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上帝掷骰子吗--量子物理史话 作者:castor_v_pollux-第章

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他们慌不择路,两个人沿着相反的两个方向逃跑,结果于同一时刻在马路的两头被守候的

警察分别抓获。现在我们来录取他们的口供,假设警察甲问罪犯A:“你是带头的那个吗

?”A的回答无非是“是”,或者“不是”。在马路另一头,如果警察乙问罪犯B同一个问

题:“你是带头的那个吗?”那么B的回答必定与A相反,因为大哥只能有1个,不是A带着

B就是B带着A。两个警察问的问题在“同一方向”上,知道了A的答案,就等于知道了B的

答案,他们的答案,100%地不同,协作率100%。在这点上,无论是经典世界还是量子世界

都是一样的。

  但是,回到经典世界里,假如两个警察问的是不同角度的问题,比如说问A:“你需

要自己聘请律师吗?”问B:“你现在要喝水吗?”这是两个彼此无关的问题(在不同的方

向上),A可能回答“要”或者“不要”,但这应该对B怎样回答问题毫无关系,因为B和A

理论上已经失去了联系,B不可能按照A的行动来斟酌自己的答案。

  不过,这只是经典世界里的罪犯,要是我们有两个“量子罪犯”,那可就不同了。当

A决定聘请律师的时候,B就会有更大的可能性想要喝水,反之亦然!看起来,似乎是A和B

之间有一种神奇的心灵感应,使得他们即使面临不同的质询时,仍然回答得出奇地一致!

量子世界的Bonnie&Clyde,即使他们相隔万里,仍然合作无间,按照哥本哈根解释,这是

因为在具体地回答问题前,两个人根本不存在于“实在”之中,而是合为一体,按照波函

数弥漫。用薛定谔发明的术语来说,在观测之前,两个人(粒子)处在一种“纠缠”

(entanglement)的状态,他们是一个整体,具有一种“不可分离性”(inseparability)!

  这样说当然是简单化的,具体的条件还是我们的贝尔不等式。总而言之,如果世界是

经典的,那么在EPR中贝尔不等式就必须得到满足,反之则可以突破。我们手中的这个神

秘的不等式成了判定宇宙最基本性质的试金石,它仿佛就是那把开启奥秘之门的钥匙,可

以带领我们领悟到自然的终极奥义。

  而最叫人激动的是,和胡思乱想的一些实验(比如说疯狂的量子自杀)不同,EPR不管

是在技术或是伦理上都不是不可实现的!我们可以确实地去做一些实验,来看看我们生活

其中的世界究竟是如爱因斯坦所祈祷的那样,是定域实在的,还是它的神奇终究超越我们

的想象,让我们这些凡人不得不怀着更为敬畏的心情去继续探索它那深深隐藏的秘密。

  1964年,贝尔把他的不等式发表在一份名为《物理》(Physics)的杂志的创刊号上,

题为《论EPR佯谬》(On the Einstein…Podolsky…Rosen Paradox)。这篇论文是20世纪物

理史上的名篇,它的论证和推导如此简单明晰却又深得精髓,教人拍案叫绝。1973年诺贝

尔物理奖得主约瑟夫森(Brian D。 Josephson)把贝尔不等式称为“物理学中最重要的新进

展”,斯塔普(Henry Stapp,就是我们前面提到的,鼓吹精神使波函数坍缩的那个)则把

它称作“科学中最深刻的发现”(the most profound discovery in science)。

  不过,《物理》杂志却没有因为发表了这篇光辉灿烂的论文而得到什么好运气,这份

期刊只发行了一年就倒闭了。如今想要寻找贝尔的原始论文,最好还是翻阅他的著作《量

子力学中的可道与不可道》(Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics; 

