理史话（7-5）

    版权所有：castor_v_pollux 原作   提交时间：2003-11-16 01:03:09

    第七章 不确定性

    五

    正如我们的史话在前面一再提醒各位的那样，量子论革命的破坏力是相当惊人的。在概率

    解释，不确定性原理和互补原理这三大核心原理中，前两者摧毁了经典世界的因果性，互

    补原理和不确定原理又合力捣毁了世界的客观性和实在性。新的量子图景展现出一个前所

    未有的世界，它是如此奇特，难以想象，和人们的日常生活格格不入，甚至违背我们的理

    性本身。

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