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量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

由 李論科學 發表于 明星2021-10-17
簡介但是我們相信,絕大部分的人跟愛因斯坦一樣,無法接受哥本哈根詮釋,更不願意拋棄客觀現實性,那我們就繼續尋求對現實本質的其他解釋,跟隨愛因斯坦的腳步決戰量子之巔

哥本哈根月光諷刺誰

1927年,量子力學的基本形式已經確立,矩陣力學和波動力學這兩種力學體系,為量子世界從根基上提供了理論支撐。

這兩種力學的重要性,就跟牛頓力學在經典物理學中的地位一樣。而且人們也發現,牛頓力學只不過是矩陣力學的一種特殊形式,矩陣力學囊括了牛頓力學。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

同時新力學也對物理現實做出了新的解釋,概括起來主要有三點,波恩的對波函式的機率解釋,海森堡的測不準原理,以及玻爾的互補原理。

這三點就是,我們現在常說的哥本哈根詮釋,是目前公認的量子力學對世界本質的正統解釋,那根本哈根詮釋現在也成為了量子力學的同義詞,哥本哈根詮釋就等於量子力學。

那麼哥本哈根詮釋這個詞是怎麼來的?

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

其實在1955年,海森堡第一次使用這個名詞以前,還沒有這樣的稱呼。在這之後,這個詞就迅速地流傳,慢慢地就成為了量子力學的同義詞。

那為什麼叫哥本哈根詮釋?而不叫哥廷根詮釋?慕尼黑詮釋?

原因就是玻爾和他在哥本哈根建立起來的研究所,這裡吸引了大批為量子力學做出貢獻的青年才俊,培養了很多年輕的科學家。

當然就有海森堡和泡利,他倆最後也成為了萊比錫大學,蘇黎世理工學院的物理系主任,包括哥廷根大學的波恩,他們都對量子力學的解釋一致。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

玻爾在量子力學的發展中,一直扮演者教父的角色,當時在所有年輕的研究生中就流傳著這樣一段話,條條大路通“漂普塘路17號”,這是玻爾研究所的地址。

因此就有了哥本哈根詮釋,當然我們也會將這些持有哥本哈根詮釋的人,稱為哥本哈根學派。

下面我們說下,什麼是哥本哈根詮釋?下面的內容非常重要,這是你理解量子力學非常重要的一課。

機率解釋和測不準原理,它倆直接擊碎了經典物理學的決定性和因果性,測不準原理和互補原理,擊碎了經典世界的客觀現實性。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

機率解釋說,我們只能對量子客體的力學量做出統計學上的描述,比方說,我們無法說準確地說出在哪個位置一定可以找到電子,只能說,在某個地方電子出現的機率是多少。

而且電子出現在某個地方,沒有任何的因果關係,一切都是隨機的,這不僅否定了現實的決定性,還否定了因果性。

再比方說,單個放射性原子衰變的時間是不確定的,我們無法準確地說出單個原子衰變的時間,只能在統計學上給出,大量的原子衰變一半所需要的時間。

而且單個原子在某個時刻衰變,是沒有任何原因的。這又否定了決定性和因果性。

再比方說,激發態的電子往回躍遷的時間,也沒有確定性,你無法說出這個電子會在哪個時刻往回躍遷,只能給出機率,而且電子在某個時刻躍遷,也是沒有原因的。

等等,在微觀世界這樣的例子非常多,都不滿足宏觀世界的決定性和因果性。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

不確定性原理說,不僅量子客體的力學量要用機率描述,而且我們從一開始就不能準確地同時測量出量子客體的位置和動量資訊。

你決定論不是說,只要我們能測量出宇宙中每一個粒子此刻的運動狀態,根據它們所經歷的相互作用,只要算力足夠大,就能算出過去,現在和未來。

現在你連粒子的初始狀態都無法準確測量了,談何決定性。所以說不確定性原理,從根本上否定了決定論。

不確定性原理還說,既然我們無法同時準確的測量出量子客體的動量和位置資訊,那麼我們就認為測不到就是沒有,比方說,我們不能同時準確的測量出電子的位置和動量,那就說明,電子在任何一個時刻都沒有同時確定的動量和位置資訊。

這種說法直接否定了獨立於觀測者的客觀現實性,把客觀現實性和觀測者聯絡在了一起,只有我們能夠測量到的量,才會被認為是真實存在的。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

玻爾的互補原理更絕,他說,客觀現實性不能獨立與觀測者,也就是在沒有觀測之前,沒有客觀現實性。

比如在沒有觀察電子的時候,它什麼也不是,我們不能對它現在是什麼?這個問題進行描述,甚至你可以認為電子不存在,只有我們用實驗手段觀測了電子以後,我們才能說它是粒子,或者是波。

因為在沒有觀測之前,微觀粒子會存在疊加態當中,沒有確定的本徵值,所以我們甚至可以認為,在沒有觀測電子之前,它沒有位置資訊,沒有速度資訊,只有觀察了以後,我們才能說電子存在,才能說它現在是波還是粒子,才能認為電子其他的力學量是客觀存在的。

這種說法簡直匪夷所思,其實愛因斯坦最接受不了的,就是哥本哈根否定客觀現實性的存在。像否定決定性和因果性,愛因斯坦雖然也無法接受,他也說了“上帝不骰骰子”,但還不至於讓愛因斯坦血壓飆升。畢竟,早在1916年,愛因斯坦就已經發現了量子論中違反因果性和決定性的現象。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

但否定客觀現實性,愛因斯坦是真的萬萬沒想到, 所以愛因斯坦氣地說,難道我沒有看月亮,月亮就不存在嗎?愛因斯坦認為,客觀現實性獨立於觀測者。難道沒有人類,地球就不是真實存在的?

難道沒有人類,宇宙就不存在了?相信你聽了,哥本哈根對世界本質的解釋以後,也覺得難以接受,但是哥本哈根詮釋就是這樣,它現在依舊是量子力學對世界主流的解釋,目前還沒有發現有違背實驗的情況。

所以,我們現在有兩條路可以走,無條件地接受哥本哈根詮釋,另外一個就是像愛因斯坦一樣,站起來反擊哥本哈根詮釋。

量子史話(24)什麼是哥本哈根學派?什麼是哥本哈根詮釋?

那我也就完成了,科普量子力學的任務。剩下的內容其實你也不必往下繼續看了。

但是我們相信,絕大部分的人跟愛因斯坦一樣,無法接受哥本哈根詮釋,更不願意拋棄客觀現實性,那我們就繼續尋求對現實本質的其他解釋,跟隨愛因斯坦的腳步決戰量子之巔。

不必往下繼續看了。

但是我們相信,絕大部分的人跟愛因斯坦一樣,無法接受哥本哈根詮釋,更不願意拋棄客觀現實性,那我們就繼續尋求對現實本質的其他解釋,跟隨愛因斯坦的腳步決戰量子之巔。