Cambridge 1987)。

  在这之前,贝尔发现了冯诺伊曼的错误,并给《现代物理评论》(Reviews of Modern 

Physics)杂志写了文章。虽然因为种种原因,此文直到1966年才被发表出来,但无论如何

已经改变了这样一个尴尬的局面,即一边有冯诺伊曼关于隐函数理论不可能的“证明”,

另一边却的确存在着玻姆的量子势!冯诺伊曼的封咒如今被摧毁了。

  现在,贝尔显得踌躇满志:通往爱因斯坦梦想的一切障碍都已经给他扫清了,冯诺伊

曼已经不再挡道,玻姆已经迈出了第一步。而他,已经打造出了足够致量子论以死命的武

器,也就是那个威力无边的不等式。贝尔对世界的实在性深信不已,大自然不可能是依赖

于我们的观察而存在的,这还用说吗?现在,似乎只要安排一个EPR式的实验,用无可辩

驳的证据告诉世人:无论在任何情况下,贝尔不等式也是成立的。粒子之间心灵感应式的

合作是纯粹的胡说八道,可笑的妄想,量子论已经把我们的思维搞得混乱不堪,是时候回

到正常状况来了。量子不确定性……嗯,是一个漂亮的作品,一种不错的尝试,值得在物

理史上获得它应有的地位,毕竟它管用。但是,它不可能是真实,而只是一种近似!更为

可靠,更为接近真理的一定是一种传统的隐变量理论,它就像相对论那样让人觉得安全,

没有骰子乱飞,没有奇妙的多宇宙,没有超光速的信号。是的,只有这样才能恢复物理学

的光荣,那个值得我们骄傲和炫耀的物理学,那个真正的,庄严的宇宙的立法者,而不是

靠运气和随机性来主宰一切的投机贩子。

  真的,也许只差那么小小的一步,我们就可以回到旧日的光辉中去了。那个从海森堡

以来失落已久的极乐世界,那个宇宙万物都严格而丝丝入扣地有序运转的伟大图景,叫怀

旧的人们痴痴想念的古典时代。真的,大概就差一步了,也许,很快我们就可以在管风琴

的伴奏中吟唱弥尔顿那神圣而不朽的句子:

  昔有乐土,岁月其徂。

  有子不忠,天赫斯怒。

  彷徨放逐,维罪之故。

  一人皈依,众人得赎。

  今我来思,咏彼之复。

  此心坚忍,无入邪途。

  孽愆尽洗,重归正路。

  瞻彼伊甸,崛起荒芜。

  (《复乐园》卷一,1…7)

  只是贝尔似乎忘了一件事:威力强大的武器往往都是双刃剑。

  *********

  饭后闲话:玻姆和麦卡锡时代

  玻姆是美国科学家,但他的最大贡献却是在英国作出的,这还要归功于40年代末50年

代初在美国兴起的麦卡锡主义(McCarthyism)。

  麦卡锡主义是冷战的产物,其实质就是疯狂地反 共与排外。在参议员麦卡锡(Joseph 

McCarthy)的煽风点火下,这股“红色恐惧”之风到达了最高潮。几乎每个人都被怀疑是

苏联间 谍,或者是阴 谋推翻政 府的敌对分子。玻姆在二战期间曾一度参予曼哈顿计划

,但他没干什么实质的工作,很快就退出了。战后他到普林斯顿教书,和爱因斯坦一起工

作,这时他遭到臭名昭著的“非美活动调查委员会”(Un…American Activities 

mittee)的传唤,要求他对一些当年同在伯克利的同事的政 治立场进行作证,玻姆愤

然拒绝,并引用宪法第五修正案为自己辩护。

  本来这件事也就过去了,但麦卡锡时代刚刚开始,恐慌迅即蔓延整个美国。两年后,

玻姆因为拒绝回答委员会的提问而遭到审 判,虽然他被宣判无罪,但是普林斯顿却不肯

为他续签合同,哪怕爱因斯坦请求他作为助手留下也无济于事。玻姆终于离开美国,他先

后去了巴西和以色列,最后在伦敦大学的Birkbeck学院安顿下来。在那里他发展出了他的

隐函数理论。

  麦卡锡时代是一个疯狂和耻辱的时代,2000多万人接受了所谓的“忠诚审查”。上至

乔治?马歇尔将军,中至查理?卓别林,下至无数平民百姓都受到巨大的冲击。人们神经质

地寻找所谓共 产 主 义者,就像中世纪的欧洲疯狂地抓女巫一样。在学界,近百名教授

因为“观点”问题离开了岗位,有华裔背景的如钱学森等遭到审 查,著名的量子化学大

师鲍林被怀疑是美共 特 务。越来越多的人被传唤去为同事的政 治立场作证,这里面芸

芸众生象,有如同玻姆一般断然拒绝的,也有些人的举动出乎意料。最著名的可能就算是

奥本海默一案了,奥本海默是曼哈顿计划的领导人,连他都被怀疑对国家“不忠诚”似乎

匪夷所思。所有的物理学家都站在他这一边,然而爱德华?泰勒(Edward Teller)让整个物

理界几乎不敢相信自己的耳朵。这位匈牙利出生的物理学家(他还是杨振宁的导师)说,虽

然他不怎么觉得奥本海默会做出不利于国家的事情来,但是“如果让公共事务掌握在别人

的手上,我个人会感觉更安全些的。”奥本海默的忠诚虽然最后没有被责难,但他的安全

许可证被没收了,绝 密材料不再送到他手上。虽然有人(如惠勒)对泰勒表示同情,但整

个科学界几乎不曾原谅过他。

  泰勒还是氢弹的大力鼓吹者和实际设计者之一(他被称为“氢弹之父”),他试图阻止

《禁止地上核试验条约》的签署,他还向里根兜售了“星球大战”计划(SDI Defence)。

他去年(2003年)9月去世了,享年95岁。卡尔?萨根在《魔鬼出没的世界》一书里,曾把他

拉出来作为科学家应当为自己的观点负责的典型例子。

  泰勒自己当然有自己的理由,他认为氢弹的制造实际上使得人类社会“更安全”。作

为我们来说,也许只能衷心地希望科学本身不要受到政 治的过多干涉,虽然这也许只是

一个乌托邦式的梦想,但我们仍然如此祝愿。 


第十一章 上帝的判决二 
castor_v_pollux  


  玻尔还是爱因斯坦?那就是个问题。

  物理学家们终于行动起来,准备以
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