| 上帝擲骰子嗎——量子物理史話(huà)（11） [閱讀： 3753] | [教育科技] 2006-5-8 |
| 第十一章 上帝的判決 一 |Pxz－Pzy|≤1＋Pxy 嗯，這個(gè)不等式看上去普普通通，似乎不見(jiàn)得有什么神奇的魔力，更不用說(shuō)對于我們宇宙的本質(zhì)作出終極的裁決。它真的有這樣的威力嗎？ 我們還是先來(lái)看看，貝爾不等式究竟意味著(zhù)什么。我們在上一章已經(jīng)描述過(guò)了，Pxy代表了A粒子在x方向上為＋，而同時(shí)B粒子在y方向上亦為＋這兩個(gè)事件的相關(guān)性。相關(guān)性是一種合作程度的體現（不管是雙方出奇地一致還是出奇地不一致都意味著(zhù)合作程度很高），而合作則需要雙方都了解對方的情況，這樣才能夠有效地協(xié)調。在隱變量理論中，我們對于兩個(gè)粒子的描述是符合常識的：無(wú)論觀(guān)察與否，兩個(gè)粒子始終存在于客觀(guān)現實(shí)之內，它們的狀態(tài)從分裂的一霎那起就都是確定無(wú)疑的。假如我們禁止宇宙中有超越光速的信號傳播，那么理論上當我們同時(shí)觀(guān)察兩個(gè)粒子的時(shí)候，它們之間無(wú)法交換任何信息，它們所能達到的最大協(xié)作程度僅僅限于經(jīng)典世界所給出的極限。這個(gè)極限，也就是我們用經(jīng)典方法推導出來(lái)的貝爾不等式。 如果世界的本質(zhì)是經(jīng)典的，具體地說(shuō)，如果我們的世界同時(shí)滿(mǎn)足：1.定域的，也就是沒(méi)有超光速信號的傳播。2.實(shí)在的，也就是說(shuō)，存在著(zhù)一個(gè)獨立于我們觀(guān)察的外部世界。那么我們任意取3個(gè)方向觀(guān)測A和B的自旋，它們所表現出來(lái)的協(xié)作程度必定要受限貝爾不等式之內。也就是說(shuō)，假如上帝是愛(ài)因斯坦所想象的那個(gè)不擲骰子的慈祥的“老頭子”，那么貝爾不等式就是他給這個(gè)宇宙所定下的神圣的束縛。不管我們的觀(guān)測方向是怎么取的，在EPR實(shí)驗中的兩個(gè)粒子決不可能冒犯他老人家的尊嚴，而膽敢突破這一禁區。事實(shí)上，這不是敢不敢的問(wèn)題，而是兩個(gè)經(jīng)典粒子在邏輯上根本不具有這樣的能力：它們之間既然無(wú)法交換信號，就決不能表現得親密無(wú)間。 但是，量子論的預言就不同了！貝爾證明，在量子論中，只要我們把a和b之間的夾角θ取得足夠小，則貝爾不等式是可以被突破的！具體的證明需要用到略微復雜一點(diǎn)的物理和數學(xué)知識，我在這里略過(guò)不談了，但請諸位相信我，在一個(gè)量子主宰的世界里，A和B兩粒子在相隔非常遙遠的情況下，在不同方向上仍然可以表現出很高的協(xié)作程度，以致于貝爾不等式不成立。這在經(jīng)典圖景中是決不可能發(fā)生的。 我們這樣來(lái)想象EPR實(shí)驗：有兩個(gè)罪犯搶劫了銀行之后從犯罪現場(chǎng)飛也似地逃命，但他們慌不擇路，兩個(gè)人沿著(zhù)相反的兩個(gè)方向逃跑，結果于同一時(shí)刻在馬路的兩頭被守候的警察分別抓獲?，F在我們來(lái)錄取他們的口供，假設警察甲問(wèn)罪犯A：“你是帶頭的那個(gè)嗎？”A的回答無(wú)非是“是”，或者“不是”。在馬路另一頭，如果警察乙問(wèn)罪犯B同一個(gè)問(wèn)題：“你是帶頭的那個(gè)嗎？”那么B的回答必定與A相反，因為大哥只能有1個(gè)，不是A帶著(zhù)B就是B帶著(zhù)A。兩個(gè)警察問(wèn)的問(wèn)題在“同一方向”上，知道了A的答案，就等于知道了B的答案，他們的答案，100％地不同，協(xié)作率100％。在這點(diǎn)上，無(wú)論是經(jīng)典世界還是量子世界都是一樣的。 但是，回到經(jīng)典世界里，假如兩個(gè)警察問(wèn)的是不同角度的問(wèn)題，比如說(shuō)問(wèn)A：“你需要自己聘請律師嗎？”問(wèn)B：“你現在要喝水嗎？”這是兩個(gè)彼此無(wú)關(guān)的問(wèn)題（在不同的方向上），A可能回答“要”或者“不要”，但這應該對B怎樣回答問(wèn)題毫無(wú)關(guān)系，因為B和A理論上已經(jīng)失去了聯(lián)系，B不可能按照A的行動(dòng)來(lái)斟酌自己的答案。 不過(guò)，這只是經(jīng)典世界里的罪犯，要是我們有兩個(gè)“量子罪犯”，那可就不同了。當A決定聘請律師的時(shí)候，B就會(huì )有更大的可能性想要喝水，反之亦然！看起來(lái)，似乎是A和B之間有一種神奇的心靈感應，使得他們即使面臨不同的質(zhì)詢(xún)時(shí)，仍然回答得出奇地一致！量子世界的Bonnie&Clyde，即使他們相隔萬(wàn)里，仍然合作無(wú)間，按照哥本哈根解釋?zhuān)@是因為在具體地回答問(wèn)題前，兩個(gè)人根本不存在于“實(shí)在”之中，而是合為一體，按照波函數彌漫。用薛定諤發(fā)明的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，在觀(guān)測之前，兩個(gè)人（粒子）處在一種“糾纏”（entanglement）的狀態(tài)，他們是一個(gè)整體，具有一種“不可分離性”（inseparability）！ 這樣說(shuō)當然是簡(jiǎn)單化的，具體的條件還是我們的貝爾不等式?？偠灾?，如果世界是經(jīng)典的，那么在EPR中貝爾不等式就必須得到滿(mǎn)足，反之則可以突破。我們手中的這個(gè)神秘的不等式成了判定宇宙最基本性質(zhì)的試金石，它仿佛就是那把開(kāi)啟奧秘之門(mén)的鑰匙，可以帶領(lǐng)我們領(lǐng)悟到自然的終極奧義。 而最叫人激動(dòng)的是，和胡思亂想的一些實(shí)驗（比如說(shuō)瘋狂的量子自殺）不同，EPR不管是在技術(shù)或是倫理上都不是不可實(shí)現的！我們可以確實(shí)地去做一些實(shí)驗，來(lái)看看我們生活其中的世界究竟是如愛(ài)因斯坦所祈禱的那樣，是定域實(shí)在的，還是它的神奇終究超越我們的想象，讓我們這些凡人不得不懷著(zhù)更為敬畏的心情去繼續探索它那深深隱藏的秘密。 196 4年，貝爾把他的不等式發(fā)表在一份名為《物理》(Physics)的雜志的創(chuàng )刊號上，題為《論EPR佯謬》（On the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox）。這篇論文是20世紀物理史上的名篇，它的論證和推導如此簡(jiǎn)單明晰卻又深得精髓，教人拍案叫絕。1973年諾貝爾物理獎得主約瑟夫森（Brian D. Josephson）把貝爾不等式稱(chēng)為“物理學(xué)中最重要的新進(jìn)展”，斯塔普（Henry Stapp，就是我們前面提到的，鼓吹精神使波函數坍縮的那個(gè)）則把它稱(chēng)作“科學(xué)中最深刻的發(fā)現”（the most profound discovery in science）。 不過(guò)，《物理》雜志卻沒(méi)有因為發(fā)表了這篇光輝燦爛的論文而得到什么好運氣，這份期刊只發(fā)行了一年就倒閉了。如今想要尋找貝爾的原始論文，最好還是翻閱他的著(zhù)作《量子力學(xué)中的可道與不可道》（Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge 1987）。 在這之前，貝爾發(fā)現了馮諾伊曼的錯誤，并給《現代物理評論》（Reviews of Modern Physics）雜志寫(xiě)了文章。雖然因為種種原因，此文直到1966年才被發(fā)表出來(lái)，但無(wú)論如何已經(jīng)改變了這樣一個(gè)尷尬的局面，即一邊有馮諾伊曼關(guān)于隱函數理論不可能的“證明”，另一邊卻的確存在著(zhù)玻姆的量子勢！馮諾伊曼的封咒如今被摧毀了。 現在，貝爾顯得躊躇滿(mǎn)志：通往愛(ài)因斯坦夢(mèng)想的一切障礙都已經(jīng)給他掃清了，馮諾伊曼已經(jīng)不再擋道，玻姆已經(jīng)邁出了第一步。而他，已經(jīng)打造出了足夠致量子論以死命的武器，也就是那個(gè)威力無(wú)邊的不等式。貝爾對世界的實(shí)在性深信不已，大自然不可能是依賴(lài)于我們的觀(guān)察而存在的，這還用說(shuō)嗎？現在，似乎只要安排一個(gè)EPR式的實(shí)驗，用無(wú)可辯駁的證據告訴世人：無(wú)論在任何情況下，貝爾不等式也是成立的。粒子之間心靈感應式的合作是純粹的胡說(shuō)八道，可笑的妄想，量子論已經(jīng)把我們的思維搞得混亂不堪，是時(shí)候回到正常狀況來(lái)了。