我们是不是活在一个虚拟的世界里？或者说游戏世界？_百度知道美国已经发现了一个类似地球的星球,那么那个星球是否纯在生物?人类若是搬过去了是好是坏?世界大战?
不是所有类似地球的星球都有生命,也不是所有生命都在地球这样的行星上,产生生命要很多条件,还有很多偶然因素,但我们只要不灭绝终究会找到的.人类距星际移民还很遥远,像世界大战这种事就不要操心了.
为您推荐：
其他类似问题
扫描下载二维码有一部电影，是人类去别的星球打外星生物的，好像有两部，应该是美国拍的，是什么？_百度知道宏观世界也应该是量子论的
宏观世界也应该是量子论的
量子论的思考&&
06:53:03|&&分类：
量子论和相对论是现代物理学的两大基石。从1900年普朗克引入量子概念开始，到1928年经波尔、海森伯、薛定谔等确立量子论体系，在到当今的超导、核物理和粒子物理等众多的量子论应用，现在的量子论已经由一种解决问题的方法发展为一种完备的认识世界的理论。
&在对量子论的认识上有一个主流的共识，那就是量子论揭示了微观物质世界的基本规律。这种认识贯穿了量子论发展的整个历史，无论是最初的黑体辐射问题、还是后来的光量子、电子的波粒二象性研究，微观世界始终是量子论描述的主战场。
对于这种共识，我认为是不全面的，也是有误导性的。作为一种认识世界的理论，量子论应该具有更加普适的特征，应该从更广阔的角度去思考，这种思考是哲学范畴的，而非物理学范围的论述。
(1)世界具有巨大的标度特征。标度是一系列测量距离、数量等的表征点，简单理解就是测量的单位，如日常物品大小用米衡量，蛋白大分子用微米衡量，城市间距离用千米衡量。目前，人类认识的距离标度，其范围大约从10的-20次幂米到10的20次幂米，跨越了约40个标度范围，而世界的标度范围是否有限仍然是目前的物理学无法给出结论的。
(2)宏观世界应该是量子论的。现今人们对世界的认识跨越了巨大的标度范围，但随着人们认识的深入，观察世界的标度范围还会不断地拓展，量子论没有理由仅在前15个标度范围内成立——即人们所说的微观世界，而在后面的标度范围内不成立。
(3)宏观世界必须是量子论的。标度本身的相对性说明微观概念本身也是相对的，而量子论的哲学基础是“验证头脑中思想认识的唯一手段是测量。因此验证认识就意味着两个问题是我们永远无法回避的，一是测量只有通过对被测系统施加扰动来实现，二是测量准确性与对被测系统扰动大小相关”，量子论的这种认识前提决定了它与标度无关，所以微观世界是量子论的，宏观世界也应该是量子论的，整个宇宙都应该是量子论的。
上述三点从标度和相对性的角度说明了量子论应该是没有标度约束的，它只是一种认识论和方法体系，应该适用于微观和宏观体系，只要满足其适用条件。但是为什么现实中却是它在微观上观察明显，而在宏观上难于观察呢？这里最根本的原因就是量子论的适用条件，即“扰动”对被测体系的影响，这里的“扰动”是指由测量方法产生的对被测体系的干扰。
首先，微观世界中，人的测量是通过标度相近的体系间作用获得的。人们测量微观的原子，是通过让原子群体和另一个与其标度相近的粒子群体相互作用，这种“扰动”是对体系的强扰动，就如同两堆台球相撞一样，系统所展现的更多的是一种体系上的综合特征，在指标上体现为一种统计特征。这也是为什么波动类方程在最初的量子论发展中起到巨大作用的原因，因为波本身就是体现和描述复杂同质体系的宏观统计特征的。
其次，生活中一般意义上的宏观概念中，人的测量是通过标度相近的个体间作用获得的。如两个球碰撞，参与测量的体系相对简单，此时的“扰动”是一种受控扰动，因此测量所展现的更多的是体系上的细节特征，在指标上体现为一种个体规律化的特征。如果两个体系非常复杂，那么他的量子性就会体现出来，就如同两个蚁群间发生战争，我们如果不断的通过杀死双方各一批士兵的方法来测量士兵能力并预测战争前景的话，那有测量的战争结果和无测量的战争结果是否一致只能是统计意义的、量子论的。这里量子性得以展现的原因是依赖于我们采取的测量方法的。
最后，在宇宙层面上，人的测量是通过标度相近的两个体系或个体相作用的结果间接获得的。这种结果以宇宙射线、粒子、电磁波等形式被观测到的，此时的观测“扰动”是被动式的，对体系的影响微乎其微。如同我们观察两个星系间的作用，不会对其造成可见改变一样。因为“扰动”的被动性，所以宇宙层面的观测是量子性表现最弱的观察，但是也是最难确定的观察，因为测量的是作用的结果，而没有可观察的主动干扰过程。因此诸如宇宙大小等问题除了推测外，目前还没有方法解决。
&总之，全面的测量应该包括强、弱和被动式“扰动”三种情况，我们对体系或个体的认识才能全面，这也是为什么我们对直观的生活现实充满自信的原因，而对微观缺乏被动式测量、对宇宙则缺乏强扰动测量，所以没有自由掌控的自信。当然，随着科学的进步，这种状况会逐渐的改变。量子论作为认识论的一种，并不是也不可能是唯一的、涵盖一切的，它只应该被作为一种需要时刻考虑使用条件的工具而已，而没有必要在科普层面上过分追求其奇幻的结论，如薛定谔猫之类的问题。
认识世界是可能且可行的，
它一直是生命的核心追求。
但世界能够完备的认识吗？
局部逻辑能够覆盖整体吗？
人类这个局部那么特殊吗？
愿道的逻辑是宏微一致的。
结束量子力学诠释的混乱局面 李新民 原创 |
&&&&& 量子力学诠释的困难主要在于：人们将量子力学看成是微观的直接描述，概括和总结；而不是将量子力学看成是间接的，通过解读量子密码来获取微观信息的；即人们将量子力学看成是客观的真实反映，量子力学反映的现象就是客观的真实表现，将量子力学看成 是真实的物理理论，没有将量子力学看成是一种方法或手段。在这种认识观指导下，必然造成量子力学诠释的困难或无法得到合理，客观的诠释。量子力学形式体系建立后，寻求形式体系诠释的问题，苦恼了整个科学界和科学技术哲学界，至今还没有一种所谓绝对标准诠释。量子力学对微观世界的描述确实取得了惊人的成就，利用量子力学所做的计算与实验惊人的符合，常使人们对量子力学的正确性深信不疑。然而，量子力学的巨大成就，量子力学解释体系的混乱和不足及与相对论深层次的尖锐矛盾，使得全世界没有一个物理学家完全懂得量子力学，其原因是波函数没有相应的物理图像和量子框架无法相容量子测量问题。 量子力学是将有定域性的的客观世界转化为非定域性的波动及其理论来进行描写的。这是一种变换方法你的描写，并没有改变客观世界的本质，也不代表客观世界客观世界就有这样的性质；换句话说，量子力学是将经典波动理论（成熟的简谐波动理论）与德布罗意波结合而形成的理论。将粒子赋予波动性是因为量子力学描述的需要，不是客观存在。正如玻尔所说的：“根本就不没有什么量子世界，仅仅只有一个抽象的量子物理描述。认为物理学的任务是发现自然是怎样的观点是错误的，物理学关心的是我们关于自然能说什么”。的确不存在量子世界，量子世界是因函数转换而形成的假象。量子世界是由量子化引起的，量子化的实质是将光的动能同普朗克能量子；将粒子的动能同德布罗意波等同起来，再经过薛定谔方程来描述世界的。要解读量子力学必须弄清楚波所表达的物理图象是什么，它的物理意义是什么，即波的本质。波是什么？电子波，地震波，水波，声波，光波，辐射波，引力波等一系列波都带表着什么？物理学对波的认识是和水的类比开始的，并产生的图像。波是存在的物理概念，还是对一类周期运动的概括？例如：单摆是摆锤的往复的周期运动，摆锤并不是一条摆动的波动线。简谐波就是可以化为三角函数的周期振动，简谐指的是三角函数的简谐性，只要是周期振动的线性运动都可以化为三角函数的简谐波函数来描写。客观世界不存在一条波动前进的波和轨迹，所有的波都是力，能量等物理量等周期变化的图像，不是运动的波动。水波是波幅向外的振荡传播，水波各质点并没有向四周前进，而是在上下摇曳。因此，简谐波是将周期运动的化为三角函数一类运动的总称。在经典力学中光的运动被化成简谐波来描写，光的运动是球对称的放射性的膨胀传播，不是波动前进。对波的测量实际上是对波的函数图像进行测量，即对波函数的理论图（纸）进行测量。我们知道波动是无法同时测量位置和波长的，要确定位置就要损失波长，要确定波长就无法确定位置，即在图纸上波是测不准的。由此我们得到两点：1波是理论存在，粒子是客观存在。2测不准是理论上测不准，跟现实没有关系。在光具有波粒二象性的启发下，法国物理学家德布罗意（）在1924 年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和 质子、中子，都有波粒二象性．他把光子的动量与波长的关系式p＝h/λ 推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波 的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比．即λ＝ h/（mv）．这个关系式后来就叫做德布罗意公式．前文指出：客观不存在波动现象，波动是理论图像不是客观物理图像。德布罗意波是将物质粒子的质量，动量和能量带入三角函数的简谐波函数来描写，即运用光子的膨胀能量和粒子的动能等同起来，即德布罗意动量关系，将粒子周期运动同简谐运动建立起关系，将粒子周期运动图像化为粒子受力，或能量的周期振动图像来描写。这样就给简谐波输入了质量，动量，能量等相关的物理量，这样带有德布罗意波物质信息的简谐波动力学就是量子力学。量子力学的几率波是粒子作用力或能量分布的振动图像。量子力学是通过德布罗意波进入微观世界的，她将微观周期运动图像转换为宏观的简谐振动图像来描写。由此我们可以得出，在量子力学中，波粒二象性可解释为：波是理论图象，粒子是客观存在。波动图象不是运动的轨迹，它是运动的振动图象。