打字猴:1.70096133e+09
1700961330
1700961331 EPR佯谬其实根本不是什么佯谬,它最多表明了在“经典实在观”看来,量子论是不完备的,这简直是废话。但是在玻尔那种“量子实在观”看来,它是非常完备且逻辑自洽的。
1700961332
1700961333 既生爱,何生玻。两人的世纪争论进入了尾声。在哲学基础上的不同使得两人间的意见分歧直到最后也没能调和。这两位20世纪最伟大的科学巨人,他们的世界观是如此地截然对立,以致每一次见面都要为此而争执。派斯后来回忆说,玻尔有一次到普林斯顿访问,结果又和爱因斯坦徒劳地争论了半天。爱因斯坦的绝不妥协使得玻尔失望透顶,他冲进派斯的办公室,不停地喃喃自语:“我对自己烦透了!”
1700961334
1700961335 可惜的是,一直到爱因斯坦去世,玻尔也未能说服他,让他认为量子论的解释是正确而完备的,这一定是玻尔人生中最为遗憾和念念不忘的一件事。玻尔本人也一直在同爱因斯坦的思想作斗争,每当他有了一个新想法,他首先就会问自己:如果爱因斯坦尚在,他会对此发表什么意见?1962年,就在玻尔去世的前一天,他还在黑板上画了当年爱因斯坦光箱实验的草图,解释给前来的采访者听。这幅图成了玻尔留下的最后手迹。
1700961336
1700961337 两位科学巨人都为各自的信念奋斗了毕生,然而,别的科学家已经甚少关心这种争执。在量子论的引导下,科学显得如此朝气蓬勃,它的各个分支以火箭般的速度发展,给人类社会带来了伟大的技术革命。从半导体到核能,从激光到电子显微镜,从集成电路到分子生物学,量子论把它的光辉播撒到人类社会的每一个角落,成为有史以来在实用中最成功的物理理论。许多人觉得,争论量子论到底对不对简直太可笑了,只要转过头,看看身边发生的一切,看看社会的日新月异,目光所及,无不是量子论的最好证明。
1700961338
1700961339 如果说EPR最大的价值所在,那就是它和别的奇想空谈不同。只要稍微改装一下,EPR是可以为实践所检验的!我们的史话在以后会谈到,人们是如何在实验室里用实践裁决了爱因斯坦和玻尔的争论,经典实在的概念无可奈何花落去,只留下一个苍凉的背影和深沉的叹息。
1700961340
1700961341 但量子论仍然困扰着我们。它的内在意义是如此扑朔迷离,使得对它的诠释依旧众说纷纭。量子论取得的成就是无可怀疑的,但人们一直无法确认它的真实面目所在,这争论一直持续到今天。它将把一些让物理学家们毛骨悚然的概念带入物理中,令人一想来就不禁倒吸一口凉气。因为反对派那里还有一个薛定谔,他马上要放出一只可怕的怪兽,撕咬人们的理智和神经,这就是令许多人闻之色变的“薛定谔的猫”。
1700961342
1700961343 饭后闲话:科学史上的神话(三)
1700961344
1700961345 布鲁诺被处死33年后,另一场著名的审判又在罗马开始了。这次货真价实,迎来的是史上伟大的科学家之一:伽利略(Galileo Galilei)。对于该审判的研究是科学史中的显学,有关著作汗牛充栋,在此无法详述。我们还是来关注一下大家所熟悉的那个有关伽利略的小故事:比萨斜塔上的扔球实验。
1700961346
1700961347 这次名垂青史的实验是伽利略的一个学生维瓦尼(Vincenzio Viviani)在为老师写的传记中描述的。根据维瓦尼的记述,伽利略在比萨担任教授时(大约25岁),特地召集了比萨大学的所有教授和学生,请他们来观摩斜塔实验。他从塔上扔下了两个不同重量的球,结果发现它们同时落地,于是推翻了亚里士多德体系。这个故事后来在漫长的时光里发展出了多个不同的版本,但概括来说大致如此。
1700961348
1700961349 可是,伽利略真的在比萨斜塔上做过这次实验吗?
1700961350
1700961351 翻阅所有的历史资料,我们发现这个故事的唯一来源就是维瓦尼的记述。当然伽利略的著作中曾经描述过类似的实验,不过他并未指明说是在比萨做的。如果真的有过这样一次轰动的实验,在当时人们的记述中应当留下一些蛛丝马迹,可惜历史学家们从来没有找到过其他可以佐证的材料,这使得维瓦尼成了一个尴尬的孤证。从时间上看,维瓦尼1638年才成为伽利略的助手,而当时与所谓的斜塔实验已经过去差不多50年的光阴!这就更增加了人们的疑惑。
1700961352
1700961353 维瓦尼所著的伽利略传记在伽利略研究中当然是极为重要的资料,可惜历史学家们很快就发现,这本书里充斥了吹嘘、夸大和不真实的描述。维瓦尼作传的目的就在于拔高老师的历史地位,这就使他的笔法带有强烈的圣徒传(hagiography)的色彩(5) 。比如他曾经描写说,伽利略于1583年坐在教堂里看着吊灯的摆动而发现了摆动定律,可人们后来发现这盏灯是4年后才被挂到比萨教堂里去的!类似的破绽在书中还有许多,这不免使得斜塔实验更加不大可信。
1700961354
1700961355 但是,我们就算伽利略真的在1589年爬上了比萨斜塔,面对他的学生们扔了两个球。OK,他实际上能证明什么?他又会对学生们说什么呢?当然,他可以证明亚里士多德是明显错误的:两倍重的球绝不会下落得快两倍,不过这也算不得什么重大突破。后世对于伽利略的颂扬过分到如此的程度,以致人们都相信在他之前竟没有人指出过这样明显的错误!事实上,早于伽利略1000年,公元6世纪的时候,拜占庭的学者菲罗波努斯(John Philoponus)就明确地描述过类似的落体实验,指出轻物并不会比重物晚落地多久,许多别的中世纪学者也都早就有过相同的论述(6) 。1533年,贝内德蒂(Giovanni Benedetti)建议用轻重物体来实际检验亚里士多德的理论,而斯蒂文(Simon Stevin)则当真进行了试验,并于1586年发表了结果。关键不在于是否能够反驳亚里士多德,问题在于,伽利略能在斜塔上用实验来证明他自己的理论吗?