量子不確定性……嗯，是一個(gè)漂亮的作品，一種不錯的嘗試，值得在物理史上獲得它應有的地位，畢竟它管用。但是，它不可能是真實(shí)，而只是一種近似！更為可靠，更為接近真理的一定是一種傳統的隱變量理論，它就像相對論那樣讓人覺(jué)得安全，沒(méi)有骰子亂飛，沒(méi)有奇妙的多宇宙，沒(méi)有超光速的信號。是的，只有這樣才能恢復物理學(xué)的光榮，那個(gè)值得我們驕傲和炫耀的物理學(xué)，那個(gè)真正的，莊嚴的宇宙的立法者，而不是靠運氣和隨機性來(lái)主宰一切的投機販子。 真的，也許只差那么小小的一步，我們就可以回到舊日的光輝中去了。那個(gè)從海森堡以來(lái)失落已久的極樂(lè )世界，那個(gè)宇宙萬(wàn)物都嚴格而絲絲入扣地有序運轉的偉大圖景，叫懷舊的人們癡癡想念的古典時(shí)代。真的，大概就差一步了，也許，很快我們就可以在管風(fēng)琴的伴奏中吟唱彌爾頓那神圣而不朽的句子： 昔有樂(lè )土，歲月其徂。 只是貝爾似乎忘了一件事：威力強大的武器往往都是雙刃劍。 ********* 玻姆是美國科學(xué)家，但他的最大貢獻卻是在英國作出的，這還要歸功于40年代末50年代初在美國興起的麥卡錫主義（McCarthyism）。 麥卡錫主義是冷戰的產(chǎn)物，其實(shí)質(zhì)就是瘋狂地反 共與排外。在參議員麥卡錫（Joseph McCarthy）的煽風(fēng)點(diǎn)火下，這股“紅色恐懼”之風(fēng)到達了最高潮。幾乎每個(gè)人都被懷疑是蘇聯(lián)間 諜，或者是陰 謀推翻政 府的敵對分子。玻姆在二戰期間曾一度參予曼哈頓計劃，但他沒(méi)干什么實(shí)質(zhì)的工作，很快就退出了。戰后他到普林斯頓教書(shū)，和愛(ài)因斯坦一起工作，這時(shí)他遭到臭名昭著(zhù)的“非美活動(dòng)調查委員會(huì )”（Un-American Activities Committee）的傳喚，要求他對一些當年同在伯克利的同事的政 治立場(chǎng)進(jìn)行作證，玻姆憤然拒絕，并引用憲法第五修正案為自己辯護。 本來(lái)這件事也就過(guò)去了，但麥卡錫時(shí)代剛剛開(kāi)始，恐慌迅即蔓延整個(gè)美國。兩年后，玻姆因為拒絕回答委員會(huì )的提問(wèn)而遭到審判，雖然他被宣判無(wú)罪，但是普林斯頓卻不肯為他續簽合同，哪怕愛(ài)因斯坦請求他作為助手留下也無(wú)濟于事。玻姆終于離開(kāi)美國，他先后去了巴西和以色列，最后在倫敦大學(xué)的Birkbeck學(xué)院安頓下來(lái)。在那里他發(fā)展出了他的隱函數理論。 麥卡錫時(shí)代是一個(gè)瘋狂和恥辱的時(shí)代，2000多萬(wàn)人接受了所謂的“忠誠審查”。上至喬治?馬歇爾將軍，中至查理?卓別林，下至無(wú)數平民百姓都受到巨大的沖擊。人們神經(jīng)質(zhì)地尋找所謂共 產(chǎn)主義者，就像中世紀的歐洲瘋狂地抓女巫一樣。在學(xué)界，近百名教授因為“觀(guān)點(diǎn)”問(wèn)題離開(kāi)了崗位，有華裔背景的如錢(qián)學(xué)森等遭到審查，著(zhù)名的量子化學(xué)大師鮑林被懷疑是美共 特 務(wù)。越來(lái)越多的人被傳喚去為同事的政治立場(chǎng)作證，這里面蕓蕓眾生象，有如同玻姆一般斷然拒絕的，也有些人的舉動(dòng)出乎意料。最著(zhù)名的可能就算是奧本海默一案了，奧本海默是曼哈頓計劃的領(lǐng)導人，連他都被懷疑對國家“不忠誠”似乎匪夷所思。所有的物理學(xué)家都站在他這一邊，然而愛(ài)德華?泰勒（Edward Teller）讓整個(gè)物理界幾乎不敢相信自己的耳朵。這位匈牙利出生的物理學(xué)家（他還是楊振寧的導師）說(shuō)，雖然他不怎么覺(jué)得奧本海默會(huì )做出不利于國家的事情來(lái)，但是“如果讓公共事務(wù)掌握在別人的手上，我個(gè)人會(huì )感覺(jué)更安全些的。”奧本海默的忠誠雖然最后沒(méi)有被責難，但他的安全許可證被沒(méi)收了，絕密材料不再送到他手上。雖然有人（如惠勒）對泰勒表示同情，但整個(gè)科學(xué)界幾乎不曾原諒過(guò)他。 泰勒還是氫彈的大力鼓吹者和實(shí)際設計者之一（他被稱(chēng)為“氫彈之父”），他試圖阻止《禁止地上核試驗條約》的簽署，他還向里根兜售了“星球大戰”計劃（SDI Defence）。他去年（2003年）9月去世了，享年95歲?？?薩根在《魔鬼出沒(méi)的世界》一書(shū)里，曾把他拉出來(lái)作為科學(xué)家應當為自己的觀(guān)點(diǎn)負責的典型例子。 泰勒自己當然有自己的理由，他認為氫彈的制造實(shí)際上使得人類(lèi)社會(huì )“更安全”。作為我們來(lái)說(shuō)，也許只能衷心地希望科學(xué)本身不要受到政 治的過(guò)多干涉，雖然這也許只是一個(gè)烏托邦式的夢(mèng)想，但我們仍然如此祝愿。 二 玻爾還是愛(ài)因斯坦？那就是個(gè)問(wèn)題。 物理學(xué)家們終于行動(dòng)起來(lái)，準備以實(shí)踐為檢驗真理的唯一標準，確確實(shí)實(shí)地探求一下，究竟世界符合兩位科學(xué)巨人中哪一位的描述。玻爾和愛(ài)因斯坦的爭論本來(lái)也只像是哲學(xué)上的一種空談，泡利有一次對波恩說(shuō)，和愛(ài)因斯坦爭論量子論的本質(zhì)就像以前人們爭論一個(gè)針尖上能坐多少個(gè)天使一般虛無(wú)飄渺，但現在已經(jīng)不同，我們的手里現在有了貝爾不等式。兩個(gè)粒子究竟是乖乖地臣服于經(jīng)典上帝的這條神圣禁令，還是它們將以一種量子革命式的躁動(dòng)蔑視任何桎梏，突破這條看起來(lái)莊嚴而不可侵犯的規則？如今我們終于可以把它付諸實(shí)踐，一切都等待著(zhù)命運之神最終的判決。 1969年，Clauser等人改進(jìn)了玻姆的EPR模型，使其更容易實(shí)施。隨即人們在伯克利，哈佛和德州進(jìn)行了一系列初步的實(shí)驗，也許出乎貝爾的意料之外，除了一個(gè)實(shí)驗外，所有的實(shí)驗都模糊地指向量子論的預言結果。但是，最初的實(shí)驗都是不嚴密的，和EPR的原型相去甚遠，人們使原子輻射出的光子對通過(guò)偏振器，但技術(shù)的限制使得在所有的情況下，我們只能獲得單一的＋的結果，而不是＋和－，所以要獲得EPR的原始推論仍然要靠間接推理。而且當時(shí)使用的光源往往只能產(chǎn)生弱信號。 隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，特別是激光技術(shù)的進(jìn)步，更為精確嚴密的實(shí)驗有了可能。進(jìn)入80年代，法國奧賽理論與應用光學(xué)研究所（Institut d‘Optique Théorique et Appliquée， Orsay Cédex）里的一群科學(xué)家準備第一次在精確的意義上對EPR作出檢驗，領(lǐng)導這個(gè)小組的是阿萊恩·阿斯派克特（Alain Aspect）。 法國人用鈣原子作為光子對的來(lái)源，他們把鈣原子激發(fā)到一個(gè)很高的量子態(tài)，當它落回到未激發(fā)態(tài)時(shí)，就釋放出能量，也就是一對對光子。實(shí)際使用的是一束鈣原子，但是可以用激光來(lái)聚焦，使它們精確地激發(fā)，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)強信號源。阿斯派克特等人使兩個(gè)光子飛出相隔約12米遠，這樣即使信號以光速在它們之間傳播，也要花上40納秒（ns）的時(shí)間。光子經(jīng)過(guò)一道閘門(mén)進(jìn)入一對偏振器，但這個(gè)閘門(mén)也可以改變方向，引導它們去向兩個(gè)不同偏振方向的偏振器。如果兩個(gè)偏振器的方向是相同的，那么要么兩個(gè)光子都通過(guò)，要么都不通過(guò)，如果方向不同，那么理論上說(shuō)（按照愛(ài)因斯坦的世界觀(guān)），其相關(guān)性必須符合貝爾不等式。為了確保兩個(gè)光子之間完全沒(méi)有信息的交流，科學(xué)家們急速地轉換閘門(mén)的位置，平均10ns就改變一次方向，這比雙方之間光速來(lái)往的時(shí)間都要短許多，光子不可能知道對方是否通過(guò)了那里的偏振器。 作為對比，我們也考察兩邊都不放偏振器，以及只有一邊放置偏振器的情況，以消除實(shí)驗中的系統誤差。 那么，現在要做的事情，就是記錄兩個(gè)光子實(shí)際的協(xié)作程度。