单摆运动不是波，而是摆锤的左右摆动；但是它的运动可以转化为摆锤的受重力或势能的振动图象来描述，这样摆锤运动就被人们赋予了波的性质。量子力学是通过解读量子密码来获取微观信息的，量子密码是波函数所传达的微观信息。波函数是微观世界的传感器，通过解读传感器所传来的量子密码，量子力学来构画出微观世界的图象的。量子力学是将原子等微观系统中粒子受力或势能的周期性变化，转化为简谐的振动图象来加以描写的。在探索微观的世界的进程中，由于原子中电子绕原子核运动的周期是瞬间的，几乎是不可捉摸的（见博文《新原子模型》）很难用运动轨迹和轨道方程来描写，用经典的轨道方程是很难进入微观世界的。德布罗意无意识的架起了一条微观与宏观勾通对话的通道，量子力学借用经典电磁波的图象和成熟的振动与波的数学模型，用德布罗意波巧妙的将粒子赋予了波的行为。将粒子的运动状态转化为粒子在系统内的周期振动状态来描述；也就是说，将粒子在系统中的运动轨迹，转化为粒子受力或势能周期振动的振动函数，再用经典的波动理论来描述的。我在博文《波的本质》中已经说明波是力周期振动的图象，这是问题的关键。所以说，量子力学是研究波函数的学问，德布罗意假设是它的精髓。量子力学是处在数学和物理学中间的学问，它不管微观状态如何，甚至也不管物理本质和概念，它只管将粒子的运动转化为振动的状态函数，用振动波的形式对其描述的。既然粒子运动可以用波来描述，那么粒子的运动就化成了一条周期振动波的曲线，粒子也就有波动性了，这就是粒子“波粒二象性的真实物理内容。既然粒子有波动性”，结合德布罗意“通道”，就得出了“海森伯不确定关系”。
&&&& 在量子力学中，海森伯不确定关系，动力学算符，波函数和薛定谔方程都含有德布罗意波的物质信息和经典波函数的周期振动性质。从数学上讲，量子力学波函数和方程同经典波动力学没有本质的区别；从物理上讲，量子力学波函数和方程携带有粒子能量，动量等信息，而经典波动力学则不带有这些信息。如果将德布罗意能量，动量等物理量同经典波动力学相结合，就形成量子力学。将量子测量问题排除在量子力学形式体系之外，就消除了量子力学还原问题的三大死结，打通了还原之路，将量子力学和经典力学统一在一个理论体系中。量子力学理论体系的真正确立是由德布罗意波的引入开始的，这时量子理论体系具有了力学的基本性质，动力学变量，算符和方程都赋予了物质粒子的动力学性质，从数学变换转化成物理作用。德布罗意波沟通了宏观与微观的对话，是通向量子还原中的一座精美之桥。笔者的《解读量子力学》一文率先走上了这座还原之桥，将量子力学还原到经典波动理论之中，使量子力学和经典力学得到完美的统一。在科学哲学中，还原论的终极目标是科学的统一，所以它的含义主要是建立理论之间的一种关系。物理学家一直试图把经典力学统一在量子力学体系中，而现在情况恰恰相反，量子力学被经典力学所统一了。这种情况是物理学家意想不到的，也是不情愿的；一个成功描述微观世界的量子力学竟是一个唯象的理论，竟被经典力学所统一。&&&&&& 量子测量问题已超出了量子力学理论体系。量子测量问题一方面和量子理论体系有某种关联，另一方面又和空间的本质分不开。空间的本质已不是量子力学体系所能相容的，空间的本质是科学大统一的问题，是世界的本源和本质的问题。由于空间的本质问题还没有搞清楚，量子测量问题自然也就得不到解决。量子测量问题是真空的本质问题，笔者的《解读量子力学》一文认为系统的1／f低频噪声是空间能量的一种状态，是形成退相干和波包坍缩的本质。量子力学不包括测量部分是完备的，逻辑统一的。将带有空间本质的量子测量问题统一在一个理论中，必然是不完备的，出行主观意识介入的量子力学诠释是难免的。《解读量子力学》一文有可能是代表中国人率先完成量子大还原的，同时有可能结束量子力学诠释的混乱局面，还量子力学一个真实的本来面目。
量子理论已经诞生了100年有余，它产生了令人信服的应用成果，但是它也带来了反直觉：量子力学的不确定原理指出我们无法同时精确地获得一个物体的动量和位置。而非定域性让两个处于量子纠缠态的粒子的纠缠态同时崩溃，而不管它们相距多远。爱因斯坦就说过，尽管量子力学给他留下了非常深刻的印象，但是“一个内心的声音告诉我，它还不是真实的东西。”
“量子力学很了不起,” 爱因斯坦在1926年写道，“但是一个内心的声音告诉我，它还不是那个真正的东西。” 随着量子论的逐渐成熟，这个声音虽然益发微弱，但却从未消失。夹杂在赞美量子论的大合唱之中,一直有股疑虑的窃窃私语之声。
量子理论诞生于19世纪末，并迅速成为现代物理学的支柱之一。 它能以难以置信的精度描绘极微细物体诸如原子、电子和其它微观世界中形形色色的怪物的奇异的、有违直觉的行为。然而这种成功带来的代价却是困惑不安。量子力学的方程表现优异；但看上去毫不合理。
不管你如何看待量子论的方程，它们总能允许微小物体以违反我们直觉的方式运作。譬如，这个物体可以处在“叠加”的状态：它能同时具备两种互斥的特性。根据量子理论，只要一个原子不被干扰、不被观测，它便能在同一瞬间处于一个盒子的左半边和右半边。一旦观测者打开盒子试图确认那个原子在哪儿，这个叠加态就会塌缩，原子立刻“选择”到底是处于左边还是右边。
这个想法在今天还是与它在80年前一样地令人感到困惑不安。那时，薛定谔描述了一个既死又活的猫，借以讥讽叠加态。那是因为量子理论改变了“是”的含义。在经典世界中，物体有可靠的实在性：即使一团气体也能用无数有着良好定义的速度与位置的小硬球来描述。而量子理论破坏了这种实在性。事实上，根据那个从量子理论的数学公式中导出的大名鼎鼎的不确定性原理，物体的位置和动量是模糊不清的。获得这两者中关于某一个的确切的信息，就意味着丧失关于另一个的信息。
早期的量子物理学家是这样看待这个非实在性的，他们认为那些被量子理论的方程所描述的物体并不是具备外表的实在性的粒子，而是一种“几率波”, 只有在受到测量时才摇身一变而成为“实在”。因此，原先传统意义上所谓的“X是Y”其实并不具备客观实在性，只有当被观测到时才有意义。如果你愿意接受这种说法，即：现实并非实实在在的客体，而只是几率波，那么这个叫做哥本哈根诠释是合理的。但即便如此，它仍不能很好地解释量子理论的另一个怪异之处：非定域性。
爱因斯坦于1935年提出了一个有悖常理的场景[1]。在他的思维实验中，两个粒子反向飞离，最终到达一个星系遥远的两端。假设这两个粒子始终处于“纠缠”态, 这就是说,它们在量子力学的意义上是心心相印的，一个粒子能立即感应到它的孪生兄弟所发生的一切，那么在测量一个粒子时，另一个马上也被这个测量行为所影响，好象这对孪生子能够穿越浩淼的空间神秘地进行瞬时通信一样。这个“非定域性”是量子论的一个数学推论，并已获实验验证。这种幽灵似的相互作用显得可以藐视时空的限制。理论上，在粒子的纠缠态已被测量到后，它们仍能处于纠缠态中。
在一个层面上，量子论的古怪特性根本不是个问题。它的数学框架是健全的，并能很好地描述所有那些奇异现象。如果我们人类不能想象一个对应于量子方程的物理现实，那又有什么可大惊小怪的呢？ 这种态度被称为量子力学的“闭嘴计算”诠释。 但对别人而言，我们直觉上理解量子论的难度暗示了有某些更进一步的真理尚未被人了解。
一些持这第二种观点的物理学家正在忙于尝试设计实验，以期能触及量子理论古怪特性的核心。他们正一点点地测试是什么导致量子叠加态的塌缩。这种研究或许能揭示测量行为在量子理论中到底扮演了何种角色，以及回答为何大的物体相比小的物体会表现迥异。 另一些人则想方设法地检验各种对于量子怪异性的解释，譬如“多世界”诠释，它假设存在着许多平行宇宙，借此来解释叠加态、纠缠、以及其它各种量子现象。通过这种种努力，科学家也许有望最终驱散当年萦绕在爱因斯坦心头，致使他宣称“[上帝]并不掷骰子”的那种困惑不安。
不确定性和波粒二象性来自量子的离散性与时空的连续性的对应关系徐刚 原创 |
& 我们的世界能够运转，靠的是物质在四维时空的互动。世界要形成物质的复杂性，物质结构的复杂性，运动的复杂性，相互作用的复杂性，都要求物质之间要有距离（时空距离）。没有距离，世界就只有物质，没有运动，没有变化。
距离的最小构成元素是两个相邻量子之间的距离。而两个相邻量子之间往往只有引力而没有斥力（如质子与电子）,如果量子没有体积，那么这两个量子的距离将是无穷小，世界将缩成一个点。可见量子具有体积是距离存在的先决条件。
那么什么是量子的体积？量子的体积是一个量子与一定范围的时空的对应。我们知道量子是离散的，而时空是连续的，任何范围的时空都是由无穷个点构成的。因而这种对应形式是一个量子同时与无穷多个点对应。换言之，这个量子占据了这个范围的整个空间，因而在这个空间内是无处不在的。这种对应的实现，唯一的可能方式是概率对应，即一个量子在一个范围内每个点都有出现的概率（概率不为0），该范围内所有点出现概率的和为1。当然量子在这个范围内每一个点出现的概率并不一定要是相等的，是一个概率分布（波函数）。需要说明的是，不存在更高维度下明确的逐点轮流对应关系，因为点的数量是无穷大的，无论如何也无法实现轮流对应，只有概率对应。
因为量子是离散的，不能随意拆分的，所以当量子间发生作用时，一定是整个量子参与作用而不是部分参与作用，所以在发生作用时量子必须全部出现在作用范围内。所以，当量子体积大于作用范围时，必须“瞬间缩小”到作用范围的之内，从而发生作用；或者“躲”到作用范围以外，从而不发生作用。量子是否发生作用，是一个概率事件，根据其概率分布决定。当作用或“躲过作用”结束后，量子恢复正常体积，形成新的概率分布。
分析结束，下面来解释不确定性和波粒二象性。
