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2005-09-01 18:33:42| 人氣227| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

量子力學的哲學爭論(2)

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在古典世界裏,波被定義為一種能量傳遞的形式,粒子則被定義為物質的基本形式,現在,兩個原本不相干的觀念卻同時存在在一個現象裏,能量和物質的區別模糊了,接下來,德布羅意公爵(Duc de Broglie)提出不只原本的光波變成了光子,原本屬於粒子的電子也有波動行為,即所謂物質波,這一假說,隨後由科學家以電子做雙縫實驗得到證實,電子也有波干涉現象.

整個物理學界為之驚動不已,波粒二象性似乎是一個普遍存在的現象.人們無法理解這兩種不同甚至應該互相拒斥的觀念為什麼在同一個物理客体上出現.

很自然地,有人開始想要探究,當粒子通過雙縫時,路徑到底是長怎樣,也許我們如果把所有的路徑測出來,就可以知道為什麼明明是粒子卻出現波動的干涉現象.

開始有人在實驗的兩條縫口各加設一台偵測器,統計每次粒子到底是以什麼模式通過縫口,這時,奇怪的事發生了,紙板後的屏幕突然出現只有二道的光帶,干涉現象消失了.

這是怎麼回事,粒子似乎知道偵測器的存在,太奇怪了.

大物理學家海森堡這時提出了一種解釋,他認為波粒兩象性是源於觀察的干擾,當我們要研究微觀世界時,我們使用的觀察工具是什麼?譬如顯微鏡,或者別的什麼偵測器,基本上,我們不能直接看到微小的粒子,我們用諸如光子這樣的微小粒子去照射,透過這樣的”照射”,我們可以紀錄反射回來的光(子)而確定所要觀察的粒子的確切位置,這種作法在鉅觀的世界裏,沒有問題,因為相對於用來照射的少量光子,被觀察的物体大得多,觀察造成的擾動小到可以忽略不計,一旦,我們用同樣的方式研究微觀世界,馬上出現窘境,不論如何,我們找不到比一個光子更小的光,結果,即使我們把觀測干擾降到最小,它和被觀察的粒子之間,大小差異並不夠大,以致產生顯著的干擾.我們愈是要確定一個粒子所在的位置,愈是施加大量粒子雨與它碰撞,使它的動量不斷改變.反之,我們要保持它原來的動量,必須減低照射,結果,我們無法知道它的確切位置.

這就是著名的測不準原理(Uncertainty Principle),動量和位置的誤差值的乘積始終大於某一個常數,我們被迫顧此失彼.

自此,以波耳為首的哥本哈根學派主張,像古典時代那樣,將主客觀分離,相信純粹地客觀是存在的,相信我們可以不介入地觀察自然,安安靜靜記錄歸納出自然法則的時代已經不復存在,我們的行動和自然的法則結合成一体,主客觀的分別失去了意義,引申來說,有人甚至認為人是否觀察決定了原子是否存在,當我們將原子看待為原子,它就化身為原子,當我們將之看待為一種波動,它就變成為波動,到這時,連原子是否是一種真實的實体都發生了動搖,真正的實体既不能說是原子,也不能說是波動,而僅能說是一種既擁有波動又擁有粒子形式的不可名狀的波粒,我們無法知道它真正的模樣是什麼,這和康德所謂物自体很像,但僅僅是很像而已,接下來,發生的事情更加是離奇難解.

台長: 夏途島
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