如果它符合貝爾不等式，則愛(ài)因斯坦的信念就得到了救贖，世界回復到獨立可靠，客觀(guān)實(shí)在的地位上來(lái)。反之，則我們仍然必須認真地對待玻爾那看上去似乎神秘莫測的量子觀(guān)念。 時(shí)間是1982年，暮夏和初秋之交。七月流火，九月授衣，在時(shí)尚之都巴黎，人們似乎已經(jīng)在忙著(zhù)揣摩今年的秋冬季將會(huì )流行什么樣式的時(shí)裝。在酒吧里，體育迷們還在為國家隊魂斷西班牙世界杯而扼腕不已。那一年，在普拉蒂尼率領(lǐng)下的，被認為是歷史上最強的那屆國家隊在一場(chǎng)經(jīng)典賽事中驚心動(dòng)魄地擊敗了巴西，卻終于在點(diǎn)球上敗給了西德人。高貴的紳士們在沙龍里暢談天下大勢，議論著(zhù)老冤家英國人是如何在馬島把阿根廷擺布得服服帖帖。在盧浮宮和奧賽博物館，一如既往地擠滿(mǎn)了來(lái)自世界各地的藝術(shù)愛(ài)好者，塞納河緩緩流過(guò)市中心，倒映著(zhù)艾菲爾鐵塔和巴黎圣母院的影子，也倒映出路邊風(fēng)琴手們的清澈眼神。 只是，有多少人知道，在不遠處的奧賽光學(xué)研究所，一對對奇妙的光子正從鈣原子中被激發(fā)出來(lái)，沖向那些命運交關(guān)的偏振器；我們的世界，正在接受一場(chǎng)終極的考驗，向我們揭開(kāi)她那隱藏在神秘面紗后面的真實(shí)面目呢？ 如果愛(ài)因斯坦和玻爾神靈不昧，或許他們也在天國中注視著(zhù)這次實(shí)驗的結果吧？要是真的有上帝的話(huà)，他老人家又在干什么呢？也許，連他也不得不把這一切交給命運來(lái)安排，用一個(gè)黃金的天平和兩個(gè)代表命運的砝碼來(lái)決定這個(gè)世界本性的歸屬，就如同當年阿喀琉斯和赫克托耳在特洛伊城下那場(chǎng)傳奇的決斗。 一對，兩對，三對……數據逐漸積累起來(lái)了。1萬(wàn)2千秒，也就是3個(gè)多小時(shí)后，結果出來(lái)了?？茖W(xué)家們都長(cháng)出了一口氣。 愛(ài)因斯坦輸了！實(shí)驗結果和量子論的預言完全符合，而相對愛(ài)因斯坦的預測卻偏離了5個(gè)標準方差——這已經(jīng)足夠決定一切。貝爾不等式這把雙刃劍的確威力強大，但它斬斷的卻不是量子論的輝光，而是反過(guò)來(lái)?yè)羲榱藧?ài)因斯坦所執著(zhù)信守的那個(gè)夢(mèng)想！ 阿斯派克特等人的報告于當年12月發(fā)表在《物理評論快報》（Physics Review Letters）上，科學(xué)界最初的反應出奇地沉默。大家都知道這個(gè)結果的重要意義，然而似乎都不知道該說(shuō)什么才好。 愛(ài)因斯坦輸了？這意味著(zhù)什么？難道這個(gè)世界真的比我們所能想象的更為神秘和奇妙，以致于我們那可憐的常識終于要在它的面前破碎得七零八落？這個(gè)世界不依賴(lài)于你也不依賴(lài)于我，它就是“在那里存在著(zhù)”，這不是明擺著(zhù)的事情嗎？為什么站在這樣一個(gè)基本假設上所推導出來(lái)的結論和實(shí)驗結果之間有著(zhù)無(wú)法彌補的鴻溝？是上帝瘋了，還是你我瘋了？ 全世界的人們都試圖重復阿斯派克特的實(shí)驗，而且新的手段也開(kāi)始不斷地被引入，實(shí)驗模型越來(lái)越靠近愛(ài)因斯坦當年那個(gè)最原始的EPR設想。馬里蘭和羅切斯特的科學(xué)家們使用了紫外光，以研究觀(guān)測所得到的連續的，而非離散的輸出相關(guān)性。在英國的Malvern，人們用光纖引導兩個(gè)糾纏的光子，使它們分離4公里以上，而在日內瓦，這一距離達到了數十公里。即使在這樣的距離上，貝爾不等式仍然遭到無(wú)情的突破。 另外，按照貝爾原來(lái)的設想，我們應該不讓光子對“事先知道”觀(guān)測方向是哪些，也就是說(shuō)，為了確保它們能夠對對它們而言不可預測的事件進(jìn)行某種似乎不可思議的超距的合作（按照量子力學(xué)的預測），我們應該在它們飛行的路上才作出隨機的觀(guān)測方向的安排。在阿斯派克特實(shí)驗里，我們看到他們以10ns的速度來(lái)轉換閘門(mén)，然而他們所能夠使兩光子分離的距離12米還是顯得太短，不太保險。1998年，奧地利因斯布魯克（Innsbruck）大學(xué)的科學(xué)家們讓光子飛出相距400米，這樣他們就有了1.3微秒的時(shí)間來(lái)完成偏振器的隨機安排。這次時(shí)間上綽綽有余，其結果是如此地不容置疑：愛(ài)因斯坦這次輸得更慘——30個(gè)標準方差！ 1990年，Greenberger，Horne和Zeilinger等人向人們展示了，就算不用到貝爾不等式，我們也有更好的方法來(lái)昭顯量子力學(xué)和一個(gè)“經(jīng)典理論”（定域的隱變量理論）之間的尖銳沖突，這就是著(zhù)名的GHZ測試（以三人名字的首字母命名），它牽涉到三個(gè)或更多光子的糾纏。2000年，潘建偉、Bouwmeester、Daniell等人在Nature雜志上報道，他們的實(shí)驗結果再次否決了定域實(shí)在，也就是愛(ài)因斯坦信念的可能性——8個(gè)標準方差！ 2001年，Rowe等人描述了更加精密的Be+離子捕獲實(shí)驗。2003年，Pittman和Franson報道了產(chǎn)生于兩個(gè)獨立源的光子對于貝爾不等式的違反；而Hasegawa等人更是在單中子的干涉測量中發(fā)現了突破類(lèi)貝爾關(guān)系的結果。 在世界各地的實(shí)驗室里，粒子們都頑強地保持著(zhù)一種微妙而神奇的聯(lián)系。仿佛存心要炫耀它們的能力般地，它們一再地嘲笑經(jīng)典世界給它們定下的所謂不可突破的束縛，一次又一次把那個(gè)被宣稱(chēng)是不可侵犯的教條踩在腳下。這一現象變得如此地不容置疑，在量子信息領(lǐng)域已經(jīng)變成了測試兩個(gè)量子比特是否仍然處在糾纏狀態(tài)的一種常規方法（有一個(gè)好處是可以知道你的信息有否被人中途竊聽(tīng)?。?。 盡管我們也許會(huì )在將來(lái)做出更多更精密的實(shí)驗，但總體來(lái)看，在EPR中貝爾不等式的突破是一個(gè)無(wú)可辯駁的事實(shí)?；蛟S在未來(lái)，新的實(shí)驗會(huì )把我們目前的結論全部推翻，讓世界恢復到經(jīng)典的面目中去，但從目前來(lái)看，這種可能性是微乎其微的。 不知道愛(ài)因斯坦如果活到今天，他會(huì )對此發(fā)表什么樣的看法？也許他會(huì )說(shuō)一些靈活的話(huà)。我們似乎聽(tīng)到在遙遠的天國，他和玻爾仍在重復那段經(jīng)典的對白： 愛(ài)因斯坦：玻爾，親愛(ài)的上帝不擲骰子！ 玻爾：愛(ài)因斯坦，別去指揮上帝應該怎么做！ 現在，就讓我們狂妄一回，以一種尼采式的姿態(tài)來(lái)宣布： 愛(ài)因斯坦的上帝已經(jīng)死了。 三 阿斯派克特在1982年的實(shí)驗（準確地說(shuō)，一系列實(shí)驗）是20世紀物理史上影響最為深遠的實(shí)驗之一，它的意義甚至可以和1886年的邁克爾遜－莫雷實(shí)驗相提并論。但是，相比邁克爾遜的那個(gè)讓所有的人都瞠目結舌的實(shí)驗來(lái)說(shuō)，阿斯派克特所得到的結果卻在“意料之中”。大多數人們一早便預計到，量子論的勝利是不在話(huà)下的。量子論自1927年創(chuàng )立以來(lái)，到那時(shí)為止已經(jīng)經(jīng)歷了50多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，它在每一個(gè)領(lǐng)域都顯示出了如此強大的力量，沒(méi)有任何實(shí)驗結果能夠對它提出哪怕一點(diǎn)點(diǎn)的質(zhì)疑。最偉大的物理學(xué)家（如愛(ài)因斯坦和薛定諤）向它猛烈開(kāi)火，試圖把它從根本上顛覆掉，可是它的燦爛光輝卻反而顯得更加耀眼和悅目。從實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，量子論是有史以來(lái)最成功的理論，它不但遠超相對論和麥克斯韋電磁理論，甚至超越了牛頓的經(jīng)典力學(xué)！量子論是從風(fēng)雨飄搖的亂世成長(cháng)起來(lái)的，久經(jīng)革命考驗的戰士，它的氣質(zhì)在風(fēng)刀霜劍的嚴相逼拷之下被磨礪得更加堅韌而不可戰勝。的確，沒(méi)有多少人會(huì )想象，這樣一個(gè)理論會(huì )被一個(gè)不起眼的實(shí)驗輕易地打倒在地，從此翻不了身。