所谓不确定性，其实是一个经验主义假象。量子位于其体积内，是非常确定的。问题是我们非要用另一种作用范围极小的量子去检测它，当它随机的发生了一次作用，我们就认为它“位于”作用“点”上。这里面同时出现了2个错误，第一，事实上作用前和作用后它都要远大于作用“点”。第二，根本不存在作用点，那是一个作用范围，只是明显小于被检测量子的体积而已。咱举个宏观例子吧，毛泽东反围剿，其实部队是分散在苏区里的，当他发现敌军有一个孤立的队伍时，会立即集中所有兵力消灭这个队伍，之后再把部队分散开。从蒋介石的角度看，红军主力的位置是“不确定的”，只在有部队被消灭时才知道它的确切位置。宏观和微观的唯一区别，是宏观事物是真的可以分散到空间里的，而微观粒子只能通过概率来“虚拟分散”。因为概率分布是反直觉的，所以多数人不能理解，才搞出个“不确定性”。
所谓波粒二象性，其实是量子作用与“躲过”作用的两种表现。当发生作用时，量子会出现体积塌缩，故而表现为粒子性；当不发生作用时，实际是“躲”过了作用，体积发生了改变，作用范围被从体积中扣除，之后再形成新的体积，从宏观看就是波动性质，故而表现为波动性。光子的体积远大于作用范围，因而最“善于躲”，所以波动性强，粒子性弱。电子的体积远小于光子，故而不大善于躲，粒子性强，波动性弱。当物体由多个量子构成时，量子总数越多，“躲过”作用的概率越小，因而就更多的表现为粒子性，更少的表现为波动性。以往人们忽略了“不发生作用”其实是作用的另一种形式，也造成波函数塌缩，所以把波动性和粒子性割裂开来，才难于理解波粒二象性。
本文中距离，体积，空间等都是四维时空概念，而不是三维空间概念，其理由请参照相对论，不再进行论证。
量子物理学实验与哲学基础
主讲人简介　　　　安东·泽林格，维也纳大学实验物理学教授，牛津大学客座研究员，法兰西大学客座教授，奥地利科学院终身院士，奥地利物理学会主席，美国物理学会会员。　　　　全文　　　　我今天演讲的题目很大，叫做《量子物理的实验和哲学基础》。乍听起来这两者似乎没有什么关系，不过我会向你们解释我的意思的。在量子力学刚开始出现的时候，对这个理论的意义就有过相当激烈的哲学上的争论。我想推荐大家去阅读一个非常有趣的例子，因为它很激动人心，那就是波尔和爱因斯坦的对话。爱因斯坦试图保持关于这个世界的经典的观点，但波尔却说这是绝对不可能的。在他们的争论中，一个被称为Gedanken实验的问题占有显著的地位。Gedanken的意思是思想，就是说只是在头脑中进行的实验。因为当时的技术还不够发达，不可能在现实中进行这种实验。在过去的三十年中，有一个有趣的进展，那就是这种实验成为可能。在单个量子系统，对单个粒子进行的基础实验，证明了过去量子力学所做的那些奇怪的预言都是正确的。我只说两点有趣的情况，等一会我还要谈及它们。单粒子干涉，由单个粒子而不是多个粒子所形成的干涉。还有贝尔定理。贝尔定理是关于世界本质的定理，非常深奥。我说过这类实验室是在三十年前开始的，其中许多实验室靠激光技术的发展才有可能进行。进行这种实验只是出于哲学上的考虑，是为了想看一看量子力学有多么奇怪。但仅仅十年的时间，由这个目的出发，结果却使包括我在内的许多人大吃一惊，也就是说，我们自己也惊奇地发现，我们已经以这种方式为新技术的发展奠定了基础。这些新技术以诸如量子计算、量子通讯等名称而崭露头角，其基本的概念是以量子的方法来处理并传输信息。最初在三十年前，人们有了使这类实验成为可能的条件，例如，实现了一个历史上的Gedanken实验，就是在波尔和爱因斯坦的争论中出现的那个著名的Gedanken实验，所谓的双栅实验。这里是一条缝，这里是第二条缝，后面是一个观察屏。如果你从这里发射光线，它就会从两条缝中通过，在后面就形成了明暗相间的条纹。如果你知道光是一种波，那么这种明暗条纹是很容易理解的。在暗的地方，通过两条缝的光线相互抵消，在明的地方，光线相互增强。这种实验是没有任何问题的，但是当你用单个的粒子，也就是光的单个量子来进行这个实验时，就会产生一些哲学上的问题。例如，粒子会通过这两条缝的哪一条，或者当这个粒子通过某一条缝时，你怎么知道另一条缝时开着的还是关着的。如此等等。我等一会再来说这个问题。事情往往是这样，通过这个实验，又产生了一些过去的讨论中所没有想到的新实验的可能性，并以此为基础，产生了新信息技术的新观念，我们现在所做的也是在探索量子力学的现实性范围。正如你们中的一些人也许不懂得量子力学是怎么一会事，据我所知这是个普遍现象。　　　　量子物理学是德国物理学家麦克斯·普朗克于1900年在柏林提出的。他为了解释某些光学现象，不得不设想光是由量子所组成的，也就是单个的粒子，而且量子是不可分的。我想提一下，量子力学现在已经成为许多现代高科技的基础。例如激光，如果不靠量子物理学是无法理解激光的，这是激光系统，也不可能理解半导体，所以说计算机也来自于量子力学。如果没有量子力学也不可能理解磁性，而且量子力学还可以解释某些化学现象，所以这是一个普遍适用的非常精确的理论。美国的诺贝尔奖获得者杰克·斯坦博格曾经估计，可能在当代的经济中，三分之一的国民产值都以某种方式来自于一量子力学为基础的高科技。那么问题在哪里呢？理查德·费曼很好地表述了这个问题：“我认为我可以肯定地说，现在没有人理解量子力学”。理查德·费曼是有资格这么说的，因为他曾因发明了一个量子物理学的公式而获得诺贝尔奖，所以他知道自己在说什么。同样地，还有一个人说：“这个理论非常精确，难以置信地精确，并具有难以置信的数学之美，但是荒谬之极”。而说这话的人也是一位著名的物理学家，他就是罗杰·彭罗斯。你们也许读过他的书，对他有所了解。所以只有那些搞实验的人才对量子力学的意义感到满意。　　　　我想说一下，第一个批评量子力学新理论的人是阿尔伯特·爱因斯坦。在1909年他就开始批评量子力学了，这是很早了。因为在薛定锷和海森堡提出新的量子理论之前，他就是少数几个使用量子力学的人之一，他本身就置身于量子力学的研究之中。他在哥本哈根举行的德国物理学大会上表示，他对量子力学所表现出的新的随机性感觉很不舒服。我们所说的随机性是指单个事件的随机性，但是量子力学中的随机性与经典物理学中或日常生活中的随机性相比，具有新的性质。我们知道在量子力学中，随即事件不但是没有原因的，而且连隐藏在背后的原因也没有，没有那种虽然我们不知道，但大自然却可能知道的原因。没有！在量子力学中，偶然事件连哪怕是隐蔽的原因也没有。这就是量子力学使爱因斯坦不舒服的原因之一。我想提一下，现在量子力学的情况时，对它有很多种解释。应该说在谈到量子力学时，有两个不同层次的解释。一个层次是形式上的解释，即数学公式以及其如何与实验结合，在这方面没有什么问题。但是如果要寻求深层的解释，如果要问量子力学对理解这个世界有何意义，它有什么意义吗？这是人们可能要问的问题，那么在物理界就有很多分歧了。所谓的哥本哈根解释，有时也被称为正统的解释，直接了当地说，对量子体系赋予性质时要特别小心，只有在极少数的情况下才可以这么做。多个世界的解释在对量子力学进行衡量时要表现出多个假设的世界，即使没有其他毛病，这至少也是一种不经济的解释。还有其他一些解释，我就不详加讨论了。以我之见，我认为在深层次上至今还没有什么理解。　　　　让我们再回到实验上，我们再来讨论一下双栅干涉实验。我在前面说过，如果我们从左面这里发射光线，通过这两条缝，就形成了这种干涉条纹，由于波的干涉而形成明暗交替。问题是，我们通过普朗克知道了光是由粒子组成的，那么就似乎应该问这么一个问题，一个单个的粒子会穿过那条缝，然后会出现什么情况？因为最后的图形毕竟是由许多单个的粒子组成的。爱因斯坦试图证明，可以知道粒子是从那条缝中通过的，而且如果收集许多的粒子，就会形成这种图形。但是波尔已经证明他错了。这是给实验者提出的问题，实验者对这种实验做何反应呢？我要说明一点，这种实验目前已经用多种放射性物质做过了，许多种粒子，而不仅仅是光线。　　　　我们三年前做了另一个实验，直到，今天是星期几？今天是星期三，直到五天前才完成，这是个世界纪录。我们得到了一些更好的结果。这是用碳60和碳70分子做的，这是在1985年发现的著名的富勒烯。我们实验的主要目的是显示生物分子的量子干涉。我们要做的是显示很大的分子在这种双栅实验中所形成的量子干涉，使分子尽可能地像生物分子那么大，为什么？理由很简单。如果你与生物学家交谈，就会知道目前生物学的观念是量子物理只是在化学中起一点作用，我们或多或少地还是经典的机械。当我们解释，比如大脑机能时，使用经典物理的方式。这虽然似乎是很合理的观点，但是却一点没得到证实，而且我们身体的一些机能也说明这种观点是错误的。为了证明这是错误的，就需要与生物学家合作，而且要学会使用同一种语言。因为语言差别很大，进行这种讨论的方法之一，是证明量子现象在正常状态下的生物分子中确实存在，而不是在人造的环境中。我们得到的第一个结果，是普啉产生的。它是一种相当复杂的分子，有四个耳状结构的扁平的分子，其原子数是六百，所以很重。它是血红蛋白的重要组成分子，是许多重要生物物质中的核心分子。我们用这种分子同样能形成干涉图形，与碳的性质一样。我想说一下，这是在三百摄氏度的温度下形成的，所以说温度很高，不是太低。我们用的下一种物质是胰岛素，大家知道它对调节人体内糖的转运非常重要。另外，它的原子数是六千，比富勒烯大十倍。下一个是小的纳米晶体，可以制成不同的大小，所以我们很容易控制它的质量。另一种很有意思的东西是这种被称为GFP绿色荧光蛋白的蛋白质，原子数是两万七千，能发出很纯净漂亮的光，所以用起来很有意思。我们还想要用这种东西形成量子干涉，就是用活的细胞，它很大很重，目前对此还没有什么办法，但是我们还是想试一试。基于我们目前的实验，我们有可能用至少有一千万原子数的物质形成量子干涉，这相当于小的病毒的质量。最大的问题是实验操作上的问题，如何使病毒或分子形成一条直线，并且一个一个地检测它们等等诸如此类的问题。