1700961356
1700961357 显然不能,因为伽利略自己当时对于落体的看法也是错误的!他虽然不同意亚里士多德的观点,但他的理论是:不同质地的物体都会有一个不同的最大速度,落体将在开始经历一个加速阶段,但到了最大速度以后就将一直保持匀速直线!而重物的最大速度要高于轻物,也就是说,在伽利略看来,重的物体仍然要比轻的物体下落得快。
1700961358
1700961359 考虑到空气阻力的因素,伽利略的结论实际上是“对的”。如果他能从飞机上把两个球扔下来,并精确测量它们的速度的话,这两个球最后的确会以匀速下落(因为空气阻力最终与重力达成了平衡)。但是,要达到这样的平衡,需要一个非常高的高度,而不幸的是,比萨斜塔不够高。因此,如果伽利略真的在斜塔上进行了实验,他就会尴尬地发现:自己的理论和实验不符,两个小球始终在加速下落,而重球的确会比轻球稍早落地一点点。
1700961360
1700961361 然而,伽利略在很长的一段时间里都始终坚持他的“最大匀速”理论,这就使人们更加怀疑,他是否真的进行过斜塔实验。时至今日,虽然还有如Drake这样的名家认为斜塔实验有可能存在,大部分科学史家都倾向于把这个故事看成一个虚构的神话。20世纪,鼎鼎大名的柯瓦雷(Alexandre Koy ré)甚至对伽利略在整个实验科学中的地位都提出了质疑,他认为伽利略的许多实验实际上都只是理论推导的点缀,在体系中并没有基本的地位。而有些在当时则干脆根本难以实现,很可能是凭空虚构出来的!虽然Settle和Drake等人对此进行了反驳,但至今科学史界仍然对此争论不休。
1700961362
1700961363 不过,在以后的岁月里,伽利略对于落体实验无疑进行过反复的、仔细的研究,并最终修改了自己的看法。他断言,当同时放开重球和轻球时,实际情况是:轻球会暂时领先一阵子,比重球落得快,但不久后,重球就会后来居上,超过轻球并最终率先落地!
1700961364
1700961365 这是一个听起来无论如何不能用物理定律来解释的现象,但20世纪末,科学史研究者们曾按部就班地重做了伽利略的大部分实验,高速摄像机显示,当你同时放开两个球时,它们的表现果然和伽利略记载的一模一样!只不过,你肯定猜不到其中的原因,原来事情是这样的:当你同时拿着两只球时,拿重球的那只手,其肌肉总是会比拿轻球的那只手更疲劳一些。所以当一个人自以为“同时”放开两个球的时候,拿重球的那只手总是会反应“慢一拍”,也就是说,他必然会不自觉地先松开拿轻球的那只手,而这是无意识的举动。
1700961366
1700961367 遥想当年,可怜的伽利略一定曾在这个问题上百思不得其解。而对于一些科学哲学家来说,这也支持了他们的看法,即物理学不可能完全是一种“实验科学”。如果理论与实验不符,我们既可以认定是理论错了,但也完全可以猜测,也许是实验数据因为某些原因而出了差错,因此,把科学简单地定义为“可证伪”就不能成立。不过,还是让我们在后面再来谈论这个话题吧。
1700961368
1700961369 上帝掷骰子吗?:量子物理史话(升级版) [:1700958638]
1700961370 Part. 5
1700961371
1700961372 即使摆脱了爱因斯坦,量子论也没轻松多少。关于测量的难题总是困扰着多数物理学家,只不过他们通常乐得不去想它。不管它有多奇怪,太阳还是每天升起,不是吗?周末仍然有联赛,那个足球还是硬邦邦的。你的工资不会因为不确定性而有奇妙的增长。考试交白卷而依然拿到学分的机会仍旧是没有的。你化成一团概率波,像崂山道士那样直接穿过墙壁而走到房子外面,怎么说呢,不是完全不可能的,但机会是如此之低,以致你数尽了恒河沙,轮回了亿万世,宇宙入灭而又涅槃了无数回,还是难得见到这种景象。
1700961373
1700961374 确实是这样,电子是个幽灵就让它去好了。只要我们日常所见的那个世界实实在在,这也就不会给乐观的世人增添太多的烦恼。可是薛定谔不这么想,如果世界是建立在幽灵的基础上,谁说世界本身不就是个幽灵呢?量子论玩的这种瞒天过海的把戏,别想逃过他的眼睛。
1700961375
1700961376 EPR出台的时候,薛定谔大为高兴,称赞爱因斯坦“抓住了量子论的小辫子”。受此启发,他在1935年也发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》(Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik ),文章的口气非常讽刺。总而言之,是要与哥本哈根派誓不两立的了。
1700961377
1700961378 在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为噩梦的猫实验。好,哥本哈根派说,在没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加,是吧?比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实进行了测量,它才能随机选择一种状态出现。
1700961379
[ 上一页 ]  [ :1.70096133e+09 ]  [ 下一页 ]