阿斯派克特實(shí)驗的成功，只不過(guò)是量子論所經(jīng)受的又一個(gè)考驗（雖然是最嚴格的考驗），給它那身已經(jīng)品嘗過(guò)無(wú)數勝利的戎裝上又添上一枚榮耀的勛章罷了?，F在我們知道，它即使在如此苛刻的條件下，也仍然是成功的。是的，不出所料！這一消息并沒(méi)有給人們的情感上帶來(lái)巨大的沖擊，引起一種轟動(dòng)效應。 但是，它的確把物理學(xué)家們逼到了一種尷尬的地步。本來(lái)，人們在世界究竟是否實(shí)實(shí)在在這種問(wèn)題上通常樂(lè )于奉行一種鴕鳥(niǎo)政策，能閉口不談的就盡量不去討論。量子論只要管用就可以了嘛，干嗎非要刨根問(wèn)底地去追究它背后的哲學(xué)意義到底是什么樣的呢？雖然有愛(ài)因斯坦之類(lèi)的人在為它擔憂(yōu)，但大部分科學(xué)家還是覺(jué)得無(wú)所謂的。不過(guò)現在，阿斯派克特終于逼著(zhù)人們要攤牌了：一味地縮頭縮腦是沒(méi)用的，人們必須面對這樣一個(gè)事實(shí)：實(shí)驗否決了經(jīng)典圖景的可能性！ 愛(ài)因斯坦的夢(mèng)想如同泡沫般破碎在無(wú)情的數據面前，我們再也回不去那個(gè)溫暖舒適的安樂(lè )窩中，而必須面對風(fēng)雨交加的嚴酷現實(shí)。我們必須再一次審視我們的常識，追問(wèn)一下它到底有多可靠，在多大程度上會(huì )給我們帶來(lái)誤導。對于貝爾來(lái)說(shuō)，他所發(fā)現的不等式卻最終背叛了他的理想，不僅沒(méi)有把世界拉回經(jīng)典圖像中來(lái)，更反過(guò)來(lái)把它推向了絕路。阿斯派克特實(shí)驗之后，我們必須說(shuō)服自己相信這樣一件事情： 定域的隱變量理論是不存在的！ 換句話(huà)說(shuō)，我們的世界不可能如同愛(ài)因斯坦所夢(mèng)想的那樣，既是定域的（沒(méi)有超光速信號的傳播），又是實(shí)在的（存在一個(gè)客觀(guān)獨立的世界，可以為隱變量所確定地描述）。定域實(shí)在性（local realism）從我們的宇宙中被實(shí)驗排除了出去，現在我們必須作出艱難的選擇：要么放棄定域性，要么放棄實(shí)在性。 如果我們放棄實(shí)在性，那就回到量子論的老路上來(lái)，承認在我們觀(guān)測之前，兩個(gè)粒子不存在于“客觀(guān)實(shí)在”之內。它們不具有通常意義上的物理屬性（如自旋），只有當觀(guān)測了以后，這種屬性才變得有意義。在EPR實(shí)驗中，不到最后關(guān)頭，我們的兩個(gè)處于糾纏態(tài)粒子都必須被看成一個(gè)不可分割的整體，那時(shí)在現實(shí)中只有“一個(gè)粒子”（當然是疊加著(zhù)的），而沒(méi)有“兩個(gè)粒子”。所謂兩個(gè)粒子，只有當觀(guān)測后才成為實(shí)實(shí)在在的東西（波函數坍縮了）。當然，在做出了這樣一個(gè)令人痛心的讓步后，我們還是可以按照自己的口味不同來(lái)選擇：究竟是更進(jìn)一步，徹底打垮決定論，也就是保留哥本哈根解釋?zhuān)贿€是在一個(gè)高層次的角度上，保留決定論，也即采納多宇宙解釋?zhuān)⌒枰f(shuō)明的是，MWI究竟算不算一個(gè)定域的（local）理論，各人之間的說(shuō)法還是不盡相同的。除去Stapp這樣的反對者不談，甚至在它的支持者（比如Deutsch，Tegmark或者Zeh）中，其口徑也不是統一的。不過(guò)這也許只是一個(gè)定義和用詞的問(wèn)題，因為量子糾纏本身或許就可以定義為某種非定域的物理過(guò)程（Zeh，Found. of Physics Letters 13，2000，p22），但大家都同意，MWI肯定不是一個(gè)定域實(shí)在的理論，而且超光速的信號傳遞在其內部也是不存在的。關(guān)鍵在于，根據MWI，每次我們進(jìn)行觀(guān)測都在“現實(shí)”中產(chǎn)生了不止一個(gè)結果（事實(shí)上，是所有可能的結果）！這和愛(ài)因斯坦所默認的那個(gè)傳統的“現實(shí)”是很不一樣的。 這樣一來(lái)，那個(gè)在心理上讓人覺(jué)得牢固可靠的世界就崩塌了（或者，“坍縮”了？）。不管上帝擲不擲骰子，他給我們建造的都不是一幢在一個(gè)絕對的外部世界嚴格獨立的大廈。它的每一面墻壁，每一塊地板，每一道樓梯……都和在其內部進(jìn)行的種種活動(dòng)密切相關(guān)，不管這種活動(dòng)是不是包含了有智能（意識）的觀(guān)測者。這幢大樓非但不是鐵板一塊，相反，它的每一層樓都以某種特定的奇妙方式糾纏在一起，以致于分居在頂樓和底樓的住客仍然保持著(zhù)一種心有靈犀的感應。 但是，如果你忍受不了這一切，我們也可以走另一條路，那就是說(shuō)，不惜任何代價(jià)，先保住世界的實(shí)在性再說(shuō)。當然，這樣一來(lái)就必須放棄定域性。我們仍然有可能建立一個(gè)隱變量理論，如果容忍某種超光速的信號在其體系中來(lái)回，則它還是可以很好地說(shuō)明我們觀(guān)測到的一切。比如在EPR中，天際兩頭的兩個(gè)電子仍然可以通過(guò)一種超光速的瞬時(shí)通信來(lái)確保它們之間進(jìn)行成功的合作。事實(shí)上，玻姆的體系就很好地在阿斯派克特實(shí)驗之后仍然存活著(zhù)，因為他的“量子勢”的確暗含著(zhù)這樣的超距作用。 可是要是這樣的話(huà)，我們也許并不會(huì )覺(jué)得日子好過(guò)多少！超光速的信號？老大，那意味著(zhù)什么？想一想愛(ài)因斯坦對此會(huì )怎么說(shuō)吧，超光速意味著(zhù)獲得了回到過(guò)去的能力！這樣一來(lái)，我們將陷入甚至比不確定更加棘手和叫人迷惑的困境，比如，想象那些科幻小說(shuō)中著(zhù)名的場(chǎng)景：你回到過(guò)去殺死了尚處在襁褓中的你，那會(huì )產(chǎn)生什么樣的邏輯后果呢？雖然玻姆也許可以用高超的數學(xué)手段向我們展示，盡管存在著(zhù)這種所謂超光速的非定域關(guān)聯(lián)，他的隱函數理論仍然可以禁止我們在實(shí)際中做到這樣的信號傳遞：因為大致上來(lái)說(shuō)，我們無(wú)法做到精確地“控制”量子現象，所以在現實(shí)的實(shí)驗中，我們將在統計的意義上得到和相對論的預言相一致的觀(guān)測極限。也就是說(shuō)，雖然在一個(gè)深層次的意義上存在著(zhù)超光速的信號，但我們卻無(wú)法刻意與有效地去利用它們來(lái)制造邏輯怪圈。不過(guò)無(wú)論如何，對于這種敏感問(wèn)題，我們應當非常小心才是。放棄定域性，并不比放棄實(shí)在性來(lái)得讓我們舒服！ 阿斯派克特實(shí)驗結果出來(lái)之后，BBC的廣播制作人朱里安?布朗（Julian Brown）和紐卡斯爾大學(xué)的物理學(xué)教授保羅?戴維斯（Paul Davies，他如今在澳大利亞的Macquarie大學(xué)，他同時(shí)也是當代最負盛名的科普作家之一）決定調查一下科學(xué)界對這個(gè)重要的實(shí)驗究竟會(huì )做出什么樣的反應。他們邀請8位在量子論領(lǐng)域最有名望的專(zhuān)家作了訪(fǎng)談，征求對方對于量子力學(xué)和阿斯派克特實(shí)驗的看法。這些訪(fǎng)談?dòng)涗涀詈蟊粎R集起來(lái)，編成一本書(shū)，于1986年由劍橋出版社出版，書(shū)名叫做《原子中的幽靈》（The Ghost in the Atom）。 閱讀這些訪(fǎng)談?dòng)涗浾媸墙o人一種異常奇妙的體驗和感受。你會(huì )看到最杰出的專(zhuān)家們是如何各持己見(jiàn)，在同一個(gè)問(wèn)題上抱有極為不同，甚至截然對立的看法。阿斯派克特本人肯定地說(shuō)，他的實(shí)驗從根本上排除了定域實(shí)在的可能，他不太欣賞超光速的說(shuō)法，而是對現有的量子力學(xué)表示了同情。貝爾雖然承認實(shí)驗結果并沒(méi)有出乎意料，但他仍然決不接受擲骰子的上帝。他依然堅定地相信，量子論是一種權益之計，他想象量子論終究會(huì )在有一天被更為復雜的實(shí)驗證明是錯誤的。貝爾愿意以?huà)仐壎ㄓ蛐詾榇鷥r(jià)來(lái)?yè)Q取客觀(guān)實(shí)在，他甚至設想復活“以太”的概念來(lái)達到這一點(diǎn)?；堇盏挠^(guān)點(diǎn)有點(diǎn)曖昧，他承認一度支持埃弗萊特的多宇宙解釋?zhuān)又?zhù)又說(shuō)因為它所帶來(lái)的形而上學(xué)的累贅，他已經(jīng)改變了觀(guān)點(diǎn)?；堇沼懻摿瞬柕膱D像，意識參予的可能性以及他自己的延遲實(shí)驗和參予性宇宙，他仍然對于精神在其中的作用表現得饒有興趣。 