有很多问题以前从没有人涉及，所以我们必须要自己想办法，但我们对此很乐观。我们从中所了解到的是，量子现象的有效性并不是严格地局限于微观世界，不是局限于很小的东西。大于小的区别并不是量子与经典的区别，这完全是两码事。纽约著名漫画加查尔斯·亚当斯曾画了一张关于双栅实验的漫画，我们知道关键问题在这里，他从树的两边过去了，可就是不知道是怎么过去的。他到底是怎么过去的？他玩了些什么花招？这张画是大约五十年前在纽约发表的。　　　　现在的观点是，信息对于解释量子物理学起着至关重要的作用。如果对于粒子的路径选择有任何信息，那么就不会有干涉。人们能否知道这个信息并不重要，关键是到底有没有这种信息的存在？另一方面，如果没有任何信息，无论你花多少钱也得不到这种信息，那么就会看到干涉。这个理论很有意思，因为干涉图形，那些条纹就包含着信息。所以你可以选择；或者知道粒子选择哪条途径；或者在干涉图形中获得信息。这说明信息在其中起着非常重要的作用。我在演讲的最后还要再谈这个问题。　　　　在我们的讨论中，另一个很重要的概念是纠缠态。对于不是学物理的人来说，有关这个物理学公式就不多作解释了。这个问题是1935年由爱因斯坦、卜朵尔斯基和罗森提出的。它与至少两个以上的，以一种非常有趣、非常密切的方式联系在一起的粒子有关。　　　　现代量子力学的创始人之一薛定锷，发展了一种量子力学理论。薛定锷在1935年称量子纠缠态为量子力学的本质，量子力学最主要的特征。他的意思是说，如果有两个系统，简单起见，这里用两个骰子表示两个系统。当你去测量时，每一个骰子都会给出一个完全随机的结果。然而，一旦你去测量一个骰子，对另一个的测量结果就被确定了。更严格地说，一旦你去测量一个粒子，另一个粒子的量子态立即就被确定了。但是在测量之前却是完全不确定的。对于像光子之类的粒子来说，我等一会还要谈这个问题，这与光的粒子，光子有关，这意味这极性是完全相关的，无论是水平的还是垂直的。爱因斯坦称纠缠态为幽灵式的超距作用。两个系统，对一个系统的测量，就能确定另一个的状态，无论它们相距多远。　　　　爱尔兰物理学家约翰·贝尔在二十世纪六十年代，对这种情况进行了研究。他试图通过一个简单明了的假设来分析这个问题。如果两个系统之间有这种完全相关，那么自然地这也是爱因斯坦提出的观点，那么自然地就可以推断，这个粒子带有一种性质，这种性质可以确定测量的结果。这种隐藏的变量性质超出了量子力学的范围。就如在色子的例子中，骰子以某种方式可以知道它要给出的点数，而我们也就可以做出自然的解释。贝尔定理说明，这种解释是不可能的，所以粒子之间的完成相关就不可能有解释。这种完全相关是基于粒子本身所具有的性质的。所以现在对于粒子的非定域性又一种说法，量子非定域性是用来描述这种情况的，也就是说一个粒子对于另一个粒子的依赖是非定域性的，这种相关是即时发生的，不是以光速发生，不是以任何速度发生，两个系统之间相关性的产生不需要任何时间间隔。有的情况很有意思，当你考虑两个以上的例子时，情况就特别有趣。例如三个粒子，被称为三个量子位，可以形成一个纠缠态，就会产生这种情形。在这种情况下，就出现了一种被称为局域现实的概念，就是说系统的性质是在局域确定的。　　　　现在我来谈谈关于应用的问题，量子理论不仅仅是学术研究，它不仅仅是我们理解世界的一种有趣方式，它也对信息处理提供了许多有趣的新概念。一个就是量子计算机。世界各地都有许多研制量子计算机计划，我知道中国也有。我不想详细地谈有关的具体的硬件，也就是说，它到底是什么样的？因为今天还没有人知道，完全处于想象阶段。人们在尝试各种不同的途径，基本的概念是必需要有一个中央处理器，我借用一个著名的电脑芯片公司的名字，称之为“昆腾”。基本的概念是我们可以用量子叠加的方式来处理信息。例如，如果要计算开平方，我们可以把数字4和9，以量子叠加态的方式同时输入“昆腾”，那么量子计算机，或用物理术语来说，一种大量的纠缠状态，量子计算机就会计算出结果。不是一个一个地计算，算完一个再算另一个，而是以叠加态来计算，就如这个最简单的例子，我们就可以得到以量子叠加态的形式输出的结果，2和3。现在人们对于量子计算有各种各样的说法。我个人觉得，大家知道计算机方面有一种趋势，就是计算机变得越来越小，其元件如晶体管等等处理信息所用的电子越来越少，如果照目前的情况发展下去，就会达到量子水平。无论在哪里，这也可能需要二十年的时间。所以说有趣的是，一方面可以从上面开始，越来越小，一步一步发展到子水平，另一方面，量子力学可以从下向上发展，制造出量子计算机。这种情况很不寻常，使我们对未来非常乐观。但是还需要时间，我个人的估计是，至少需要二十年才有可能制造出量子计算机，不过在座的每个人都可能一举成名。如果你有发明量子计算机的好的想法，而且如果你的想法行之有效，你会马上世界闻名。好想法确实是非常幸运，非常重要的。
下面我要把我讨论的重点放在量子通讯上，因为量子通讯是最早在实验上有所进展的。量子通讯有许多用途，最早得到发展的是量子密码，在此我不想提量子密度编码，这样就会扯得太远。可能最令人激动的一种用途是量子远距传物。量子密码是一种对信息进行编码方法，其安全性是由自然规律来保证的，不依赖于实验者的技巧。　　　　我现在就来介绍量子密码。量子密码最基本的思想是，人们无法在不破坏或改变量子的状态的情况下测量量子。所以当一个无权知道某种信息的人想要窃取信时，就很容易被发现，这是经常被用于实验的一些原则。我想提一下，在量子密码中有两种基本的观点：一种是使用口令，另一种是使用纠缠态。我的观点是，使用纠缠态的方法是未来发展的方向，但其要想有充分的发展却需要更长的时间，我等一会再说它。这是我们在2000年所做的实验，基本的思路是什么呢？基本的思路是有一个处于纠缠态的量子源，我们用的是纠缠态的光子对两个光子进行测量。在我们的实验中，它们的极性是纠缠态的，就有这种情况。我们假设极性是以这种方式处于纠缠态的，即如果被测量的话，两个极性是相等的。但是当实验还没有进行时，光子是没有极性的。我们所做的是向这里发射一个光子，向这里也发射一个光子，这里是测量站。在两边我们测量光子的极性，这是极化器，这也是极化器产生两个结果，一个正的，一个负的。每一边的结果都是完全随机的，这种情况没有任何内在原因。对于发射的具体的每一时光子来说，可以得到一个正的，一个负的，但是如果测量极化器，在平行方向上两边的数量是一样的。所以如果你重复地用许多对光子做实验，就会得到两个随机的序列，两组完全相符的随机数字序列。这种随机的序列可以用来作为密钥，在以后为你想传递的信息进行编码。同时，为了种种目的，还有传统的通讯途径。　　　　我要说明，这个设计是由阿图亚格在1990年提出的，经过了将近10年才得以实施。同时有一个传统的通讯途径，也就是说在两边各有一台计算机，以交流一些信息。例如，在何时双方都接收到了一个粒子，而且为了保证信息不被别人获得，阿丽丝和鲍勃还采用了一些有趣的方法。就是说，他们不仅以一个方向来测量极性，如垂直方向，而且还会偏转45度，他们进行随机的变换，不受对方影响，在两个方向上随机变换。所以，很显然只有在他们碰巧变换到同一方向上时，两边才能接收到同样的粒子数。所以他们之间必须有交流，在何时他们采取的是哪个方向，而把他们不在同一方向时的结果忽略。进一步地，他们还通过选择检查其中的某些数字是否是相同的来避免泄密。一个小的数字集合，看看它们是否一样？因为任何人要窃密都会破坏它们的完全相关。这是两个密钥，这是原来的信息，这是个非常著名的人像，大约这么高的人像，是在离维也纳不远的地方发现的，有两万五千年的历史了，是最早的人像之一。我想告诉你们，我们为什么选择这个人像？原因是我们想要一种表现和平的东西。我们不想用任何象征战争的东西或诸如此类的东西，任何能用于军事上的东西。我顺便还想说一下，显然量子密码的主要的潜在用途是在银行和工业方面，而不是在军事方面。我们所做的是生成这两个密钥。　　　　这是一种随机的图案，可以看出是完全随机的。这是用图形所表现的大量的随机序列，在我们实验中大约是六万比特。要知道这两个密钥是在两边同时产生的，这很重要。在常规的密码中，你必需把密钥由A处传至B处，而在这里却不需要传递，它们在两个地方同时生成，所以就不存在安全传递方面的问题。可以看出两个密钥是一样的，所以要做的就是以某种特定的数字方式把这两个图形结合，就会产生这种图像。这个图像也是完全随机的，因为密钥是随机的，所以超级计算机也无法破译这种信息。但只有在密钥第一次使用时是这样的，如果使用第二次，那就失效了。如果只用一次，那么别人就无法破译这个信息。鲍勃有同样的密钥，所以就能很容易地破译密码。局限性之一在于，传递的距离只能是二十至三十公里，无论在空间中或在光纤中都是如此。所以在目前量子密码只能在大城市中应用，例如在北京的各个银行之间。但问题是如何做远距离的联系。现在来说一点关于未来的事，我们现在要做的另一个实验是在多瑙河两岸建立一个量子通道。大家知道维也纳位于多瑙河畔，在多瑙河下面用开关管铺设了用于量子远距传输、量子密码及其他量子态情况的长途通道。我们的远期计划是在太空中建造量子光学系统。我说过量子密码的应用中存在的一个严重的问题是距离无法超过二十至三十公里，就是因为衰减和光子丢失，我们无法放大光子，这是个大问题。如果放大光子是可能的话，那就违背了量子力学的基本原理。如果要解决在地面上的两地传输问题，就要在向太空发射卫星，并在地面上的某处和太空中的某处之间建立量子联系。这是可行的。因为问题只是空气，而空气大约只有十公里的厚度，如果把大气层压缩到我们所处的这种密度的话，那它只有大约十公里的厚度，所以在这个地面站和这个卫星之间建立量子联系就很容易。同样在这个地面站和这里的卫星之间可以建立量子联系。