思考量子理論而不覺得頭昏眼花的人,根本不懂量子理論。(Niels Bohr,1885-1962,丹麥物理學家,1922年諾貝爾獎得主)
總是令人匪夷所思的世界。
二十世紀初期,我們對於世界的理解發生了徹徹底底的根本性改變,物理學中的精確預言神話不攻自破,儘管有很多東西和我們所認知的常識不同,但奇怪的就是以量子理論來預測物理系統世界卻極為有效。是的,我們顛覆了牛頓,顛覆了古典力學,顛覆了幾乎所有的物理概念。
世界是相同的,只是我們認知的方法改變了。
又要提到一次那個雙狹縫干涉......一個電子同時通過兩道細縫?好吧,不管那是多詭異的情形,讓我們實際觀測一次。嗯,結果我們看見電子只會一次通過一個狹縫,再轉頭去看那螢光板,好極了,不知何時板子上亮暗相間的干涉現象早就消失啦,事情不該是這樣的吧?
當我們不去觀測時,電子同時做所有它想做的事,但是當我們觀測,它卻很無辜的待在一個很明確的地方等我們來。電子為何要看我們的臉色做事?
有個叫做薛丁格的設計了一個臆想實驗,把一隻倒楣的貓給放進無法被觀測的箱子中,在裡面放了毒氣瓶,毒氣瓶的開關是由一種放射性物質來控制,假設物質發生衰變,毒氣瓶打開,貓就會死,反之則否。衰變本身確定是量子過程,於是這隻貓的生或者死,此時成為一種量子態,要是有人打開箱子觀測,可以立刻確定這隻倒楣的貓到底是死的還是活的,但是這裡的問題是,沒打開之前呢?那隻倒楣的貓在進入了箱子之後,陷入所謂的量子態疊加狀態,有一個量子態顯示牠活著,一個量子態顯示他死了。
答案是,跟那個搗蛋的電子一樣,那隻貓同時是死的也同時是活的,同時做所有的可能性,直到我們嘗試觀測,可能性才會確定成一種。觀測這個動作本身影響了他原本所處的狀態。
雖然牛頓騎士很努力的想要系統化這個世界,在量子理論之後,也只能作為一個古典物理的巨人,量子理論原本夠就討人厭的,什麼都無法確定,什麼都無法理解。這樣就算了,海森堡先生又加進了著名的測不準原理,這個理論可有趣了,不但把粒子模糊化量子化(電子雲?那是什麼鬼東西啊?),能量在極短時間內的測不準,最扯的莫過於它容許粒子無中生有,嘖嘖,量子理論和常識還真是過不去。
這無中生有的粒子叫做虛粒子,雖然它只會存在非常短的時間,但電磁交互作用和強交互作用要靠它們才能產生,對整個世界影響重大。
接著輪到愛因斯坦出場吧,他相當的討厭量子理論呢......說著什麼「上帝不玩擲骰子」諷刺量子理論的基本機率概念。為了駁倒量子理論,愛因斯坦也設計了不少臆想實驗,比較有名的是愛波羅詭論,他以愛因斯坦、波多斯基和羅森命名。
愛波羅詭論有很多種形式,但是都和粒子自旋有關。
粒子自旋只分成上自旋和下自旋兩種。
嗯,假設有一個不自旋的原子釋放出兩個自旋的光子,明顯的它們不是上自旋就是下自旋,但是本來的原子並沒有自旋,因此他們兩個光子的自旋必須相反,如此加起來才能抵銷掉。
從量子理論來說呢,其中一個光子飛走以後,陷入了上自旋和下自旋兩種兩子態的疊加,就和貓是死是活一樣,它鐵定是其中一種。很好,現在的問題是,如果這個光子的自旋確定,另一個光子就必定相反。這種狀態不管這兩個光子飛的距離多遠都必須維持,就算中間隔著一個太陽系也一樣。
這樣來說......難道這兩個光子彼此之間有心電感應?不然一個光子是怎麼知道另一個光子的自旋狀態,然後產生相反的自旋?或者有某種傳遞比光速還要快的東西在兩個光子間充當傳訊者?
根據相對論,光速為絕對速度,沒有任何東西的速度可以超過它。難道這兩個光子違反了相對論?雖然愛因斯坦有點用自己的理論壓人的感覺......。
相對論是錯的?
或者量子理論是一派胡言?(這是愛因斯坦的結論)
這兩個理論都是近代物理的基礎,是決不妥協的兩大巨頭。能說他們其中一方有錯嗎?
那或許,只能說目前是個沒有人類答得出的答案。
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