魯道夫?佩爾斯（Rudolf Peierls）的態(tài)度簡(jiǎn)明爽快：“我首先反對使用‘哥本哈根解釋’這個(gè)詞。”他說(shuō)，“因為，這聽(tīng)上去像是說(shuō)量子力學(xué)有好幾種可能的解釋一樣。其實(shí)只存在一種解釋?zhuān)褐挥幸环N你能夠理解量子力學(xué)的方法（也就是哥本哈根的觀(guān)點(diǎn)?。?。”這位曾經(jīng)在海森堡和泡利手下學(xué)習過(guò)的物理學(xué)家仍然流連于革命時(shí)代那波瀾壯闊的觀(guān)念，把波函數的坍縮認為是一種唯一合理的物理解釋。大衛?德義奇也毫不含糊地向人們推銷(xiāo)多宇宙的觀(guān)點(diǎn)，他針對奧卡姆剃刀對于“無(wú)法溝通的宇宙的存在”提出的詰問(wèn)時(shí)說(shuō)，MWI是最為簡(jiǎn)單的解釋。相對于種種比如“意識”這樣稀奇古怪的概念來(lái)說(shuō)，多宇宙的假設實(shí)際上是最廉價(jià)的！他甚至描述了一種“超腦”實(shí)驗，認為可以讓一個(gè)人實(shí)際地感受到多宇宙的存在！接下來(lái)是玻姆，他坦然地準備接受放棄物理中的定域性，而繼續維持實(shí)在性。“對于愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō)，確實(shí)有許多事情按照他所預料的方式發(fā)生。”玻姆說(shuō)，“但是，他不可能在每一件事情上都是正確的！”在玻姆看來(lái)，狹義相對論也許可以看成是一種普遍情況的一種近似，正如牛頓力學(xué)是相對論在低速情況下的一種近似那樣。作為玻姆的合作者之一，巴西爾?海利（Basil Hiley）也強調了隱函數理論的作用。而約翰?惠勒（John Taylor）則描述了另一種完全不同的解釋?zhuān)簿褪撬^的“系綜”解釋?zhuān)╰he ensemble interpretation）。系綜解釋持有的是一種非常特別的統計式的觀(guān)點(diǎn)，也就是說(shuō)，物理量只對于平均狀況才有意義，對于單個(gè)電子來(lái)說(shuō)，是沒(méi)有意義的，它無(wú)法定義！我們無(wú)法回答單個(gè)系統，比如一個(gè)電子通過(guò)了哪條縫這樣的問(wèn)題，而只能給出一個(gè)平均統計！我們在史話(huà)的后面再來(lái)詳細地介紹系綜解釋。 在這樣一種大雜燴式的爭論中，阿斯派克特實(shí)驗似乎給我們的未來(lái)蒙上了一層更加撲朔迷離的影子。愛(ài)因斯坦有一次說(shuō)：“雖然上帝神秘莫測，但他卻沒(méi)有惡意。”但這樣一位慈祥的上帝似乎已經(jīng)離我們遠去了，留給我們一個(gè)難以理解的奇怪世界，以及無(wú)窮無(wú)盡的爭吵。我們在隱函數這條道路上的探索也快接近盡頭了，關(guān)于玻姆的理論，也許仍然有許多人對它表示足夠的同情，比如John Gribbin在他的名作《尋找薛定諤的貓》（In Search of Schrodinger’s Cat）中還把自己描述成一個(gè)多宇宙的支持者，而在10年后的《薛定諤的貓以及對現實(shí)的尋求》（Schrodinger’s Kittens and the Search for Reality）一書(shū)中，他對MWI的熱情已經(jīng)減退，而對玻姆理論表示出了謹慎的樂(lè )觀(guān)。我們不清楚，也許玻姆理論是對的，但我們并沒(méi)有足夠可靠的證據來(lái)說(shuō)服我們自己相信這一點(diǎn)。除了玻姆的隱函數理論之外，還有另一種隱函數理論，它由Edward Nelson所發(fā)明，大致來(lái)說(shuō)，它認為粒子按照某種特定的規則在空間中實(shí)際地彌漫開(kāi)去（有點(diǎn)像薛定諤的觀(guān)點(diǎn)），類(lèi)似波一般地確定地發(fā)展。我們不打算過(guò)多地深入探討這些觀(guān)點(diǎn)，我們所不滿(mǎn)的是，這些和愛(ài)因斯坦的理想相去甚遠！為了保有實(shí)在性而放棄掉定域性，也許是一件飲鴆止渴的事情。我們不敢說(shuō)光速絕對地不可超越，只是要推翻相對論，現在似乎還不大是時(shí)候，畢竟相對論也是一個(gè)經(jīng)得起考驗的偉大理論。 我們沿著(zhù)這條路走來(lái)，但是它當初許諾給我們的那個(gè)美好藍圖，那個(gè)愛(ài)因斯坦式的理想卻在實(shí)驗的打擊下終于破產(chǎn)。也許我們至少還保有實(shí)在性，但這不足以吸引我們中的許多人，讓他們付出更多的努力和代價(jià)而繼續前進(jìn)。阿斯派克特實(shí)驗嚴酷地將我們的憧憬粉碎，它并沒(méi)有證明量子論是對的（它只是支持了量子論的預言，正如我們討論過(guò)的那樣，沒(méi)什么理論可以被“證明”是對的），但它無(wú)疑證明了愛(ài)因斯坦的世界觀(guān)是錯的！事實(shí)上，無(wú)論量子論是錯是對，我們都已經(jīng)不可能追回傳說(shuō)中的那個(gè)定域實(shí)在的理想國，而這，也使我們喪失了沿著(zhù)該方向繼續前進(jìn)的很大一部分動(dòng)力。就讓那些孜孜不倦的探索者繼續前進(jìn)，而我們還是退回到原來(lái)的地方，再繼續苦苦追尋，看看有沒(méi)有柳暗花明的一天。 ********* EPR背后是不是真的隱藏著(zhù)超光速我們仍然不能確定，至少它表面上看起來(lái)似乎是一種類(lèi)似的效應。不過(guò)，我們并不能利用它實(shí)際地傳送信息，這和愛(ài)因斯坦的狹義相對論并非矛盾。 假如有人想利用這種量子糾纏效應，試圖以超光速從地球傳送某個(gè)消息去到半人馬座α星（南門(mén)二，它的一顆伴星是離我們地球最近的恒星，也即比鄰星），他是注定要失敗的。假設某個(gè)未來(lái)時(shí)代，某個(gè)野心家駕駛一艘宇宙飛船來(lái)到兩地連線(xiàn)的中點(diǎn)上，然后使一個(gè)粒子分裂，兩個(gè)子粒子分別飛向兩個(gè)目標。他事先約定，假如半人馬星上觀(guān)測到粒子是“左旋”，則表示地球上政變成功，反之，如是“右旋”則表示失敗。這樣的通訊建立在量子論的這個(gè)預測上：也就是地球上觀(guān)測到的粒子的狀態(tài)會(huì )“瞬間”影響到遙遠的半人馬星上另一個(gè)粒子的狀態(tài)。但事到臨頭他卻犯難了：假設他成功了，他如何確保他在地球上一定觀(guān)測到一個(gè)“右旋”粒子，以保證半人馬那邊收到“左旋”的信息呢？他沒(méi)法做到這點(diǎn)，因為觀(guān)測結果是不確定的，他沒(méi)法控制！他最多說(shuō)，當他做出一個(gè)隨機的觀(guān)測，發(fā)現地球上的粒子是“右旋”的時(shí)候，那時(shí)他可以有把握地，100％地預言遙遠的半人馬那里一定收到“左”的信號，雖然理論上說(shuō)兩地相隔非常遙遠，訊息還來(lái)不及傳遞過(guò)來(lái)。如果他想利用貝爾不等式，他也必須知道，在那一邊采用了什么觀(guān)測手段，而這必須通過(guò)通常的方法來(lái)獲取。這一切都并不違反相對論，你無(wú)法利用這種“超光速”制造出信息在邏輯上的自我矛盾來(lái)（例如回到過(guò)去殺死你自己之類(lèi)的）。 在這種原理上的量子傳輸（teleportation）事實(shí)上已經(jīng)實(shí)現。我國的潘建偉教授在此領(lǐng)域多有建樹(shù)。 2000年，王力軍，Kuzmich等人在Nature上報道了另一種“超光速”（Nature V406），它牽涉到在特定介質(zhì)中使得光脈沖的群速度超過(guò)真空中的光速，這本身也并不違反相對論，也就是說(shuō)，它并不違反嚴格的因果律，結果無(wú)法“回到過(guò)去”去影響原因。同樣，它也無(wú)法攜帶實(shí)際的信息。 其實(shí)我們的史話(huà)一早已經(jīng)討論過(guò)，德布羅意那“相波”的速度c^2/v就比光速要快，但只要不攜帶能量和信息，它就不違背相對論。相對論并非有些人所想象的那樣已被推翻，相反，它仍然是我們所能依賴(lài)的最可靠的基石之一。 四 這已經(jīng)是我們第三次在精疲力竭之下無(wú)功而返了。隱變量所給出的承諾固然美好，可是最終的兌現卻是大打折扣的，這未免教人喪氣。雖然還有玻姆在那里熱切地召喚，但為了得到一個(gè)決定性的理論，我們付出的代價(jià)是不是太大了點(diǎn)？這仍然是很值得琢磨的事情，同時(shí)也使得我們不敢輕易地投下賭注，義無(wú)反顧地沿著(zhù)這樣的方向走下去。 如果量子論注定了不能是決定論的，那么我們除了推導出類(lèi)似“坍縮”之類(lèi)的概念以外，還可以做些什么假設呢？ 