在这种情况下有很多方法，一个简单的方法是发射一颗的卫星，这个卫星在这两点之间产生一个密钥。然后卫星在地球上空移到另一个地方，再在这两点之间产生一个密钥，那么很简单就可以使两个地面站之间产生想要的密钥。这是很直接的办法，而且切实可行。我们现在正在研究并准备很快付诸实施的另一个想法，是在这里建立第三个空间站，使与地面的两点相联系的两个卫星可以通过它进行即时的联系。这些想法所需要的是，要在卫星上配备处于纠缠态的光子源。所以我们必需要开发很小的，能放到卫星上的纠缠态光子源。这并不困难，如果一切进展顺利的话，这也不过是只有几克重的物质。所以我们期望在最近几年内就能够看到这种结果。　　　　现在我再回到哲学问题上，我们从开始的哲学问题，然后到实验，然后到技术应用，绕了一大圈，现在又回到了哲学问题上。首先量子力学是非常正确的，问题是这意味着什么。我在这里简单地谈一下我们对此的理解。实话说，我们的理解可能是错误的，我随时愿意承认这点，其他人可能有不同的理解。最基本的思想是，信息是量子力学的中心概念。所以，量子力学并不是关于现实的，而且关于信息的，关于知识的。我引用一些话来说明这点，例如玻尔说，无论量子现象超出经典的物理学的解释有多远，但是对任何事情的描述，都必需用经典的术语来表达。经典的术语是指逻辑的陈述，即一个判断是正确的，还是错误的。这是经典的信息。玻尔还有一段我非常喜欢的，但更加极端的话，并没有什么量子世界，只有一个抽象的量子物理学的描述。认为物理学的任务是去发现自然究竟是怎么样的想法是错误的。物理学只有关于我们对自然能做何描述。这也是哲学家们很久以前就告诉过我们的。就是说人们根本不可能判断自然到底是什么？我们只能讨论如何来描述自然。现在对一个很老的问题有一种简单的回答，这个问题是由美国著名的物理学家和生物学家韦勒提出来的。即世界为什么表现出是量子化的，最简单的理由是什么？暂且不管它，我说说这个理由。　　　　以我们的观点来看，如果假定信息是最基本的概念，这里有一个理由，我一会儿就说。既然信息是最基本的概念，那么当我们描述某种情况时，某个系统时，就必需做判断，就必需使用逻辑的前提，你只能用一个前提，二个前提，三个前提等等。你不能用一点五个前提，所以在计算机化的情况下，你只能用一、二、三、四、五个比特等等。因此我们的建议是，这只是个建议，因为还有许多东西有待证明，世界表现为量子化的，是因为信息是量子化的。信息在做判断时是量子化的，所以世界就表现为量子化的。例如你们许多人都知道的，著名的薛定锷的猫谬题，如果以这种观点来看，这个问题就马上不存在了。薛定锷的猫谬题是这样的，把一只猫关在某个有致命装置的机关里面，其中有毒药，有锤子，锤子可以敲碎装毒药的瓶子。在这里面有放射性的原子，它可能发生衰变，也可能不发生衰变。如果发生了衰变，锤子就落下来，敲碎瓶子，释放毒药，猫就会死。如果不发生衰变，瓶子中的毒药就不会泄露，猫就会幸福地活着。量子力学告诉我们，经过一段时间以后，这个原子就会处于一种衰变和不衰变的叠加状态。因此，如果量子力学如人们所认为的那样是普遍适用的，那么这个猫也就处于死与活的叠加状态。这个问题经常被人们错误地表达为，量子力学预言，这只猫是处于一种既死又活的状态。以我们的观点来看，我们所能说的只不过是我们所具有的信息是这样的。因为并没有客观的方式来说明猫是死是活，所以不能说。我们对现实无法下判断，只能对我们的知识下判断。我们的知识说，两种结果都有同样的可能性，我们对此无法区别。所以只能用叠加态来描述这种情况，我们无法独立于实验而对真实发生的情况下判断。
量子实在：生活的多重意义
翻译：潘格温
量子理论是一项科学的杰作，但物理学家至今仍不知道该如何来理解它。
一个世纪似乎还不够
整整一百年前，第一届国际物理学会议在比利时布鲁塞尔举行。会议的议题是讨论如何认识新奇的量子理论并把它同我们的日常生活经验联系起来，以期给我们一个对世界清晰自洽的描述。
然而，这个问题现在依然困扰着物理学家。微观粒子所具有的一些性质实在是出乎寻常，比如原子和分子就具有可以在不同地方同时出现的神奇能力，可以同时顺时针和逆时针旋转，或者即使相隔半个宇宙也可瞬间影响到对方。问题是，我们人也是分子和原子组成的，为什么我们就没有上述性质呢？“量子力学的应用立足于何处？”牛津大学的科学哲学家哈维?布朗这样问道。
尽管最终答案还未出现，人类探寻的努力还是有回报的。比如，一个已经引起高科技产业和情报机构注意的全新领域已经诞生。这就是量子信息学。量子信息学可以让我们从一个崭新的角度来探索物理终极理论，它或许还可以告诉我们宇宙的起源。对于一个被量子理论的怀疑者——阿尔伯特?爱因斯坦——嗤之为让优秀物理学家沉睡不醒的“柔软枕头”的理论来说，这已经算是硕果颇丰了。
出乎爱因斯坦所料，量子理论如今已经成为一项杰作。迄今尚无实验与量子理论所做的预言相抵触，并且人们相信它可以在微观尺度上很好地描述宇宙规律。这就导致了最后一个问题：量子理论意味着什么？
物理学家是用“诠释”——一种和实验完全相符的对量子理论本质的哲学思考，来试着回答这个问题的。“现在我们有一大堆诠释。”在牛津大学和同时任职的弗拉托克?维德勒如是说。
没有一种科学理论可以像量子力学这样可以从这么多角度来理解。为什么会有这样的情况？这么多的诠释中有没有一种可以胜过其他的？
举个现在被称为哥本哈根诠释的量子论诠释作为例子，它是由丹麦物理学家尼尔斯?波尔提出的。该诠释的一个观点是说，任何不通过测量来谈论电子在原子中的位置的尝试都是无意义的。只有当我们用一个非量子的或“经典的”仪器去观察的时候，它才会显示出我们称之为物理性质的属性，进而才会成为现实的一部分。
接着我们还有“多世界诠释”，在该体系中量子奇异性可以通过任何事物在无数平行宇宙的多重存在性得到解释。也许你更喜好“德布罗意-玻姆诠释”，在这里量子理论被认为是不完备的：我们还缺少一些隐藏属性，如果知道它们，我们就能理解所有东西。
还有许多其他的诠释，比如吉亚尔迪-里米尼-韦伯诠释，交易诠释（这其中有逆时间而行的粒子），罗杰?彭罗斯的引力诱导坍缩诠释，模态诠释……在过去的一百年里，量子世界已经变得拥挤而热闹。
撇开这些熙攘热闹的景象，对大多数物理学家来说，只有少数解释至关重要。
美妙的哥本哈根
最受欢迎的诠释莫过于波尔的哥本哈根诠释了。它之所以受欢迎，是得益于大多数物理学家不想费神去考虑哲学问题。类似于“到底什么构成了测量”或者“为什么它可能导致现实的改变”这样的问题是可以被忽略的——物理学家只想从量子理论中得到有用的结论。
这就是为什么被不加怀疑而使用的哥本哈根诠释有时也被叫做“闭嘴，乖乖计算”诠释。“考虑到大多数物理学家只是想做计算并将所得结果应用于实际，他们中的绝大多数都是站在‘闭嘴，乖乖计算’这一边的。”维德勒说。
然而这种方式也有不足之处。首先它不会告诉我们任何关于实在的根本性质。那需要通过去寻找量子理论可能失效的地方来获得，而不是成功的地方。)“如果真要有什么新的理论出现的话，我不认为它会来自大多数物理学家工作的固体物理学领域。” 维德勒说。
其次，作茧自缚式的研究也意味着不大可能出现量子理论的新的应用。我们对量子理论可以采取的多方面的视角正是新想法产生的催化剂。“如果你正在解决不同的问题，那么用不同的诠释来思考会有好处。” 维德勒说。
没有其他的领域能比量子信息学更明显地表明这一点了。“如果人们没有担忧过量子物理的基础，量子信息学这个领域甚至不会存在。”奥地利维也纳大学的安东?蔡林格说。
这个领域的核心是量子纠缠现象——一部分粒子的性质的信息被全体粒子所共有。这就导致了被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”，即测量一个粒子的性质会瞬间影响到另一个和它纠缠的同伴的性质，不管它们之间距离有多远。
当纠缠现象第一次在量子理论的方程中被发现时，它被当作过于奇怪的想法，以至于爱尔兰物理学家约翰?贝尔创造了一个思想实验来表明纠缠现象无法在真实世界中显现。而当真的可以做出这个实验真的之后，它证明了贝尔是错的，并且告诉物理学家有关量子测量的大量细节。它还为量子计算奠定了基础，通过量子计算，以前对粒子进行成千上万的并行测量才能得到的结果，现在单个的测量就可以告诉你答案。此外的应用还有量子密码学，通过利用量子测量的特殊性质来保护信息安全。
不难理解，所有这些技术吸引了政府和渴望最高端技术的工业界的关注——同时防止它们落入敌手。
然而物理学家更感兴趣的是这些现象可以告诉我们哪些自然界的本质规律。量子信息实验暗含的一个结论是说微观粒子包含的信息是实在的根源。
哥本哈根诠释的支持者诸如蔡林格，把量子系统看作信息的载体，而用经典仪器进行的测量不过是记录和显示系统所包含的信息的过程。“测量是在更新信息。”蔡林格说。这个把信息作为实在的基本组成的新观点导致了有人猜测宇宙本身或许就是。
尽管哥本哈根诠释在大踏步前进，仍然有不少物理学家盯着它的弱点不放。这在很大程度上是由于哥本哈根诠释要求微观量子系统和对它的测量的经典仪器或观察者，二者必须人为区分开。
例如，维德勒曾经探寻过量子力学在生物中所扮演的角色：细胞中各种各样的过程和机制本质上都是量子的，比如光和作用和光线感知系统。“我们发现世界上越来越多的东西可以用量子力学来描述——我并不认为在‘量子’和‘经典’之间有明确的界限。”他说。
以宇宙的尺度来考虑事物的本性也给哥本哈根诠释的批评者提供了弹药。如果经典观察者的测量过程对于创造我们观察到的实在是必不可少的，那么是谁的观测使得现有宇宙得以存在？“你确实需要一个在系统外的观察者才能让哥本哈根诠释是合理的——但根据定义，宇宙外没有任何东西。”布朗说。
这就是为什么，布朗说，宇宙学家更倾向于赞同由普林斯顿的物理学家休?埃弗里特在上世纪50年代晚期创立的诠释。他的“多世界诠释”宣称实在并不受限于测量概念。
