愛因斯坦的憂傷

在一系列的辯論之後,愛因斯坦也不完全否認哥本哈根的量子力學。只是他認為這種對自然的解釋不夠完備,那怎麼樣才能完備呢?愛因斯坦與他的追隨者們提出了「隱變數」理論。

早在1927年的第五屆索維爾會議上,德布羅意不相信玻爾等人的解釋,他認為人類對於詭異的電子行為,主要是沒有把一個未知的因素加進去,一旦加進去了,問題就迎刃而解了。

就像現在很多對不確定原理產生質疑的人認為,不確定是因為人類的測量還沒有達到某種水平,一旦人類達到了這種水平,不確定也就確定了。

可是「未知因素」是什麼?不知道,故而稱為「隱變數」理論(1952年,由戴維·玻姆正式提出)。怎麼解釋隱變數,可以用愛因斯坦的一個比喻:就像一副分開的手套,無論在哪兒看見左手的,就知道另外一個是右手的。

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愛因斯坦嚮往中的物理理論,必須要滿足以下三點:

  1. 決定論,這是毋庸置疑的;

  2. 局域性,說白了就是信息通信不能超過光速;

  3. 實在性,大意是指可以將某個物理系統孤立起來,好比池塘中,我們可以看到他是一個生態系統一樣。

這三點缺一不可,顯然這是量子力學做不到的。量子力學認為粒子就像兩枚在不同地方旋轉的硬幣,當其中一個倒下了出現「菊花」,另外一個則瞬間必然地會是一個「1」。

到底誰對誰非?愛因斯坦的粉絲貝爾(John Bell,1928-1990)在得知玻姆的「隱變數」理論之後,認為這正是愛因斯坦所需要的,也是量子力學完備性的最後一塊拼圖。

1964年,他從數學方法上推導出一個不等式——貝爾不等式。假設粒子自旋的方向定義為「前後、左右、上下」,那可以表達為:∣P前左-P左上∣≤1+P前上。

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放在坐標軸上即:∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy,其中Pxz表示的是,一個向x方向轉,一個向z方向轉的相關性。

貝爾認為:如果不等式成立,則預示著宇宙還是想愛因斯坦的手套一樣(之前就決定好了的)。可惜讓貝爾失望的是越來越多的實驗證明宇宙像玻爾的硬幣一般。

從1972年起,人類就不斷的通過實驗證明,貝爾不等式在多個場合下不成立。1998年,人類甚至讓一對糾纏的光子分離400米遠,驗證了貝爾不等式的不成立。

儘管很多人對實驗的準確度產生質疑,但是越來越的證據顯示愛因斯坦當年真的錯了。

根據遊戲規則,Boer won again,Einstein die。

實際上,在貝爾不等式之前,愛因斯坦早就die了,1955年4月18號,愛因斯坦蒙上帝的召喚回到了他老人身邊,也許現在愛因斯坦已經搞清了宇宙的真相,也許愛因斯坦看見了上帝的抽屜里擺滿了骰子......

玻爾也沒有活到貝爾不等式的那一刻,1962年11月18日,玻爾在丹麥去世,據說他逝世當天還在黑板上畫這當年與愛因斯坦辯論的光子逃逸的圖。

一場偉大的辯論在倆人身上畫了個逗號。我知道,我只是一個寫故事的人,也不知道有沒有把量子力學的故事寫清楚,只知道如果繼續寫下去,我早晚會得神經病。如果你認為已經寫的清楚了,那一定是我寫的不好,因為玻爾曾說過:「誰不對量子力學感到困惑,那他肯定是不懂它。」困惑歸困惑,絲毫不能影響量子力學對世界的貢獻,它也成為第三次工業革命的理論基石之一。

(配一個原子彈的圖,遠處看,還是挺漂亮的)

愛因斯坦終其一生都沒能將物理學統一到一個萬有理論之下,而且在量子力學的道路上越走越遠,晚年的他幾乎都不看物理學的新發現。有人曾玩笑說1925年後的愛因斯坦選擇做漁夫也不會影響物理學的進程,但是我想說:一個人的成功需要朋友,一個人要獲得巨大的成功需要的是敵人。只是不幸讓這位物理學的大明星演了個反派角色(至少目前看來是這樣)。

時間還在流失,在愛因斯坦去世的時候,人類至少有兩套理論,如果研究微觀世界可參考量子力學,如果研究宏觀世界則用愛因斯坦的相對論。儘管這兩個理論是存在很大分歧的,只希望人類在沒有分歧的地方使用。不過事與願違,他們終究還是走到了一起。

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