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上帝掷骰子吗-量子物理史话-第章

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第十一章 上帝的判决三 
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  阿斯派克特在1982年的实验(准确地说,一系列实验)是20世纪物理史上影响最为深远 的实验之一,它的意义甚至可以和1886年的迈克尔逊…莫雷实验相提并论。但是,相比迈 克尔逊的那个让所有的人都瞠目结舌的实验来说,阿斯派克特所得到的结果却在“意料之 中”。大多数人们一早便预计到,量子论的胜利是不在话下的。量子论自1927年创立以来 ,到那时为止已经经历了50多年的风风雨雨,它在每一个领域都显示出了如此强大的力量 ,没有任何实验结果能够对它提出哪怕一点点的质疑。最伟大的物理学家(如爱因斯坦和 薛定谔)向它猛烈  
开火,试图把它从根本上颠覆掉,可是它的灿烂光辉却反而显得更加耀眼和悦目。从实用 的角度来说,量子论是有史以来最成功的理论,它不但远超相对论和麦克斯韦电磁理论, 甚至超越了牛顿的经典力学!量子论是从风雨飘摇的乱世成长起来的,久经革命考验的战 士,它的气质在风刀霜剑的严相逼拷之下被磨砺得更加坚韧而不可战胜。的确,没有多少 人会想象,这样一个理论会被一个不起眼的实验轻易地打倒在地,从此翻不了身。阿斯派 克特实验的成功,只不过是量子论所经受的又一个考验(虽然是最严格的考验),给它那身 已经品尝过无数胜利的戎装上又添上一枚荣耀的勋章罢了。现在我们知道,它即使在如此 苛刻的条件下,也仍然是成功的。是的,不出所料!这一消息并没有给人们的情感上带来 巨大的冲击,引起一种轰动效应。   但是,它的确把物理学家们逼到了一种尴尬的地步。本来,人们在世界究竟是否实实 在在这种问题上通常乐于奉行一种鸵鸟政策,能闭口不谈的就尽量不去讨论。量子论只要 管用就可以了嘛,干吗非要刨根问底地去追究它背后的哲学意义到底是什么样的呢?虽然 有爱因斯坦之类的人在为它担忧,但大部分科学家还是觉得无所谓的。不过现在,阿斯派 克特终于逼着人们要摊牌了:一味地缩头缩脑是没用的,人们必须面对这样一个事实:实 验否决了经典图景的可能性!   爱因斯坦的梦想如同泡沫般破碎在无情的数据面前,我们再也回不去那个温暖舒适的 安乐窝中,而必须面对风雨交加的严酷现实。我们必须再一次审视我们的常识,追问一下 它到底有多可靠,在多大程度上会给我们带来误导。对于贝尔来说,他所发现的不等式却 最终背叛了他的理想,不仅没有把世界拉回经典图像中来,更反过来把它推向了绝路。阿 斯派克特实验之后,我们必须说服自己相信这样一件事情:   定域的隐变量理论是不存在的!   换句话说,我们的世界不可能如同爱因斯坦所梦想的那样,既是定域的(没有超光速 信号的传播),又是实在的(存在一个客观独立的世界,可以为隐变量所确定地描述)。定 域实在性(local realism)从我们的宇宙中被实验排除了出去,现在我们必须作出艰难的 选择:要么放弃定域性,要么放弃实在性。   如果我们放弃实在性,那就回到量子论的老路上来,承认在我们观测之前,两个粒子 不存在于“客观实在”之内。它们不具有通常意义上的物理属性(如自旋),只有当观测了 以后,这种属性才变得有意义。在EPR实验中,不到最后关头,我们的两个处于纠缠态粒 子都必须被看成一个不可分割的整体,那时在现实中只有“一个粒子”(当然是叠加着的) ,而没有“两个粒子”。所谓两个粒子,只有当观测后才成为实实在在的东西(波函数坍 缩了)。当然,在做出了这样一个令人痛心的让步后,我们还是可以按照自己的口味不同 来选择:究竟是更进一步,彻底打垮决定论,也就是保留哥本哈根解释;还是在一个高层 次的角度上,保留决定论,也即采纳多宇宙解释!需要说明的是,MWI究竟算不算一个定 域的(local)理论,各人之间的说法还是不尽相同的。除去Stapp这样的反对者不谈,甚至 在它的支持者(比如Deutsch,Tegmark或者Zeh)中,其口径也不是统一的。不过这也许只 是一个定义和用词的问题,因为量子纠缠本身或许就可以定义为某种非定域的物理过程 (Zeh,Found。 of Physics Letters 13,2000,p22),但大家都同意,MWI肯定不是一个 定域实在的理论,而且超光速的信号传递在其内部也是不存在的。关键在于,根据MWI, 每次我们进行观测都在“现实”中产生了不止一个结果(事实上,是所有可能的结果)!这 和爱因斯坦所默认的那个传统的“现实”是很不一样的。   这样一来,那个在心理上让人觉得牢固可靠的世界就崩塌了(或者,“坍缩”了?)。 不管上帝掷不掷骰子,他给我们建造的都不是一幢在一个绝对的外部世界严格独立的大厦 。它的每一面墙壁,每一块地板,每一道楼梯……都和在其内部进行的种种活动密切相关 ,不管这种活动是不是包含了有智能(意识)的观测者。这幢大楼非但不是铁板一块,相反 ,它的每一层楼都以某种特定的奇妙方式纠缠在一起,以致于分居在顶楼和底楼的住客仍 然保持着一种心有灵犀的感应。   但是,如果你忍受不了这一切,我们也可以走另一条路,那就是说,不惜任何代价, 先保住世界的实在性再说。当然,这样一来就必须放弃定域性。我们仍然有可能建立一个 隐变量理论,如果容忍某种超光速的信号在其体系中来回,则它还是可以很好地说明我们 观测到的一切。比如在EPR中,天际两头的两个电子仍然可以通过一种超光速的瞬时通信 来确保它们之间进行成功的合作。事实上,玻姆的体系就很好地在阿斯派克特实验之后仍 然存活着,因为他的“量子势”的确暗含着这样的超距作用。   可是要是这样的话,我们也许并不会觉得日子好过多少!超光速的信号?老大,那意 味着什么?想一想爱因斯坦对此会怎么说吧,超光速意味着获得了回到过去的能力!这样 一来,我们将陷入甚至比不确定更加棘手和叫人迷惑的困境,比如,想象那些科幻小说中 著名的场景:你回到过去杀死了尚处在襁褓中的你,那会产生什么样的逻辑后果呢?虽然 玻姆也许可以用
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