第一章 物理史話[11]

着名的貓佯謬理想實驗，就是薛定諤在用一隻殘酷的貓折磨他一向反對的哥本哈根學派，它將量子力學的測量問題更加鮮明地揭示出來。實驗中，在關着一隻貓的金屬盒中，在蓋革計數器里放着極小一點輻射物，在一個小時可能有一個原子發生衰變也可能沒有，發生的幾率各為50%。如果有衰變發生，計數管放電後會導致一個重鎚落下來擊碎盛有氫氰酸的小瓶子，貓則必被毒死無疑。而如果衰變不發生則什麼事也不會有。依據宏觀經驗，貓不是活的便是死的，兩者必居其一。但根據量子力學規則，一個小時后盒內整個系統處於兩種狀態的疊加態中，那麼貓也就處於奇怪的或死或活的疊加態中。很明顯，最為成功的物理學理論——量子力學竟然與我們宏觀經驗相矛盾。實際上貓佯謬折磨的便是最令人頭痛的量子力學的測量問題，涉及到量子運動的宏觀表現，它的困難在於目前量子力學的規律無法解釋宏觀世界的存在，從這點上來看它還不是一個完備的理論。

愛因斯坦與玻爾之爭論就是聞名遐邇的巨人之爭，由來以久。着名的愛因斯坦光盒便是其中一例。當時經過三年深思熟慮的愛因斯坦，胸有成竹地向玻爾發動了進攻。他在黑板上畫了一個盒子，盒子裏裝有放射性物質，並可在時鐘的控制下單個地放出粒子，這樣可以精確的測出粒子放出的時間，稱一下粒子放出前後盒子的重量可知粒子的質量。經由E=MC2質能關係式，能量也就準確地計算出來了，就此“測不準關係”就破滅了；因果關係和準確性都恢復了；……。一場新論戰戲劇性地展開了。玻爾遇到了嚴重的挑戰，卻又一時找不到答案。他喃喃地自語：“如果愛因斯坦是對的，那麼物理學就完了。”他垂頭喪氣地離開現場。他和同事們徹夜未眠，通宵達旦地奮戰，終於找到了反駁的辦法。……再次論戰時，玻爾也在黑板上面畫了一個草圖，還是那個一模一樣的小盒，再用彈簧稱把小盒吊了起來，以便讀出粒子跑出前後的重量。他指出根據廣義相對論中的等效原理，鍾在重力場發生位移時，它的快慢會發生變化，因而粒子跑出時鐘隨盒子在重力場不可避免地產生位移，因而讀出的時間也有所改變；從而導出了測不準關係。愛因斯坦也不得不承認玻爾竟然用自己的相對論駁倒自己的推論，這是無懈可擊的。離場時在紅光滿面、趾高氣揚高談闊論的玻爾身邊，愛因斯坦低頭蹣跚而行。直到多少年以後玻爾逝世之時身邊放着的唯一圖片就是當年的愛因斯坦光盒；可見當年這場巨人之爭意義之深遠。愛因斯坦失敗了，但因為量子力學本身無法證明機率特徵是微觀粒子本身的屬性。他仍然堅持他的信念：“上帝是不會擲骰子的。”他極力反對波函數的統計解釋，終身不滿量子力學解釋的幾率性質，他對這種解釋作了最尖銳的批評，但並沒有多少人支持他的這種觀點。

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