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量子:确定性和不确定性(一) (5-5)

2、“现实主义”观点。这个观点认为,没错,在t0前的一瞬间,粒子像经典图景下一样,肯定也是在A点。不确定并非自然的本性,而是我们对自然的无知。那么问题就来了,既然测量前粒子有确定的位置在A点,我们的理论就应该给出这个结论。然而我们知道,波函数只能给出粒子出现在某个位置的概率,却没有能力给出它确定出的位置。也就是说,在我们观测前的一瞬间,我们明知道粒子就在A点,但是理论上却无法给出这个结论。这就意味着,量子力学本身是不完备的,波函数并不能完整地定义一个量子态(粒子有确定的位置,量子力学却不能描述)。具体还有其他的信息怎么描述?那就用到量子力学以外的理论了(“隐变量”理论)。

3、“Shut up and Calculate”观点。这据说是费曼的一句名言,当一次有人问费曼,你究竟更喜欢哪一种诠释?他回答说:“闭嘴,计算!”意思是说,哪来的那么多为什么,这个世界本来就是这样运行的。比如说这个问题,什么叫“测量前”?你去问测量前粒子的状态,有意义吗?反正不论怎么回答你都无法检验对错,任何一个无法判定对错的讨论都是在耍流氓!“这和讨论一个针尖上面能坐多少个天使有何区别?我们无需为某些我们根本无法实证的事情浪费脑力。”“这连一个错误都算不上。”(泡利名言)怎么,还不明白?还想再问为什么?好你个哲学家妖孽(费曼以极其蔑视哲学家而著称),吃俺一棒!

事实上,令人惊讶的是,到现在为止,多数科学家采取的态度多多少少都是第三种。这个逃避态度其实并非那么不堪。因为物理本身是实证科学,我们最关心的不是理论与“客观现实”相符,因为我们不知道真正的“客观现实”是什么,我们只知道我们对“客观现实”的观察结果是什么,因此,我们关心的是理论与“测量结果”是否相符。至于 “客观现实”如何理解,那就很随意了,只要能自圆其说就可以了,反正都没法实证。很多人的态度是:我现在姑且接受“正统”诠释,这个诠释十分奇葩,让人迷惑,但是我习惯了也就好了。如果你继续刨根问底,最终我会变得不耐烦,让你闭嘴,有闲工夫不如多做两道题。大多数量子力学课本对此也往往采取回避的态度,它们只是向你罗列各种学派的观点,很少有人深入讨论。说到底,各派观点最终产生的定量结果是没有什么差别的。理论能如此严格地符合实验,又产出了如此辉煌的实用价值,这是一个实证主义物理学家的最高境界,夫复何求?

对于第二个问题,“在我们完成观测的后一个瞬间,粒子的位置在何处?”大家倒是毫无异议,一致认为:在t0后一瞬间再进行测量,粒子的位置仍然是A。这是当然的,作为一个理论的可预测性和可重复性的要求,它必须是这样的。否则的话,时间间隔无穷小的连续两次测量给出的位置不一致,就必然违背相对论。

那么第三个问题也就毫无异议了。因为,一个系统的波函数如果是一个分散在空间的波,意味着粒子位置的可能性也分散在空间。当我们确知粒子的位置时,它在空间其他位置的可能性就全部变为零。既然测量后的瞬间我们知道粒子具有确定的位置A,那么就意味着粒子的波函数只在A点有值,其余的位置都是零。那么这个粒子的波函数就是在A点的一个无穷狭窄的尖峰 [3]。(也就是说,A点是唯一一个有概率的点,其余的任何一点,粒子出现的概率为零)。

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