这两个电子的自旋肯定一个朝上,一个朝下,但是我们不能明确指出具体哪一个朝上,此时,两个电子不是明确地处于A上B下或者A下B上的状态,而是出于二
者的“叠加”状态、“纠缠”状态,用数学表示出来就是:R=1/根号2(A上B下一A下B上)这么一个稀奇古怪的状态。这时候你将A、B互换,就成
了:Q=1/根号2(A下B上一A上B下)=-1/根号2(A上B下一A下B上)=-R,这就出现了-1的相位因子,符合了“反对称”的要求。
狄
拉克说:“量子力学的主要特征是什么?现在我倾向于认为,量子力学的主要特征不是不对易代数,而是波函数(概率幅、几率幅)的存在,波函数的模方是观测到
某个量的概率,但此外还有个相位,它是模为1的数,其变化不影响模方,但此相位是极其重要的,它是所有干涉现象的根源,而其物理含义极其隐晦难解。”
“纠缠态”、“叠加态”真的存在吗?或者仅仅是数学对我们不了解的原因给与了近似的描述?
很少有人否认存在一个不依赖我们观察的客观物理世界。我们希望对这个奇怪的世界有一个清晰的解释,并且希望这解释不依赖超自然的前提、本身不包含矛盾。
在没有人观察的时候,薛定谔的“魔鬼箱子”里粒子到底衰变了还是没有衰变?按照人类现有的逻辑思维方式:它要么衰变了,要么没有衰变——二者必居其一。但
是这不符合量子力学的基本要求,如果真的二者必居其一,量子力学就无法解释双缝干涉实验;按照量子力学的要求,你必须认为这个粒子既没有衰变,也不是“没
衰变”,而是处于“衰变”和“没有衰变”这两种状态的“叠加状态”。问题是这种状态不仅我们从来没有见过,要命的是这根本就是不可想象的——无论你想象力
多么发达,无论如何也想象不出“既衰变了同时又没有衰变”究竟是一个什么样状态。就算我们从来没见过粒子,我们不能想象粒子奇怪的行为,但是我们见过猫
——薛定谔的猫处于“既死又活、既不死又不活”的状态是绝对不可能的。
只
要你不去追问数学公式的物理意义是什么,量子力学就没有什么问题。其中的数学推导过程简单、优美而又清晰,费曼非常简洁地揭示了量子力学的基本方法:在量
子力学中,一个“事件”,就是一套初始条件和终止条件——不多也不少。(就das的阅读范围来看,这句话应当是爱因斯坦原创。)
电子从电子枪
出发,经过小孔到达检测器,这就是一个事件A。这个事件A发生的概率由一个数的平方决定——这个数就是薛定谔方程中的波函数Pis,事件A发生的概率就是
PisA平方。如果事件发生的方式不止一种(电子枪与检测器之间不止有一个孔——比如两个孔同时打开,事件A的发生就存在两种可能的方式:电子通过这个孔
或者通过那个孔到达检测器。)事件A以任一可能的方式发生的概率(通过这个孔或者那个孔到达检测器的概率)为Pis1、Pis2,那么事件A真正发生的概
率就是PisA平方=(Pis1+Pis2)平方=Pis1平方+Pis2平方+2Pis1Pis2。你非要问这个电子究竟通过了哪个孔,量子力学只能告
诉你:我们不知道——在某种意义上,这一个电子似乎同时经过了了两个孔,而且我们不知道“某种意义”意味着什么。初始条件和终止条件就是一个事件的全部,
给定了初始条件:一个电子从电子枪出发,有可能经过了两个孔到达检测器,经过每一个孔到达检测器的概率为Pis1、Pis2,那么量子力学就能够告诉你终
止条件:PisA平方=(Pis1+Pis2)平方=Pis1平方+Pis2平方+2Pis1Pis2。2Pis1Pis2是干涉项,它导致了干涉条纹的
发生。这就是事件A的全部,你问这个电子究竟通过了哪一个孔,这既不是初始条件,也不是终止条件,所以这根本就不是事件A的一部分。
如果你在小孔中做一次观察——看一看究竟哪一种可能性实际上发生了,而且确实被你看到了电子通过哪一个孔,那么事件A就不再是一个事件,而是两个事件:
电子从电子枪出发到达小孔1并且被你观测到,这是一个事件;电子从小孔1被你观测到至电子到达检测器被你观测到,这又是一个事件,如果电子通过小孔1被你
观测到,然后到达检测器的概率为Pis1,电子通过小孔2被你观测到,然后到达检测器的概率为Pis2,那么事件A(电子到达检测器)发生的概率就
是:PisA平方=Pis1平方+Pis2平方,这里没有干涉项2Pis1Pis2,也就没有干涉条纹。
只要你不问其中的含义,
这些数学公式清晰简明,论证有力,量子力学不存在任何问题。你非要问这个奇怪的世界为什么是这个样子,为什么我们不观察或者观察不到——我们不知道电子通
过了哪一个孔,PisA平方就等于(Pis1+Pis2)平方=Pis1平方+Pis2平方+2Pis1Pis2。我们只要观测到了或者知道了电子经过了
哪一个孔,PisA平方就变成了Pis1平方+Pis2平方,这一切是怎样发生的?为什么会这样?及时聪明绝顶如费曼,也不得不回答:我们不知道。
电子的行为为什么和我们知道不知道有关?我们知道不知道如何改变电子的行为?什么是“知道”?“知道”究竟是什么意思?
我们又要回到那个老问题,我们曾经在“空地上的奶牛”和“中文房间”两个问题的讨论中认真反复地对待这个问题,现在看来什么是“知道”远比我们已经讨论的重要得多、复杂得多。
但是乐观主义者认为没有什么难题能够阻止聪明的脑袋,让我们抖擞精神,从头来过 10.缸中的大脑(Brain in a Vat)
没
有比所谓的“缸中的大脑”假说更有影响力的思想实验了。这个思想实验涵盖了从认知学到哲学到流行文化等各个领域。这个实验的内容是:想象有一个疯狂科学家
把你的大脑从你的体内取出,放在某种生命维持液体中。大脑上插着电极,电极连到一台能产生图像和感官信号的电脑上。因为你获取的所有关于这个世界的信息都
是通过你的大脑来处理的,这台电脑就有能力模拟你的日常体验。如果这确实可能的话,你要如何来证明你周围的世界是真实的,而不是由一台电脑产生的某种模拟
环境?不知道为什么原文对10个的分析丢失了。