有一種功利而實(shí)用主義的看法，是把量子論看作一種純統計的理論，它無(wú)法對單個(gè)系統作出任何預測，它所推導出的一切結果，都是一個(gè)統計上的概念！也就是說(shuō)，在量子論看來(lái)，我們的世界中不存在什么“單個(gè)”（individual）的事件，每一個(gè)預測，都只能是平均式的，針對“整個(gè)集合”（ensemble）的，這也就是“系綜解釋”（the ensemble interpretation）一詞的來(lái)源。 大多數系綜論者都喜歡把這個(gè)概念的源頭上推到愛(ài)因斯坦，比如John Taylor，或者加拿大McGill大學(xué)的B. C. Sanctuary.愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“任何試圖把量子論的描述看作是對于‘單個(gè)系統’的完備描述的做法都會(huì )使它成為極不自然的理論解釋。但只要接受這樣的理解方式，也即（量子論的）描述只能針對系統的‘全集’，而非單個(gè)個(gè)體，上述的困難就馬上不存在了。”這個(gè)論述成為了系綜解釋的思想源泉（見(jiàn)于Max Jammer《量子力學(xué)的哲學(xué)》一書(shū)）。 嗯，怎么又是愛(ài)因斯坦？我們還記憶猶新的是，隱變量不是也把他拉出來(lái)作為感召和口號嗎？或許愛(ài)因斯坦的聲望太隆，任何解釋都希望從他那里取得權威性，不過(guò)無(wú)論如何，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，系綜和隱變量實(shí)際上是有著(zhù)相同的文化背景的。但是它們之間不同的是，隱變量在作出“量子論只不過(guò)是統計解釋”這樣的論斷后，仍然懷著(zhù)滿(mǎn)腔熱情去尋找隱藏在它背后那個(gè)更為終極的理論，試圖把我們所看不見(jiàn)的隱變量找出來(lái)以最終實(shí)現物理世界所夢(mèng)想的最高目標：理解和預測自然。它那銳意進(jìn)取的精神固然是可敬的，但正如我們已經(jīng)看到的那樣，在現實(shí)中遭到了嚴重的困難和阻撓，不得不為此放棄許多東西。 相比隱變量那勇敢的沖鋒，系綜解釋選擇固本培元，以退為進(jìn)的戰略。在它看來(lái)，量子論是一個(gè)足夠偉大的理論，它已經(jīng)界定了這個(gè)世界可理解的范疇。的確，量子論給我們留下了一些盲點(diǎn)，一些我們所不能把握的東西，比如我們沒(méi)法準確地同時(shí)得到一個(gè)電子的位置和動(dòng)量，這叫一些持完美主義的人們覺(jué)得坐立不寧，寢食難安。但系綜主義者說(shuō)：“不要徒勞地去探索那未知的領(lǐng)域了，因為實(shí)際上不存在這樣的領(lǐng)域！我們的世界本質(zhì)上就是統計性質(zhì)的，沒(méi)有一個(gè)物理理論可以描述‘單個(gè)’的事件，事實(shí)上，在我們的宇宙中，只有‘系綜’，或者說(shuō)‘事件的全集’才是有物理意義的。” 這是什么意思呢？我們還是用大家都熟悉的老例子，雙縫前的電子來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。當電子通過(guò)雙縫后，假設我們沒(méi)有刻意地去觀(guān)察它，那么按照量子論，它應該有一個(gè)確定而唯一的，按照時(shí)間和薛定諤方程發(fā)展的態(tài)矢量： |電子>＝|穿過(guò)左縫>＋|穿過(guò)右縫> 按照標準哥本哈根解釋?zhuān)@意味著(zhù)單個(gè)電子必須同時(shí)處在|左>和|右>兩個(gè)態(tài)的疊加之中，電子沒(méi)有一個(gè)確定的位置，它同時(shí)又在這里又在那里！按照MWI，這是一種兩個(gè)世界的疊加。按照隱變量，所謂的疊加都是胡扯，量子論的這種數學(xué)形式是靠不住的，假如我們考慮了不可見(jiàn)的隱變量，我們就能確實(shí)地知道，電子究竟通過(guò)了左邊還是右邊。那么，系綜解釋對此又有何高見(jiàn)呢？ 它所持的是一種外交式的圓滑態(tài)度：量子論的數學(xué)形式經(jīng)得起時(shí)間考驗，是一定要保留的。但“疊加”什么的明顯違背常識，是不對的。反過(guò)來(lái)，一味地急功冒進(jìn)，甚至搞出什么不可觀(guān)察的隱變量，這也太過(guò)火了，更不能當真。再怎么說(shuō)，實(shí)驗揭示給我們的結果是純隨機性質(zhì)的，沒(méi)人可以否認。 那么，我們應該怎么辦呢？ 系綜解釋說(shuō)：我們應當知足，相信理論告訴我們的已經(jīng)是這個(gè)世界的本質(zhì)：它本就是統計性的！所以，徒勞地去設計隱變量是沒(méi)有用的，因為實(shí)驗已經(jīng)告訴我們定域的隱變量理論是沒(méi)有的，而且實(shí)驗也告訴我們對同樣的系統的觀(guān)測不會(huì )每次都給出確定的結果。但是，我們也不能相信所謂的“疊加”是一種實(shí)際上的存在，電子不可能又通過(guò)左邊又通過(guò)右邊！我們的結論應該是：對于電子的態(tài)矢量，它永遠都只代表系統“全集”的統計值，也就是一種平均情況！ 什么叫只代表“全集”呢？換句話(huà)說(shuō)，當我們寫(xiě)下： |電子>＝1/SQRT（2） [ |穿過(guò)左縫>＋|穿過(guò)右縫> ] 這樣的式子時(shí)（1/SQRT（2）代表根號2分之1，我們假設兩種可能相等，所以系數的平方，也就是概率之和等于1），我們所指的并不是“一個(gè)電子”的運動(dòng)情況，而永遠是無(wú)限個(gè)電子在相同情況下的一個(gè)統計平均！這個(gè)式子只描述了當無(wú)窮多個(gè)電子在相同的初狀態(tài)下通過(guò)雙縫（或者，一個(gè)電子無(wú)窮次地在同樣的情況下通過(guò)雙縫）時(shí)會(huì )出現的結果。根據量子論，世界并非決定論的，也就是說(shuō)，哪怕我們讓兩個(gè)電子在完全相同的狀態(tài)下通過(guò)雙縫，觀(guān)測到的結果也不一定每次都一樣，而是有多種可能。而量子論的數學(xué)所能告訴我們的，正是所有這些可能的“系綜”，也就是統計預期！ 如此一來(lái)，當我們說(shuō)“電子＝左＋右”的時(shí)候，意思就并非指一個(gè)單獨的電子同時(shí)處于左和右兩個(gè)態(tài)，而只是在經(jīng)典概率的概念上指出它有50％的可能通過(guò)左，而50％的可能通過(guò)右罷了。當我們“準備”這樣一個(gè)實(shí)驗的時(shí)候，量子論便能夠給出它的系綜，在一個(gè)統計的意義上告訴我們實(shí)驗的結果。 態(tài)矢量只代表系統的系綜！嗯，聽(tīng)上去蠻容易理解的，似乎皆大歡喜?？墒沁@樣一來(lái)，量子論也就變成一個(gè)統計學(xué)的理論了，好吧，當許多電子穿過(guò)雙縫時(shí)，我們知道有50％通過(guò)了左邊，50％通過(guò)了右邊，可現在我們關(guān)心的是單個(gè)電子！單個(gè)電子是如何通過(guò)雙縫并與自己發(fā)生干涉，最后在熒屏上打出一個(gè)組成干涉圖紋的一點(diǎn)的呢？我們想聽(tīng)聽(tīng)系綜解釋對此有何高見(jiàn)。 但要命的是，它對此什么都沒(méi)說(shuō)！在它看來(lái)，所謂“單個(gè)電子通過(guò)了哪里”之類(lèi)的問(wèn)題，是沒(méi)有物理意義的！當John Taylor被問(wèn)道，他是否根本沒(méi)有想去描述單個(gè)系統中究竟發(fā)生了什么的時(shí)候，他甚至說(shuō)，這是不被允許的。量子物理所給出的只是統計性，that‘s all，沒(méi)有別的了。如果這個(gè)世界能夠被我們用數學(xué)方法去理解的話(huà)，那就是在一種統計的意義上說(shuō)的，我們不自量力地想去追尋更多，那只不過(guò)是自討苦吃。單個(gè)電子的軌跡，那是一個(gè)沒(méi)有物理定義的概念，正如“時(shí)間被創(chuàng )造前1秒”，“比光速更快1倍”，或者“絕對零度低1度”這樣的名詞，雖然沒(méi)有語(yǔ)法上的障礙阻止我們提出這樣的問(wèn)題，但它們在物理上卻是沒(méi)什么意思的。和哥本哈根派不同的是，玻爾等人假設每個(gè)電子都實(shí)際地按照波函數發(fā)散開(kāi)來(lái)，而系綜解釋則是簡(jiǎn)單地把這個(gè)問(wèn)題踢出了理論框架中去，來(lái)個(gè)眼不見(jiàn)為凈：現在我們不必為“坍縮”操心了，談?wù)搯蝹€(gè)電子是沒(méi)有意義的事情！ 不過(guò)，這實(shí)在是太掩耳盜鈴了。