作为替代的是，量子系统固有的无限可能性在它们自身的宇宙各自显现。大卫?多伊奇，牛津大学的物理学家并曾经为第一台量子计算机拟定蓝图，说他现在只能用平行宇宙的概念来考虑计算机的运行。对他来说，其他的诠释都是无意义的。
并不是说多世界诠释就没有受到批评——事实恰恰相反。新泽西罗格斯大学的科学哲学家蒂姆?莫德林很赞同放弃把测量这一概念当作一个特殊过程。但同时，他也不相信多世界诠释可以提供一个很好的框架来解释为什么一些量子结果要比其他的更有可能出现。
当量子理论预言一个测量的结果出现的可能性要高十倍于另一个，反复的实验可以证明这一点。依照莫德林所说，多世界诠释认为由于世界的多重性，所有的可能都会发生，但它并没有解释为什么观察者看到的总是（通过计算算出的）最可能出现的结果。“这里有个深层问题需要解决。”他说。
多伊奇说这些问题在这一两年内已经被解决。“埃弗里特处理概率的方式是有缺陷的，但这几年里多世界诠释的理论家们已经清除掉了这些缺陷——问题已经解决了。”他说。
然而多伊奇的论证太玄奥了以至于并不是每个人都承认他的说法。更难回答的问题还有被多世界诠释支持者称为“怀疑眼神的反对”。多世界诠释一个明显的推论是说宇宙中有很多你的复制品——比如，猫王现在仍然在另一个宇宙中的拉斯维加斯进行表演。很少有人能接受这种想法。
这个问题只有靠时间来解决了，布朗认为。“人们普遍难以接受存在许多你和其他人的复制品这种想法，”他说，“但这只是人们能否逐渐习惯的问题。”
多伊奇认为当量子世界奇怪方面可以用到现实技术中时，人们将能接受多世界的概念。一旦量子计算机可以实现在同一时间在不同的状态来处理任务，我们将不会认为这些多重的世界不是物理层面的事实。“到时候人们将会很难坚持说多世界的想法只是嘴上说说而已。” 多伊奇说。
他和布朗都宣称多世界的概念已经得到宇宙学家的支持。来自弦论、宇宙学和观测天文学的论证已经让宇宙学家猜测我们生活在多重的宇宙中。去年，加州大学圣克鲁兹分校的安东尼?阿奎尔，麻省理工的马克斯?蒂格马克以及哈佛大学的大卫?莱泽完成了把宇宙学和多世界的想法联系起来的大致方案。但多世界诠释并不是引起宇宙学家注意的唯一的诠释。在2008年，伦敦帝国理工的安东尼?瓦伦蒂尼指出在大爆炸之后就充满宇宙的宇宙微波背景辐射或许能支持德布罗意-玻姆诠释。在这个方案下，微观粒子具有未被发现的被称为“隐变量”的性质。
这个诠释背后的思想是通过把这些隐变量考虑进去就可以解释量子世界的奇异行为，而这些隐变量会在宇宙微波背景辐射的一些细节处留下踪迹。瓦伦蒂尼说隐变量理论可以比标准的量子力学更好地符合已观测到的宇宙微波背景辐射的结构。
尽管这是个漂亮的想法，但仍然没有确凿的证据可以证明这个理论会大有作为。另外，如果真的观测到宇宙微波背景辐射出乎意料的结果，这也不能作为瓦伦蒂尼假说的证据。维德勒认为：任何诠释都可以声称早期宇宙的环境会导致出人意料的结果。
“我们正陷入一种境地，或许我们永远也不能用实验判定埃弗里特和德布罗意-玻姆诠释的对错。”布朗承认说。但是，他补充说，也不应当因此悲观。“我想我们已经有很多显著的进展了。许多人说因为缺少能区分各种诠释的判决实验，我们什么结论也做不了。但事实上一些诠释确实比另一些要好。”
目前，布朗、多伊奇和蔡林格都不愿放弃他们各自喜欢的量子力学诠释。尽管关于量子力学到底意味着什么的争论没有结束的意思，蔡林格仍然感到高兴。
维德勒对此表示赞同。尽管他把自己放在“多世界俱乐部”里，他也承认，你选择去相信什么样的诠释在很大程度上取决于个人喜好。“在多数情况下你是不能用实验来区分这些诠释的，因此你要做的就是跟着自己的直觉走。”
物理学家们漫游于量子世界，随心所欲地选择他们喜欢的诠释，这看起来有几分不科学，但至少目前看来也没什么坏处。
量子理论已经通过它创造出的产品——比如晶体管和激光——改变了世界，并将继续改变。不同的诠释让物理学家们用不同的思想和不同的方式去做实验。如果历史可以靠得住的话，用开放的眼光来看待量子理论的意义或许可以开启物理学的另一个全新领域，维德勒说：“那就真的很令人兴奋了。”
Michael Brooks is a consultant for New Scientist
文字编辑：霍森布鲁斯
贝尔定理与量子理论哲学研究的新进展
　　量子力学为我们提供了关于世界的最一般理解，但其涵义则从量子力学诞生起就成为一个热烈争论的问题。爱因斯坦认为，必须把量子理论看作是一个基础上不完备的理论。例如它不能预言单个放射性原子嬗变的精确时间，这种不能预言只能归因于量子理论的缺陷，而不能归因于我们人类认识能力的局限性或自然界自身的非决定性。
　　这场争论旷日持久，20世纪的大物理学家几乎都参与了争论。1964年，约翰·贝尔推导出了一个以其名字命名的定理，即贝尔定理。贝尔定理表明，任何保留“定域性”的决定论理论对于彼此远离的两个粒子所作的测量都具有确定的结果。但实验已经表明，事实上得不到这样的结果。事件集之间的关联要比任何“定域”决定论理论所能容许的关联强得多。更重要的是，这种强关联精确地与量子理论所作的预言一致。令人惊奇的结果是，古典类型的定域决定论理论似乎已被彻底地排除了。不仅目前对单个粒子的嬗变不能预言，而且将来也决不会再有任何理论能对之作出预言。这一无可怀疑的结论，使许多著名物理学家和哲学家感到困惑。不但如此，贝尔定理的实验检验结果涉及到更多的哲学问题。例如，是否要求我们彻底抛弃有独立于观察者的实在，即独立实在的信念？事实上，确有人怀疑独立实在的存在。例如，康奈尔大学的量子物理学家戴维·牟民就提出“月亮在没有人看它时存在吗？”这样的问题。后来他又提出：“你今晚通过看电视能帮助你的球队吗？”
　　加利福尼亚大学伯克利分校洛伦茨实验室的著名物理学家斯塔普，与牟民持有相似的观点。他认为，意识是人类与高等生物才有的。在这些高等生物出现以前，世界把无限叠加的可能性综合起来了，不存在真实的或实在的东西，一直等到这些可能性中第一个有意识的生物出现。这时巨大的塌缩发生。在这里，他明显的是将量子力学中测量使波函数塌缩成本征值的思想应用于整个宇宙。斯塔普甚至明确主张放弃相对论光锥规范，要求承认单个事件之间的超光联系，并设想这种单个事件水平上的超光联系在统计水平上消失，从而保证统计水平上所观察到的定域因果结构和洛伦茨不变性，从而危及爱因斯坦的狭义相对论。
　　普林斯顿大学物理学家惠勒根据他的“延迟选择效应”实验，即光呈现波动性还是粒子性，我们事先并不能确定，只有在我们作出了实验安排，被观察或记录下来时，才最终被确定。他由此推到整个宇宙，认为“整体宇宙是参与者的宇宙”，“观察参与者把有形实在赋予当前的宇宙，并追溯到宇宙的起源”。
　　这些作者在贝尔定理实验检验结果基础上尖锐地向我们提出这样的问题：我们的科学理论究竟是否是对世界的真的描述？这是在新科学成果的基础上向科学实在论提出的挑战。
　　普林斯顿大学科学哲学教授范弗拉森肯定地说，贝尔定理实验遭到破坏告诉我们：科学实在论是成问题的。因为，如果科学实在论在微观层次上失效，那么它当然不可能普遍有效了；另一位物理学家阿舍·佩里斯在《爱因斯坦——哥德尔——玻尔》为题的挑战性文章中强调：要想给物理理论中的实在论注血打气的任何企图都将注定导致矛盾。
　　还有一个更有兴趣的哲学问题，涉及到量子现象的经验合适性、解释和理解的关系问题。例如，我们可以问：一个与实在世界的现象相符合的理论究竟需要哪些必不可少的要素，这些要素在这一理论中是彼此相容的。佩里斯和舒里克构思了一个三角形，其中包含了决定论、可证实性和普遍性这样三个“希望”。然而，他们论证说：没有一个理论，甚至在原则上能同时满足这三个要求。
　　总之，量子理论研究的进展提出了我们所面临的一系列新的哲学问题，它们都与本体论与认识论密切联系着。1975年贝尔就量子理论关于我们世界的理解作了这样的思考：关于量子测量理论的连续争论，不是在简单的数学处理结果不一致的人们之间的争论，也不是在关于测量任何复杂可观察量实际实践的不同思想的人们之间的争论。这场争论是在不同程度地关心看待下述事实之间的人们之间的争论，即“只要波包缩扁是一个本质的组成部分，并且只要我们不能精确地知道怎样从薛定谔方程获得它，那么，我们就决不会有一种关于最基本物理理论的精确而明确的表述”。
　　出于以上的背景，美国那曲丹大学的著名物理学家詹姆士·T·库欣教授与该校科学史和科学哲学课程中心主任、著名哲学家厄南·麦克马林教授于1989年合作编辑了题为《量子理论的哲学涵义：对贝尔定理的沉思》一书。它是由1987年10月在那曲丹大学举行的题为“量子理论的哲学教益”的讨论会提交的论文编辑成册的。书中各篇均由站在当代前沿的科学家和哲学家所写，其中包括：
　　J·T·库欣的《背景短论》。作为全书的导论，简明扼要地回顾了量子论发展的几个历史阶段；阐明了贝尔定理的实质；区分了几个关键性概念，包括实在、决定论、因果性、定域性和可分离性；最后论述了哲学的涵义，并对牟民、斯塔普、范弗拉森和麦克马林等人的主张作了评论。波士顿大学物理学家与科学哲学家A·西莫尼的论文《探求一种能协调微观物理学知识的世界观》。其中讨论了四个方面的问题：①自然科学对世界观的贡献；②量子力学的形而上学涵义；③波包缩扁与量子力学随机变量；④心身问题。这位参与首次检验贝尔定理实验设计的著名科学家在文章中指出，20世纪是形而上学的黄金时代，可以与公元前4世纪形而上学兴盛时代相媲美。他认为，这是由四个重要因素促成的：①实证论向形而上学提出了挑战，但这种挑战也刺激了一些哲学家作细致的建构工作，如王浩教授在《超越分析哲学》一书中关于形而上学的评论；②由于使用了假设演绎方法，而使形而上学方法论大大扩展了；③自然科学中有关研究的结果使假设演绎法特别地富有成效；④现象论研究已提供了净化日常经验的报告，这与形而上学有关。西莫尼认为要在上述丰富成果基础上提出实验形而上学的意义，并探讨量子力学的形而上学涵义。
