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坍缩前后的电子波函数
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波函数这种奇迹般的变化，在哥本哈根派那里被称为“坍缩”（collapse），每当我们试图测量电子的位置，它那原本按照薛定谔方程演变的波函数ψ便立刻按照那个时候的概率分布坍缩（我们记得ψ的平方就是概率），所有的可能全都在瞬间集中到某一点上。而一个实实在在的电子便大摇大摆地出现在那里，供我们观赏。
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在电子通过双缝前，假如我们不去测量它的位置，那么它的波函数就按照方程发散开去，同时通过两条缝而自我互相干涉。但要是我们试图在两条缝上装个仪器以探测它究竟通过了哪条缝，在那一刹那，电子的波函数便坍缩了，电子随机地选择了一条缝通过。而坍缩过的波函数自然就无法再进行干涉，于是乎，干涉条纹一去不复返。
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奇怪，非常奇怪。为什么我们一观测，电子的波函数就开始坍缩了呢？
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事实似乎是这样的，当我们闭上眼睛不去看这个电子，它就不是一个实实在在的电子。它像一个幽灵一般按照波函数向四周散发开去，虚无缥缈，没有实体，而以概率波的形态飘浮在空间中。随着时间的演化，这种概率波严格地按照薛定谔波动方程的指使，听话而确定地按照经典方式发展。这个时候，与其说它是一个电子，不如说它是一个鬼魂、一团混沌、一幅浸润开来的水彩画、一朵概率云、爱丽丝梦境中那难以捉摸的柴郡猫的笑容。不管你怎么形容都好，反正它不是一个实体，它以概率的方式扩散开来，这种概率似波动一般起伏，可以干涉和叠加，为ψ所精确描述。
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但是，当你一睁开眼睛，奇妙的事情发生了！所有的幻影，所有的幽灵都消失了。电子那散发开去的波函数在瞬间坍缩，它重新变成了一个实实在在的粒子，随机地出现在某处。除了这个地方之外，一切的概率波，一切的可能性都消失了。化为一缕清风的妖怪重新凝聚成为一个白骨精，被牢牢地摁死在一个地方。电子回到了现实世界里来，又成了大家所熟悉的经典粒子。
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你又闭上眼睛，刚刚变回原形的电子又化为概率波，向四周扩散。再睁开眼睛，它又变回粒子出现在某个地方。你测量一次，它的波函数就坍缩一次，随机地决定一个新的位置。当然，这里的随机是严格按照波函数所规定的概率强度分布来决定的。
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我们不妨叙述得更加生动活泼一些。金庸在《笑傲江湖》第二十六回里描述了令狐冲在武当脚下与冲虚一战，冲虚一柄长剑幻为一个个光圈，让令狐冲眼花缭乱，看不出剑尖所在。用量子语言说，这时候冲虚的剑已经不是一个实体，它变成许许多多的“虚剑”，在光圈里分布开来，每一个“虚剑尖”都代表一种可能性，它可能就是“实剑尖”所在。冲虚的剑可以为一个波函数所描述，很有可能在光圈的中心，这个波函数的强度最大，也就是说这剑最可能出现在光圈中心。现在令狐冲挥剑直入，注意这是一次“测量行为”！好，在那瞬间冲虚剑的波函数坍缩了，又变成一柄实剑。令狐冲运气好，它真的出现在光圈中间，于是破了此招。要是猜错了呢？那免不了断送一条手臂，但冲虚剑的波函数总是坍缩了，它无论如何要实实在在地出现在某处，这才能伤敌。
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在张国良的《三国演义》评话里，有一个类似的情节。赵云在长坂坡遇上张绣（另一些版本说是高览），后者使出一招百鸟朝凤，枪尖幻化为千百点，赵云侥幸破了此招―他随便一挡，迫使其波函数坍缩，结果正好坍缩到两枪相遇的位置，然后张绣心慌意乱，反死于赵云之蛇盘七探枪下，这就不多说了。
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我们还是回到物理上来。这种哥本哈根解释听起来未免也太奇怪了，我们观测一下，电子才变成实在，不然就是个幽灵。许多人一定觉得不可思议：当我们背过身，或者闭着眼的时候，电子一定在某个地方，只不过我们不知道而已。但正如我们指出的，假使电子真的“在”某个地方，它便只能通过一道狭缝，这就难以解释干涉条纹。而且我们以后也会看到，实验完全排除了这种可能。也许我们说“幽灵”太耸人听闻，严格地说，电子在没有观测的时候什么也不是，谈论它是无意义的，只有数学可以描述―波函数！按照哥本哈根的解释，不观测的时候，根本没有实在！自然也就没有实在的电子。事实上，不存在“电子”这个东西，只存在“我们与电子之间的观测关系”。
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我已经可以预见即将扔过来的臭鸡蛋的数量―不过它现在还是个波函数，等一会儿才会坍缩，哈哈。然而在那些扔臭鸡蛋的人中，有几位是让我感到十分荣幸的。事实上，哥本哈根派这下遇到真正的麻烦了，他们要面对一些强大的怀疑论者，这些人中不少还刚刚和他们并肩战斗过。20世纪物理史上最激烈、影响最大、意义最深远的一场争论马上就要展开，这使得我们能够对自然的行为和精神有更加深刻的理解。下一章我们就来谈这场伟大的辩论―玻尔－爱因斯坦之争。
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(1) 见Mehra等人的量子力学史。
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(2) 这里的时间指的是《福尔摩斯探案》系列的出版时间。
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(3) 引自《新探案·皮肤变白的军人》。
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上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958633]
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上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） 8 The Duel 决战
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上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958634]
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Part. 1
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意大利北部的科莫市（Como）是一个美丽的小城，北临风景胜地科莫湖，与米兰相距不远。市中心那几座著名的教堂洋溢着哥特式风格以及文艺复兴时代的气息，折射出这个古城自罗马时代以来那悠远的历史和丰富的文化沉淀。自中世纪以来，这里曾走出过许许多多伟大的建筑师，统称为“科莫地方大师”（Maestri Comacini），而新时代的天才特拉尼（Giuseppe Terragni）也即将在这个地方留下他那些名垂青史的建筑作品。除了艺术家之外，在科莫的地方志中我们还可以轻易地找到许多政治家、哲学家和历史学家的名字，甚至还包括一位教皇（英诺森十一世），可谓是人杰地灵了。
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不过，科莫市最著名的人物，当然还是1745年出生于此的大科学家亚里山德罗·伏打（Alessandro Volta）。他在电学方面的成就如此伟大，以至人们用他的名字来作为电压的单位：伏特（volt）。伏打于1827年9月去世，被他的家乡视为永远的光荣和骄傲。他出世的地方被命名为伏打广场，他的雕像自1839年起耸立于此。他的名字被用来命名教堂和科莫湖畔的灯塔，在每个夜晚照耀这个城镇，全世界都感受到他的万丈光辉。
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斗转星移，眨眼间已是1927年，科学巨人已离开我们整整100周年。一向安静宁谧的科莫忽然又热闹起来，新时代的科学大师们又聚集于此，在纪念先人的同时探讨物理学的最新进展。科莫会议邀请了当时几乎所有的杰出的物理学家，洵为盛会。赴会者包括玻尔、海森堡、普朗克、泡利、波恩、洛伦兹、德布罗意、费米、克莱默、劳厄（Max von Laue）、康普顿、维格纳、索末菲、德拜、冯·诺依曼（当然严格说来此人是数学家）……遗憾的是，爱因斯坦和薛定谔都别有要务，未能出席。这两位哥本哈根派主要敌手的缺席使得论战的火花向后推迟了几个月。
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