好吧，量子論只給出系綜，可是我們對于物理理論的要求畢竟要比這樣的統計報告要高那么一點(diǎn)啊。假如我去找占卜師算命，想知道我的壽限是多少，她卻只告訴我：這個(gè)城市平均壽命是70歲，那對我來(lái)說(shuō)似乎沒(méi)有很大的用處啊，我還不如去找保險公司！更可恨的是，她居然對我說(shuō)，你一個(gè)人的壽命是沒(méi)什么意義的，有意義的只是千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)你的壽命的“系綜”！ 系綜解釋是一種非常保守和現實(shí)主義的解釋?zhuān)Ａ袅爽F有量子論的全部數學(xué)形式，因為它們已經(jīng)被實(shí)踐所充分證明。但在令人目眩的哲學(xué)領(lǐng)域，它卻試圖靠耍小聰明而逃避那些形而上的探討，用劃定理論適用界限這樣的方法來(lái)把自己封閉在一個(gè)刀槍不入的外殼中。是的，如果我們采納系綜主義，那么的確在純理論方面說(shuō)，我們的一切問(wèn)題都解決了：沒(méi)有什么坍縮，電子永遠只是粒子（波性只能用來(lái)描述粒子的“全集”），不確定原理也只是被看成一個(gè)統計極限，而不理會(huì )單個(gè)電子到底能不能同時(shí)擁有動(dòng)量和位置（這個(gè)問(wèn)題“沒(méi)有意義”）。但是，這樣似乎有點(diǎn)自欺欺人的味道，把搞不清楚的問(wèn)題劃為“沒(méi)有意義”也許是方便的，但的確是這樣的問(wèn)題使得科學(xué)變得迷人！每個(gè)人都知道，當許多電子通過(guò)雙縫時(shí)產(chǎn)生了干涉圖紋，可我們更感興趣的還是當單個(gè)電子通過(guò)時(shí)究竟發(fā)生了什么，而不是簡(jiǎn)單地轉過(guò)頭不去面對！ Taylor在訪(fǎng)談中的確被問(wèn)道，這樣的做法不是一個(gè)當“逃兵”的遁詞嗎？他非常精明地回答說(shuō)：“我認為你應當問(wèn)一問(wèn)，如果陷進(jìn)去是否比逃之夭夭確實(shí)會(huì )惹出更多的麻煩。”系綜主義者持有的是極致的實(shí)用主義，他們炮轟隱變量和多宇宙解釋?zhuān)驗楹髢烧叨紟?lái)了許多形而上學(xué)的“麻煩”。只要我們充分利用現有的體系，搞出一個(gè)又不違反實(shí)驗結果，又能在邏輯上自洽的體系，那不就足夠了嗎？系綜解釋的精神，就是盡可能少地避免“麻煩”，絕不引入讓人頭痛的假設，比如多宇宙或者坍縮之類(lèi)的。 但是，我們還是不能滿(mǎn)足于這樣的關(guān)起門(mén)來(lái)然后自稱(chēng)所有的問(wèn)題都已經(jīng)解決的做法?；蛟S，是因為我們血液中的熱情還沒(méi)有冷卻，或許，是因為我們仍然年少輕狂，對于這個(gè)宇宙還懷有深深的激動(dòng)和無(wú)盡的好奇。我們并不畏懼進(jìn)入更為幽深和神秘的峽谷和森林，去探究那事實(shí)的真相。哪怕注定要被一些更加惱人和揮之不去的古怪精靈所纏繞，我們還是不可以放棄了前進(jìn)的希望和動(dòng)力，因為那是我們最寶貴的財富。 接下來(lái)我們還要去看看兩條新的道路，雖然它們都新辟不久，坎坷顛簸，行進(jìn)艱難，但沿途那奇峰連天，枯松倒掛，瀑布飛湍，冰崖怪石的絕景一定不會(huì )令你失望。 五 我們已經(jīng)厭倦了光子究竟通過(guò)了哪條狹縫這樣的問(wèn)題，管它通過(guò)了哪條，這和我們又有什么關(guān)系呢？一個(gè)小小的光子是如此不起眼，它的世界和我們的世界相去霄壤，根本無(wú)法聯(lián)系在一起。在大多數情況下，我們甚至根本沒(méi)法看見(jiàn)單個(gè)的光子（有人做過(guò)實(shí)驗，肉眼看見(jiàn)單個(gè)光子是有可能的，但機率極低，而且它的波長(cháng)必須嚴格地落在視網(wǎng)膜桿狀細胞最敏感的那個(gè)波段），在這樣的情況下，大眾對于探究單個(gè)光子究竟是“幽靈”還是“實(shí)在”無(wú)疑持有無(wú)所謂的態(tài)度，甚至覺(jué)得這是一種杞人憂(yōu)天的探索。 真正引起人們擔憂(yōu)的，還是那個(gè)當初因為薛定諤而落下的后遺癥：從微觀(guān)到宏觀(guān)的轉換。如果光子又是粒子又是波，那么貓為什么不是又死而又活著(zhù)？如果電子同時(shí)又在這里又在那里，那么為什么桌子安穩地呆在它原來(lái)的地方，沒(méi)有擴散到整間屋子中去？如果量子效應的基本屬性是疊加，為什么日常世界中不存在這樣的疊加，或者，我們?yōu)槭裁磸奈匆?jiàn)過(guò)這種情況？ 我們已經(jīng)聽(tīng)取了足夠多耐心而不厭其煩的解釋?zhuān)贺埖拇_又死又活，只不過(guò)在我們觀(guān)測的時(shí)候“坍縮”了；有兩只貓，它們在一個(gè)宇宙中活著(zhù)，在另一個(gè)宇宙中死去；貓從未又死又活，它的死活由看不見(jiàn)的隱變量決定；單個(gè)貓的死活是無(wú)意義的事件，我們只能描述無(wú)窮只貓組成的“全集”……諸如此類(lèi)的答案。也許你已經(jīng)對其中的某一種感到滿(mǎn)意，但仍有許多人并不知足：一定還有更好，更可靠的答案。為了得到它，我們仍然需要不斷地去追尋，去開(kāi)拓新的道路，哪怕那里本來(lái)是荒蕪一片，荊棘叢生。畢竟世上本沒(méi)有路，走的人多了才成為路。 現在讓我們跟著(zhù)一些開(kāi)拓者小心翼翼地去考察一條新辟的道路，和當年揚帆遠航的哥倫布一樣，他們也是意大利人。這些開(kāi)拓者的名字刻在路口的紀念碑上：Ghirardi，Rimini和Weber，下面是落成日期：1986年7月。為了紀念這些先行者，我們順理成章地把這條道路以他們的首字母命名，稱(chēng)為GRW大道。 這個(gè)思路的最初設想可以回溯到70年代的Philip Pearle：哥本哈根派的人物無(wú)疑是偉大和有洞見(jiàn)的，但他們始終沒(méi)能給出“坍縮”這一物理過(guò)程的機制，而且對于“觀(guān)測者”的主觀(guān)依賴(lài)也太重了些，最后搞出一個(gè)無(wú)法收拾的“意識”不說(shuō)，還有墮落為唯心論的嫌疑。是否能夠略微修改薛定諤方程，使它可以對“坍縮”有一個(gè)讓人滿(mǎn)意的解釋呢？ 1986年7月15日，我們提到的那3位科學(xué)家在《物理評論》雜志上發(fā)表了一篇論文，題為《微觀(guān)和宏觀(guān)系統的統一動(dòng)力學(xué)》（Unified dynamics for microscopic and macroscopic systems），從而開(kāi)創(chuàng )了GRW理論。GRW的主要假定是，任何系統，不管是微觀(guān)還是宏觀(guān)的，都不可能在嚴格的意義上孤立，也就是和外界毫不相干。它們總是和環(huán)境發(fā)生著(zhù)種種交流，為一些隨機（stochastic）的過(guò)程所影響，這些隨機的物理過(guò)程——不管它們實(shí)質(zhì)上到底是什么——會(huì )隨機地造成某些微觀(guān)系統，比如一個(gè)電子的位置，從一個(gè)彌漫的疊加狀態(tài)變?yōu)樵诳臻g中比較精確的定域（實(shí)際上就是哥本哈根口中的“坍縮”），盡管對于單個(gè)粒子來(lái)說(shuō)，這種過(guò)程發(fā)生的可能性是如此之低——按照他們原本的估計，平均要等上10^16秒，也就是近10億年才會(huì )發(fā)生一次。所以從整體上看，微觀(guān)系統基本上處于疊加狀態(tài)是不假的，但這種定域過(guò)程的確偶爾發(fā)生，我們把這稱(chēng)為一個(gè)“自發(fā)的定域過(guò)程”（spontaneous localization）。GRW有時(shí)候也稱(chēng)為“自發(fā)定域理論”。 關(guān)鍵是，雖然對于單個(gè)粒子來(lái)說(shuō)要等上如此漫長(cháng)的時(shí)間才能迎來(lái)一次自發(fā)過(guò)程，可是對于一個(gè)宏觀(guān)系統來(lái)說(shuō)可就未必了。拿薛定諤那只可憐的貓來(lái)說(shuō)，一只貓由大約10^27個(gè)粒子組成，雖然每個(gè)粒子平均要等上幾億年才有一次自發(fā)定域，但對像貓這樣大的系統，每秒必定有成千上萬(wàn)的粒子經(jīng)歷了這種過(guò)程。 Ghirardi等人把薛定諤方程換成了所謂的密度矩陣方程，然后做了復雜的計算，看看這樣的自發(fā)定域過(guò)程會(huì )對整個(gè)系統造成什么樣的影響。他們發(fā)現，因為整個(gè)系統中的粒子實(shí)際上都是互相糾纏在一起的，少數幾個(gè)粒子的自發(fā)定域會(huì )非常迅速地影響到整個(gè)體系，就像推倒了一塊骨牌然后造成了大規模的多米諾效應。