近期热门的精选读物《第一推动丛书·弦理论之争系列》,幽默有趣非常动人!(51)

2023-07-21 来源:旧番剧
通过第二阶段的波函数坍缩得以具体化的测量,是否能在过去和未来之间,测量前后之间,建立时间上的不对称性呢?
这些问题还没有得到完全解决,仍然存在着争议。但几十年来,量子理论预言能力几乎没有受这个问题的影响。即使第二阶段仍保持着其神秘性,量子理论的这种阶段一—阶段二体系,仍可以预言这种或那种测量结果出现的概率。一次又一次地重复某一实验,弄清或这或那的结果出现的频率,就可以验证理论所给出的预言。这种方法在实验上取得的巨大成功远远超过了由于不能说清第二阶段发生了什么而有的不满意。
但不满意总是有的,这并不是简单地说波函数坍塌的某些细节还没有搞清楚。所谓的量子测量问题,恰如其名,是一个有关量子力学局限性和普适性的问题。这一点很容易看出。阶段一—阶段二方法在被观测者(比如说电子、光子或原子)和进行观测的实验者之间造成了一条鸿沟。在实验者观测之前,波函数随薛定谔方程快乐温和地演化着。之后,实验者着手测量,游戏规则突然就变了。薛定谔方程被放到一边,转而由第二阶段的坍塌接手。但是,既然组成实验者及其所用仪器的原子、质子和电子与实验者要研究的原子、质子和电子没有什么不同,那么究竟为什么量子力学会区别对待它们?如果量子力学是一个普适理论,可以毫无限制地应用于一切事物,那它就应当以平等的方式对待被观测者和观测者。
尼尔斯·玻尔不同意这种意见。他认为实验者及其实验仪器不同于基本粒子。虽然它们是由相同的粒子组成,但它们都是基本粒子的“大”集合,因而由经典物理学定律支配。单个原子和亚原子粒子所构成的微观世界与我们所熟悉的人类及其仪器所构成的宏观世界之间,由于大小不同而造成了规则的不同。提出这种界限的动机十分清楚:根据量子力学,微小粒子会既位于这里又位于那里;但对于大的世界,我们日常生活的世界而言,这种事情不复存在。但确切的边界在哪里呢?而且,重要的是,当在日常的宏观世界遭遇原子的微观世界时,这两套规则又是如何衔接的?玻尔认为这些问题已经超出了他或其他人可以回答的范畴。而且,因为不回答相关问题,理论也可以进行精确预言,所以在相当长的一段时间内,这些问题都不在物理学家们亟待解决的关键问题之列。
但为了完全理解量子力学,完全弄清它所说的实在性,了解其在为时间之箭设定方向上所起的作用,我们必须抓住量子测量问题。
在接下来的两小节中,我们将探讨最有希望解决这个问题的一些尝试。要是你在任何时刻都想直奔最后一节——量子力学和时间之箭,那么我可以为你简要地归纳下面两小节的内容:通过一些富于创造性的工作,人们已经取得了一些量子测量问题方面的重大进展,但彻底的解决之道还没有找到。许多人认为这个问题是我们的量子定律中最重要的单独缺陷。
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