1700960562
上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958626]
1700960563
Part. 5
1700960564
1700960565
在我们出发去回顾新量子论与经典决定论的那场惊心动魄的悲壮决战之前，在本章的最后还是让我们先来关注一下历史遗留问题，也就是我们的微粒和波动的宿怨。波恩的概率解释无疑是对薛定谔传统波动解释的一个沉重打击，现在，微粒似乎可以暂时高兴一下了。
1700960566
1700960567
“看，”它嘲笑对手说，“薛定谔也救不了你，他对波函数的解释是站不住脚的。难怪总是有人说，薛定谔的方程比薛定谔本人还聪明哪。波恩的概率才是有道理的，电子始终是一个电子，任何时候你观察它，它都是一个粒子，你吵嚷多年的所谓波，原来只是那看不见摸不着的‘概率’罢了。哈哈，把这个头衔让给你，我倒是毫无异议的，但你得首先承认我的正统地位。”
1700960568
1700960569
但是波动没有被吓倒，说实话，双方300年的恩怨缠结，经过那么多风风雨雨，早就练就了处变不惊的本领。“哦，是吗？”它冷静地回应道，“恐怕事情不是你想象的那么简单吧？老实讲，是波还是粒子，你我都口说无凭，只有当事者自己才清楚。我们不如设身处地地缩小到电子那个尺寸，去亲身感受一下一个电子在双缝实验中的经历如何？”
1700960570
1700960571
微粒迟疑了一下便接受了：“好吧，让你彻底死心也好。”
1700960572
1700960573
那么，现在让我们也想象自己缩小到电子那个尺寸，跟着它们一起去看看事实上到底发生了什么事。我们即将进入一个神奇的微观世界：一个电子的直径小于一亿分之一埃，也就是10-18 米，它的质量小于10-30 千克。变得这样小，看来这必定是一次奇妙的旅程呢。
1700960574
1700960575
突然间，就像爱丽丝吃下了那神奇的蘑菇，我们的身体逐渐缩小，终于和一个电子一样大了。依稀间，我们听到微粒和波动正在前面争论，咱们还是赶快跟着这哥俩去看个究竟。它们为了模拟一个电子的历程，从某个阴极射线管出发，现在，面前就是那著名的双缝了。
1700960576
1700960577
1700960578
1700960579
1700960580
单电子双缝实验2
1700960581
1700960582
“嗨，微粒。”波动说道，“假如电子是个粒子的话，它下一步该怎样行动呢？眼前有两条缝，它只能选择其中之一啊，如果它是个粒子，它不可能两条缝都通过吧？”
1700960583
1700960584
“嗯，没错。”微粒说，“粒子就是一个小点，是不可分割的。我想，电子必定选择通过了其中的某一条狭缝，然后投射到后面的光屏上，激发出一个小点。”
1700960585
1700960586
“可是，”波动一针见血地说，“它怎么能够按照干涉模式的概率来行动呢？比如说它从右边那条缝过去了吧，当它打到屏幕前，它怎么能够知道，它应该有90%的机会出现到亮带区，10%的机会留给暗带区呢？要知道这个干涉条纹可是和两条狭缝之间的距离密切相关啊，要是电子只通过了一条缝，它是如何得知两条缝之间的距离的呢？”
1700960587
1700960588
微粒有点尴尬，它迟疑地说：“我也承认，伴随一个电子的有某种类似波的东西，也就是薛定谔的波函数ψ，波恩说它是概率，我们就假设它是某种看不见的概率波吧。你可以把它想象成从电子身上散发出去的某种看不见的场，我想，在它通过双缝之前，这种看不见的波场在空间中弥漫开去，探测到了双缝之间的距离，从而使一个电子得以知道如何严格地按照概率行动。但是，它的实体是个粒子，必定只能通过其中的一条缝。”
1700960589
1700960590
1700960591
1700960592
1700960593
电子在双缝前
1700960594
1700960595
“一点道理也没有。”波动摇头说，“我们不妨想象这样一个情景吧，假如电子是一个粒子，它现在决定通过右边的那条狭缝。姑且相信你的说法，有某种概率波事先探测到了双缝间的距离，让它胸有成竹知道如何行动。可是，假如在它进入右边狭缝前的一刹那，有人关闭了另一道狭缝，也就是左边的那道狭缝，那时会发生什么情形呢？”
1700960596
1700960597
微粒有点脸色发白。
1700960598
1700960599
“那时候，”波动继续说，“就没有双缝了，只有单缝。电子穿过一条缝，就无所谓什么干涉条纹。也就是说，当左边狭缝关闭的一刹那，电子的概率必须立刻从干涉模式转换成普通模式，变成一条长狭带。
1700960600
1700960601
“现在，我倒请问，电子是如何在穿过狭缝前的一刹那，及时地得知另一条狭缝关闭这个事实的呢？要知道它可是一个小得不能再小的电子啊，从它的尺度来说，另一条狭缝距离是如此遥远，就像从上海隔着大洋遥望洛杉矶。它如何能够瞬间作出反应，修改自己的概率分布呢？除非它收到了某种瞬时传播来的信号，可是信号的传输有光速的上限啊！怎么，你想开始反对相对论了吗？”
1700960602
1700960603
“好吧，”微粒不服气地说，“那么，我倒想听听你的解释。”
1700960604
1700960605
“很简单，”波动说，“电子是一个在空间中扩散开去的波，它同时穿过了两条狭缝，当然，这也就是它造成完美干涉的原因了。如果你关闭一条狭缝，那么显然就关闭了一部分波的路径，这时就谈不上干涉了。”
1700960606
1700960607
“听起来很不错。”微粒说，“照你这么说，ψ是某种实际的波，它穿过两道狭缝，完全确定而连续地分布着，一直到击中感应屏。不过，之后呢？之后发生了什么事？”
1700960608
1700960609
“之后……”波动也有点语塞，“之后，出于某种原因，ψ收缩成了一个小点。”
1700960610
1700960611
“哈，真奇妙。”微粒故意把声音拉长以示讽刺，“你那扩散而连续的波突然变成了一个小点！请问发生了什么事呢？波动家族突然全体罢工了？”