　　康奈尔大学物理教授F·戴维·牟民是一位著名的反实在论者，他的《月亮在不看它时就不存在》的论文被译成中文发表后，立即在中国物理哲学界引起了反响。他在这本书中的论文《你今晚在看电视时能帮助你的棒球队赢得胜利吗？》已译成中文，有六条曾以《量子奇迹浅说》为题刊登在1981年第1期《自然科学哲学问题》丛刊上，文中讲了许多奇迹般的实验结果，并且再次断言：“月亮在无人看它时肯定不存在。”
　　印第安那大学科学史和科学哲学系教授林达·韦塞耳斯的论文，题目是《世界所不是的方式：贝尔定理迫使我们放弃了什么？》。他认为，贝尔定理的实验结果和哲学分析告诉我们，确实需要有一个与传统的物理客体模型全然不同的新模型。量子力学迫使我们放弃经典自然观，最基本的物理过程是随机的、不决定的；不仅如此，贝尔不等式检验表明，量子系统的演变是完全非决定论的，因而，我们必须放弃决定论。贝尔定理还告诉我们，传统模型并不满足自然界的所有客体。这并不意味着传统观点在自然界完全失效，但它确实给量子力学的实在论诠释“提出了棘手的问题”。
　　普林斯顿大学科学哲学家范弗拉森的论文《实在论面前的险石：贝尔定理的认识论涵义》。该文曾发表于1982年的《综合》杂志上，这次收进本书，是作为反实在论阵营中的一种代表性观点。范弗拉森并不一般的反科学实在论，他是向实在论提出质疑，认为我们不能从可观察到的实体来推断不可观察的东西。因此，他认为既然科学实在论在微观领域也已无能为力，那么，科学实在论就不能普遍地有效。所以他把实在论比作意大利南方墨西拿海峡凯里布狄斯涡流对面一块危险的岩石，此石上有六个妖怪，实在论正处于严重威胁之中。此外，他强调，我们的理论预言并不涉及因果性和决定论：因为它们并不反映自然的真实图像，我们只能为资料建构一个模型，以达到理论模型的经验合适性，使所有实际现象都能适合于模型。发展因果理论的方法论战略也是为了达到经验合适性的目的。
　　此外，为数不少的物理学家和科学哲学家从贝尔定理的实验检验结果得出了本体论的整体论结论，从而维护实在论。在伯克利加州大学劳伦斯实验室工作的物理学家亨利·P·斯塔普，在题为《量子非定域性和对自然的描述》一文中提出，自然界存在着“快于光速的影响”，但他不用“快于光速的传播或行进”这样的概念，是因为他认为“影响”是一种自然界本身的内在联系性。他也不用“不可分离性”和“整体性”这样的字眼，而是否定“定域性”，这可以说是一种整体论的变种。
　　伊利诺大学的保尔·特勒和肯塔基大学的唐·霍华德都坚持某种形式的整体论，目的是在坚持实在论的基础上，以解释贝尔定理的哲学涵义。
　　由15位著名物理学家和科学哲学家的论文组成的这本书，尽管对量子理论的哲学结论尚有不同的主张，其间还有不少的争论。但有一点是共同的，那就是：我们决不会返回到牛顿世界的那张安乐椅上去，在那里妄谈世界上发生的每件事都是可预言的，在这一处所作的测量不会影响光速所不能传递到另一处的测量结果。前一点使定域决定论陷入困境，后一点提示出宇宙是一个不可分割的整体。
　　如同世界新技术革命向我们提出的严峻挑战一样，当代自然科学的重大突破提出的深刻哲学问题，同样要求我们以紧迫感与责任感去深入地研究、思考，并对之作出科学的解答。
量子力学的哲学意义——物质的实在性存在于观察中
08:15转载自 梵境佛光最终编辑 巫峡版张弛
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 不存在一个与我们的精神世界并行的客观独立的物质世界，我们所描述的物质世界是依赖于我们的精神世界而存在的，量子之间显现的超距同谋是个体生命意识活动的综合反映。世界的实在性扎根于个体生命的感受和理解中。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 传统物理学把原子、电子等看成是实在的粒子，它们有固定的体积，占有一定大小的空间，有自己的性质和规律。无论人是否观察它们，由微观粒子构成的物质世界总是一如既往的存在着，并按自身的规律周而复始地运转。理论上，如果我们彻底掌握了物质世界的定律，并且完全知道宇宙在某一时刻的状态，便能依此语言宇宙中将要发生的每件事。这种科学宿命论的观点在研究物体热辐射时受到了挑战。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 按照传统的定律，一个热物体必须在所有的频率等同地发出电磁波（诸如无线电波、可见光或Ｘ射线）。而这意味着辐射的总能量也必须是无限的。这荒谬的结论显然与事实不符，我们知道，当加热铁块时，开始看不出它发光。随着温度不断升高，铁块变得暗红、赤红而最后成为黄白色。其他物体加热时发出的光的颜色也有类似的随温度而改变的现象。这似乎说明在不同温度下物体发出不同频率的电磁波。实际上，实验证明，在任何温度下，物体都向外发射各种频率的电磁波。只是在不同温度下发出的电磁波的能量按频率有不同的分布，所以才表现为不同的颜色。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 为了解释热物体辐射的能量在不同频率上分布的这种特征，1900年，科学家普朗克提出，只有假设物体以离散包或离散方式发射电磁辐射，才能对这些特征方式作出说明。这离散的包就是最后被称为量子的波包，每个量子具有确定的能量，波的频率越高，其能量越大。这样，在足够高的频率下，辐射单个量子所须要的能量比所得到的还要多。因此在高频下辐射被减少了，物体辐射能量的速率也变成有限了。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1905年，量子假说受到了爱因斯坦的支持，它成功地说明了光电效应。在这种效应中，光束能从金属表面置换出电子。为了解释这个过程，爱因斯坦被迫将光束看成是后来称为光子的离散的粒子流。光的这种描述似乎完全根传统的观点相冲突，按照传统的观点，光（与所有的电磁波一样）由连续的电磁波组成，它们依据著名的麦克斯韦电磁理论传播。光的波动性早在1801年就被托马斯.杨用著名的“双逢”实验予以证实。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& “双逢”实验
&然而，波粒二象性并不局限于光。当时，物理学家们也关注原子的结构。尤其是，他们为电子围绕一个核却又不发生辐射所困惑。因为从麦克斯韦电磁理论知道，沿弯曲路径运动的粒子一定会辐射电磁能，如果辐射是连续的，那么原子的轨道电子就会迅速损失能量而螺旋式地落进核内。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 1913年波尔提出：原子的电子也是量子化的，即量子化的电子可以处于某些固定的能级上而不损失能量。当电子在能量级之间跳跃时，电磁能以分离的量被释放或吸收。事实上，这些能量包就是光子。不久，人们就明白了：不仅电子，而且所有的亚原子粒子都具有类似的似波性，显然，由牛顿所表述的传统力学定律，以及麦克斯韦电磁定律，在原子和亚原子的微观世界中完全失效了，为了说明这种波粒二象性，到20世纪中期，一个新的力学体系――量子力学――由薛定谔和海森伯独立地发展起来了。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 新理论成效壮观，它很快地帮助科学家们说明了原子结构、放射性、化学键以及原子光谱的细节(包括种种电磁效应)。这个理论经过一些人的精细加工，最终导致对于核结构与核反应、固体的电性质与热学性质、超导性、某些坍缩恒星的稳定性，以及更多的未列举事例，作出了令人满意的说明。量子力学也促成了包括电子显微镜、激光器和品体管在内的实际硬件尽可能大的发展。极端灵敏的原子实验已经以令人惊讶的精确度证实了存在着徽妙的量子效应。50年来，未发现任何实验否定量子力学的预言。然而，这个以科学上史无前例的精细程度正确地描述着世界的理论，却是建立在一种深刻的与不稳定的佯谬之上。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 象光子这样的物体，既可以显示出似波性又可以展示出粒子性，使光子产生衍射和干涉图像，如同水波一样，这是光的似波性。但是，在光电效应中，光子却又如同粒子一样把电子从金属中敲出来，在这个效应中，光的粒子模型似乎更合适些。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 波动性和粒子性的共存，很快就导致了关于自然界的一些令人吃惊的结论。在双逢实验中，当把光源的强度衰减到非常小，以至于在某一时刻仅一个光子向实验装置运动。自然地，每一个光子都到达屏幕上一个确定的电点，它可以作为一个微粒被记录下来。别的光子到达别的地方，留下各自的痕迹。乍看起来，此效应似乎是随机的，但随着斑点的增多，一个有条理的由斑点组成的干涉图案就会逐渐形成。因此，每一个光子单独看起来似乎是自由的，它可以随机到达屏幕上的任意点，但当大量的光子分别先后穿过此系统时，从整体上看，所有的光子总是以几率的方式合作建立起干涉图案。好像是每个光子都知道在它之前的全部光子所经过的路径或已经形成的图案。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 现在，如果两孔之一被挡住，那么光子的行为就会戏剧性地改变了，实际上干涉图案消失了。