最后的結果是，整個(gè)宏觀(guān)系統會(huì )在極短的時(shí)間里完成一次整體上的自發(fā)定域。如果一個(gè)粒子平均要花上10億年時(shí)間，那么對于一個(gè)含有1摩爾粒子的系統來(lái)說(shuō)（數量級在10^23個(gè)），它只要0.1微秒就會(huì )發(fā)生定域，使得自己的位置從彌漫開(kāi)來(lái)變成精確地出現在某個(gè)地點(diǎn)。這里面既不要“觀(guān)測者”，也不牽涉到“意識”，它只是基于隨機過(guò)程！ 如果真的是這樣，那么當決定薛定諤貓的生死的那一刻來(lái)臨時(shí)，它的確經(jīng)歷了死/活的疊加！只不過(guò)這種疊加只維持了非常短，非常短的時(shí)間，然后馬上“自發(fā)地”精確化，變成了日常意義上的，單純的非死即活。因為時(shí)間很短，我們沒(méi)法感覺(jué)到這一疊加過(guò)程！這聽(tīng)上去的確不錯，我們有了一個(gè)統一的理論，可以一視同仁地解釋微觀(guān)上的量子疊加和宏觀(guān)上物體的不可疊加性。 但是，GRW自身也仍然面臨著(zhù)嚴重的困難，這條大道并不是那樣順暢的。他們的論文發(fā)表當年，海德堡大學(xué)的E.Joos就向《物理評論》遞交了關(guān)于這個(gè)理論的評論，而這個(gè)評論也在次年發(fā)表，對GRW提出了置疑。自那時(shí)起，對GRW的疑問(wèn)聲一直很大，雖然有的人非常喜歡它，但是從未在物理學(xué)家中變成主流。懷疑的理由有許多是相當技術(shù)化的，對于我們史話(huà)的讀者，我只想在最膚淺的層次上稍微提一些。 GRW的計算是完全基于隨機過(guò)程的，而并不引入類(lèi)如“觀(guān)測使得波函數坍縮”之類(lèi)的假設。他們在這里所假設的“自發(fā)”過(guò)程，雖然其概念和“坍縮”類(lèi)似，實(shí)際上是指一個(gè)粒子的位置從一個(gè)非常不精確的分布變成一個(gè)比較精確的分布，而不是完全確定的位置！換句話(huà)說(shuō)，不管坍縮前還是坍縮后，粒子的位置始終是一種不確定的分布，必須為統計曲線(xiàn)（高斯鐘形曲線(xiàn)）所描述。所謂坍縮，只不過(guò)是它從一個(gè)非常矮平的曲線(xiàn)變成一個(gè)非常尖銳的曲線(xiàn)罷了。在哥本哈根解釋中，只要一觀(guān)測，系統的位置就從不確定變成完全確定了，而GRW雖然不需要“觀(guān)測者”，但在它的框架里面沒(méi)有什么東西是實(shí)際上確定的，只有“非常精確”，“比較精確”，“非常不精確”之類(lèi)的區別。比如說(shuō)當我盯著(zhù)你看的時(shí)候，你并沒(méi)有一個(gè)完全確定的位置，雖然組成你的大部分物質(zhì)（粒子）都聚集在你所站的那個(gè)地方，但真正描述你的還是一個(gè)鐘形線(xiàn)（雖然是非常尖銳的鐘形線(xiàn)）！我只能說(shuō)，“絕大部分的你”在你所站的那個(gè)地方，而組成你的另外的那“一小撮”（雖然是極少極少的一小撮）卻仍然彌漫在空間中，充斥著(zhù)整個(gè)屋子，甚至一直延伸到宇宙的盡頭！ 也就是說(shuō)，在任何時(shí)候，“你”都填滿(mǎn)了整個(gè)宇宙，只不過(guò)“大部分”的你聚集在某個(gè)地方而已。作為一個(gè)宏觀(guān)物體的好處是，明顯的量子疊加可以在很短的時(shí)間內完成自發(fā)定域，但這只是意味著(zhù)大多數粒子聚集到了某個(gè)地方，總有一小部分的粒子仍然留在無(wú)窮的空間中。單純地從邏輯上講，這也沒(méi)什么不妥，誰(shuí)知道你是不是真有小到無(wú)可覺(jué)察的一部分彌漫在空間中呢？但這畢竟違反了常識！如果必定要違反常識，那我們干脆承認貓又死又活，似乎也不見(jiàn)得糟糕多少。 GRW還拋棄了能量守恒（當然，按照相對論，其實(shí)是質(zhì)能守恒）。自發(fā)的坍縮使得這樣的守恒實(shí)際上不成立，但破壞是那樣微小，所需等待的時(shí)間是那樣漫長(cháng)，使得人們根本不注意到它。拋棄能量守恒在許多人看來(lái)是無(wú)法容忍的行為。我們還記得，當年玻爾的BKS理論遭到了愛(ài)因斯坦和泡利多么嚴厲的抨擊。 還有，如果自發(fā)坍縮的時(shí)間是和組成系統的粒子數量成反比的，也就是說(shuō)組成一個(gè)系統的粒子越少，其位置精確化所要求的平均時(shí)間越長(cháng)，那么當我們描述一些非常小的探測裝置時(shí)，這個(gè)理論的預測似乎就不太妙了。比如要探測一個(gè)光子的位置，我們不必動(dòng)用龐大而復雜的儀器，而可以用非常簡(jiǎn)單的感光劑來(lái)做到。如果好好安排，我們完全可以只用到數十億個(gè)粒子（主要是銀離子）來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。按照哥本哈根，這無(wú)疑也是一次“觀(guān)測”，可以立刻使光子的波函數坍縮而得到一個(gè)確定的位置，但如果用GRW的方法來(lái)計算，這樣小的一個(gè)系統必須等上平均差不多一年才會(huì )產(chǎn)生一次“自發(fā)”的定域。 Roland Omnes后來(lái)提到，Ghirardi在私人的談話(huà)中承認了這一困難。但他爭辯說(shuō)，就算在光子使銀離子感光這一過(guò)程中牽涉到的粒子數目不足以使系統足夠快地完成自發(fā)定域，我們誰(shuí)都無(wú)法意識到這一點(diǎn)！如果作為觀(guān)測者的我們不去觀(guān)測這個(gè)實(shí)驗的結果，誰(shuí)知道呢，說(shuō)不定光子真的需要等上一年來(lái)得到精確的位置?？墒且坏┪覀內ビ^(guān)察實(shí)驗結果，這就把我們自己的大腦也牽涉進(jìn)整個(gè)系統中來(lái)了。關(guān)鍵是，我們的大腦足夠“大”（有沒(méi)有意識倒不重要），足夠大的物體便使得光子迅速地得到了一個(gè)相對精確的定位！ 推而廣之，因為我們長(cháng)著(zhù)一個(gè)大腦袋，所以不管我們看什么，都不會(huì )出現位置模糊的量子現象。要是我們拿復雜的儀器去測量，那么當然，測量的時(shí)候對象就馬上變得精確了。即使儀器非常簡(jiǎn)單細小，測量以后對象仍有可能保持在模糊狀態(tài)，它也會(huì )在我們觀(guān)測結果時(shí)因為擁有眾多粒子的“大腦”的介入而迅速定域。我們是注定無(wú)法直接感覺(jué)到任何量子效應了，不知道一個(gè)足夠小的病毒能否爭取到足夠長(cháng)的時(shí)間來(lái)感覺(jué)到“光子又在這里又在那里”的奇妙景象（如果它能夠感覺(jué)的話(huà)?。?？ 最后，薛定諤方程是線(xiàn)性的，而GRW用密度矩陣方程將它取而代之以后，實(shí)際上把整個(gè)理論體系變成了非線(xiàn)性的！這實(shí)際上會(huì )使它作出一些和標準量子論不同的預言，而它們可以用實(shí)驗來(lái)檢驗（只要我們的技術(shù)手段更加精確一些）！可是，標準量子論在實(shí)踐中是如此成功，它的輝煌是如此燦爛，以致任何想和它在實(shí)踐上比高低的企圖都顯得前途不太美妙。我們已經(jīng)目睹了定域隱變量理論的慘死，不知GRW能否有更好的運氣？另一位量子論專(zhuān)家，因斯布魯克大學(xué)的Zeilinger（提出GHZ檢驗的那個(gè)）在2000年為Nature雜志撰寫(xiě)的慶祝量子論誕生100周年的文章中大膽地預測，將來(lái)的實(shí)驗會(huì )進(jìn)一步證實(shí)標準量子論的預言，把非線(xiàn)性的理論排除出去，就像當年排除掉定域隱變量理論一樣。 OK，我們將來(lái)再來(lái)為GRW的終極命運而擔心，我們現在只是關(guān)心它的生存現狀。GRW保留了類(lèi)似“坍縮”的概念，試圖在此基礎上解釋微觀(guān)到宏觀(guān)的轉換。從技術(shù)上講它是成功的，避免了“觀(guān)測者”的出現，但它沒(méi)有解決坍縮理論的基本難題，也就是坍縮本身是什么樣的機制？再加上我們已經(jīng)提到的種種困難，使得它并沒(méi)有吸引到大部分的物理學(xué)家來(lái)支持它。不過(guò)，GRW不太流行的另一個(gè)重要原因，恐怕是很快就出現了另一種解釋?zhuān)梢宰龅紾RW所能做到的一切。雖然同樣稀奇古怪，但它卻不具備GRW的基本缺點(diǎn)。這就是我們馬上就要去觀(guān)光的另一條道路：退相干歷史（Decoherent Histories）。這也是我們的漫長(cháng)旅途中所重點(diǎn)考察的最后一條道路了。 |
聯(lián)系客服
