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对量子理论的思考

2020年7月3日  来源:世界观:现代人必须要懂的科学哲学和科学史 作者:(美)理查德·德威特 提供人:heidong86......

|对量子理论的思考|

与相对论相比,有关量子理论的新发现,特别是有关贝尔定理和阿斯派克特实验的新发现,其影响很有可能需要使牛顿世界观作为整体发生重要改变。根据牛顿世界观,宇宙被认为像机器一样运转。我们对于机器的核心认识是零件之间的推拉相互作用——齿轮推动其他齿轮转动、滑轮带动其他滑轮运转,但通常都是通过诸如连接带之类的某种关联,而且通常机器的一个零件只会影响与其有接触的其他零件。宇宙也是如此。我们坚信自己所居住的宇宙之中也有同样的相互推拉作用。物体和事件同样以机械的方式影响其他物体和事件,而且这种相互影响是定域的,也就是只有相互之间存在某种关联的物体和事件才能产生相互影响。

不过,根据阿斯派克特实验所揭示的新量子事实,似乎牛顿世界观中有关宇宙的核心观点已经站不住脚了。我们也许不理解这怎么可能,但是我们所居住的宇宙中,确实存在事件之间即时、非定域的相互影响,甚至在地理位置相距很远、显然不可能具有任何形式的联系或关联的事件之间,也会存在这样的影响。任何人都不知道宇宙为什么会如此,只知道宇宙就是这样。

为了便于讨论,我将把远距离事件间的即时影响,也就是阿斯派克特实验所表明的那种影响称为“贝尔影响”。请注意,到目前为止已经得到证明的贝尔影响,比如阿斯派克特实验和类似实验所表明的结果,都与我们可能会划分到微观层面的实体有关,而不是与我们在生活中更容易注意到的日常物体有关。也就是说,尽管有关光子、电子和类似实体的即时影响已经被确定,但是至今并没有类似实验表明,在普通宏观物体(如书桌、树木、岩石等)之间存在贝尔影响。那么,有没有可能这种即时的、非机械的影响是仅局限于微观实体的?如果确实如此,我们可不可以继续坚持“宏观世界的物体按照牛顿世界观中机械的方式来运动”的观点,尽管我们必须摒弃“微观实体也按照这个规律进行运动”呢?

这个问题现在还没有确定的答案。不过,我的直觉是“不可以”。自最初的阿斯派克特实验以来,物理学家已经成功表明,在实体尺寸更大、距离更远的情况下,贝尔影响也存在。举个例子,现在已经证明,在两个大约有高尔夫球那么大的、彼此分离的原子集合之间存在贝尔影响。而其他实验也已经证明,在两个相距几英里而不是分布在实验室两端的物体之间,也存在贝尔影响。也就是说,在越来越多的实体之间,都已经证明有贝尔影响的存在,这些实体尺寸越来越大,相互之间的距离也越来越远。这个事实正是我们不能把非机械的贝尔影响仅仅局限于世界上小部分实体的原因之一。

促使我们这样做的另一个原因,来自于对历史的回顾。历史告诉我们,永远不要低估科学家的聪明才智,他们总能另辟蹊径,得到新的发现。过去,根本性的新发现带来了许多变化,包括理论、技术和概念等方面,而这些变化在新发现刚刚出现的时候甚至根本无法想象。我认为,对于我们所居住的宇宙中可以存在贝尔影响的发现,就是这样一个根本性的重要发现,是那种像雪球一样的变化。现在这个雪球还比较小,但是我猜它会变得越来越大,带来理论、技术和概念上的变化,关于这些变化,我们现在几乎都无法领悟。

如果在这一点上我是正确的,那么我们现在所处的时代在很多方面都与17世纪早期非常相似。在那个时候,很多新发现,比如那些与伽利略和望远镜有关的新发现,最终给我们带来了一个全新的方法来思考我们居住在怎样的宇宙中。今天,贝尔影响的发现也迫使我们放弃牛顿世界观中宇宙完全像机器一样的观点。我猜这只是冰山一角,这个发现会像17世纪的那些发现一样,让我们对自己所居住的宇宙形成非常不同的观点。

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