这个干涉图案是不可能从两个只有单缝存在的装置所记录的图像的叠加中得到的。仅当两孔同时开着时，才有干涉。因此，情况似乎是每个光子以某种方式，独个地计及到开着双孔还是单孔？但是，如果它们是不可分割的粒子，它们怎能做到这一点呢？从粒子来看，每个粒子仅能从一个缝穿过，它却“知道”另一个缝的开启情况，究竟是怎么“知道”的呢？&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 之后的一系列实验都表明：在光子、电子和其他粒子的微观世界中，存在一种不确定性要素。1927年海森伯以其著名的不确定性原理量化了这种不确定性。这原理的一种表述与试图同时测量一个量子物体的位置和运动有关。为了预言一个粒子未来的位置和速度，人们必须测量它现在的位置和速度。我们的视觉系统是通过光的反射来观察物体的，显而易见的办法是将光照射到这粒子上，一部分光波被粒子散射开来，由此指定它的位置。然而，人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离――即波长更小的程度，所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在，由普朗克的量子假设，人们不能用任意少的光的量，至少要用一个光量子。这量子会扰动这个被测量的粒子，并且以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且，位置测量得越准确，所需的波长就越短，用于测量的量子的能量就越大，这样被测量的粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之，你对粒子的位置测量得越准确，你对速度的测量就越不准确，反之亦然。海森伯指出：粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量――普朗克常数。并且，这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法，也不依赖于粒子的种类。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 宏观物理世界的确定性是由微观世界的不确定性以概率的形式支持的。似乎有一种不被意识所知的整体的能力将微观量子连接为一个整体的存在，这隐藏的能力使量子向我们显现某些幽灵式的同谋和协作。只是在量子的位置和动量的关联上，向我们显现一些可把握的规律。在阿斯派克特实验中，量子的这种同谋超越了光速的限制，也可以说是超越了时空的限制。或许，量子在本质上有不为人知的更整体的存在状态，而向我们显现的只是这整体存在浮出水面的一些小岛。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 所有这一切意味着什么呢？按照波尔的观点：询问一个电子“实际”是什么的问题，是没有意义的。或者至少，当您提出这个问题时，物理学家不可能给予回答。他宣称：物理学不告诉我们世界是什么，而是告诉我们关于世界我们能够谈论什么。这意味着关于世界的本质我们不能在当前的物理学中找到答案。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 根据波尔的思想：关于宏观和微观、整体和部分之间关系的传统观念，被根本地改变了。他宣称：在你弄懂一个电子正在干什么之前，你必须指明全部实验条件。比方说你要测量什么？你的仪器是怎样组装的？所以，微观世界的量子实在无法摆脱地根宏观世界的组织缠绕在一起。换句话说，离开了同整体的关系，部分是没有意义的。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 不确定性和模糊性是量子所固有的，而不仅是我们对于它不完全感知的结果。这一点是与传统观念相违背的，我们知道许多不可预言的系统：如气候变化、股票市场等。但根据传统的观点，这些事物的不可预知性是因为我们不具有足够的信息以计算出它们的行为。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 即使在量子理论诞生100年以后的今天，大多数人对我们周围世界的理解仍然停留在传统物理学的层次上，就像量子力学问世以前大多数科学家所认为的那样：我们周围的世界是独立存在的。就是说。它是由物体（如桌子、椅子、行星、原子）组成的。这些物体就在那里存在着，不管我们观察它们与否。按照这种哲学，宇宙是这些独立存在的物体的集合，它们合在一起就构成了事物的整体。原则上，只要我们把观察事物的过程中对事物的扰动缩减到足够小的程度，那么在我们对事物的观察之前和之后，物体实际应该具有同一的或连续的动力学属性( &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 如位置、动量和能量)。于是原子和电子只不过是一些“小东西”，它们与“大东西“的差别仅在于尺度的不同，在别的方面，其实在性的地位没有本质上的不同。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 这个关于世界的图像比较符合我们通常对自然常识的理解，所以容易被人接受。爱因斯坦称它为“客观实在“，也就是说：外部事物的实在性地位并不依赖于一个有意识的个体的观察。然而恰恰是这个看似无可厚非的常识观念，波尔运用量子的哥本哈根解释的哲学向它提出了挑战。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 波尔认为：在对某个量子物体实行依此测量之前，就把一组完全的属性委归于它，那是没有意义的。比如，我们要选择测量某个量子物体的位置或是动量，则不可能在测量之前该粒子就具有这些量的特定值。如果我们决定测量位置，其结局是粒子在某处。反之，如果我们测量动量，就可以得到一个运动着的粒子。在第一种情况中，测量完成之后，粒子就不具有可知的动量属性；在后一种情况中，粒子则无定域。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 从量子波的存在状态即不确定状态中，可以测得无数的位置和动量的属性。只是测量的结果都不会超出普朗克常数的限定。因此，我们可以把量子波的状态理解为无数可确定状态的叠加。我们知道，用于测量的设备本质上也是由量子组成的量子系统，因此，在我们的测量过程中，被测量的量子波会与测量设备的量子系统进行耦合，然后缩编成具体实在的状态。一个量子波会缩编到何种具体实在的状态，则取决于测量它的测量系统。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 因此，只有在做了一次特定的测量或观察之后，我们才能有意义地谈论单个量子的物理属性。但从量子的层面，我们很难给测量系统划清一个明确的界限。因为宏观上的每一个测量设备，在量子的层面上都与其周围的物体不可分割地纠缠在一起。实际上，我们完全可以把被测量的量子物体与测量它的设备看成是一个量子系统。如此一来，观察在量子物理中所起的关键作用就会显现出来。从某种意义上说，正是我们的观察才导致量子的波态骤然塌缩和改变。这听起来就像是“精神支配物质“的思想。似乎是当实验人员观察到测量的结果时，改变了的心理状态以某种方式反馈给实验设备，从而反馈给量子系统，使其改变它的态。简言之，物理态作用改变心理状态，而心理状态又反作用于物理态。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 如果我们只是测量一组简单的动力学属性，就可以把一个单一的设备当作测量系统；但如果要准确解释某个量子的行为在天气变化中的具体作用，就必须先建立关于天气的宏观的解释。因此，虽然通过局部的行为可以预测宏观的变化，但局部必须通过整体来获得解释和意义。而整体的意义则只能以生命个体的感性为基础，由生命个体的意识来建立和把握。更进一步地推论，我们可以得出下面的结论：我们不可能通过微观粒子来理解世界的存在。对于宏观世界，我们只能通过向内探索感受和意识的本质，才能获得根本上的理解。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 整体和宏观的意义是我们意识分别和认知的结果。如果离开意识的分别，世界上也就没有同异、部分和整体的差别。因此，所谓宏观世界就是我们意识的分别和感受所形成的世界，部分依据宏观世界才能获得解释的意思就是说：象电子、光子这样的微观量子只能在我们的意识中得到解释，量子世界所隐含的整体性规律与我们的精神认知相对应。换句话说：不存在一个与我们的精神世界并行的客观独立的物质世界，我们所描述的物质世界是依赖于我们的精神世界而存在的，量子之间显现的超距同谋是个体生命意识活动的综合反映。世界的实在性扎根与个体生命的感受和理解中。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 我们在这里并不想对量子力学的哲学解释做过多的纠缠，毕竟科学界在量子力学的解释上还存在着很多分歧。但鉴于量子力学所取得的重大成就，我们完全有理由把它当作一种客观的现象。在对这些现象的观察中和思索中，我们会得到一些新的启示：比如物质世界的不确定性和非实在性；世界的整体性和不可分割性；以及意识的能动性。这些启示在我们从新建立世界观、人生观以及对真理的认识和信仰的过程中，会起到重大的作用。
发表评论：
TA的最新馆藏[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&[转]&}