任何人都可以明白的物理科普第十部门

灰尘未定 玻尔滑雪归来后，主要做了两件事：拼命说服小海改论文；拼命改自己的论文。这两项事情都相当辛苦。一个作文超烂的人，一边要改自己的作文，一边还要劝别人照自己的想法改作文，容易吗？！ 海森堡让了一步，作文揭晓了。

天才就是这样让人羡慕嫉妒恨：只讨论看得见的工具，获得矩阵力学；而讨论看不见的工具，又获得不确定性原理。上帝是你家的小时工？ 而玻尔，还在高昂图强地改自己的作文。

入我相思门，我在改作文。曾经沧海难为水，我在巫山改作文。

洛阳亲友如相问，就说我在改作文…… 和往常一样，内容改了又改，题目也换了又换，这可苦了助手克莱恩：大师，您就不能想好了再写么？干嘛一个劲儿地改？折腾来折腾去，已经完全跑题了！原来，是想写《量子论的哲学基础》，洁净利落地推出互补原理。现在倒好，改来改去，不知啥时酿成了《量子假说和量子理论的近期生长》，谬之千里啊年老，你把整个新量子论都绕进来了，互补原理只是其中一部门！你是在学人家侃物理史吗？ 其实玻尔也不想跑题的。

他是没措施。这篇作文习惯性难产，耗时太长，写着写着，发现离9月份不远了——这个月中旬，在意大利科莫，要召开国际物理学大会，纪念电池之父伏打逝世100周年，会期10天。玻尔计划在这个会上陈诉量子论的新结果。

横竖也要写一篇陈诉，恰妙手头这篇没写完——这篇都费劲，再加一篇还不要命！于是笔锋转了几转，就跑题了。玻尔认为，量子论的主体结构已经完成，他要给整个量子论一个说法。这很重要。

矩阵力学和颠簸力学建设后，新量子论有了相当乐成的运行内核，功效强大，但始终没有一套合适的理论框架，也没有基本原理。就像一支强悍的军队，已经实质上掌控了一方疆土，攻无不克，四海宾服，却没有一套科学的开国理念，没有一个有效的政府组织，全仗蛮力维生。这种场景，有点像攻陷了京城，却一时不知干点啥好的农民军。现在，终于到了收拾河山、整纲肃纪、竣事杂乱局势的时候了。

时光似箭。1927年9月11日，科莫。大会胜利召开。而玻尔，还在紧张地改作文。

直到16日，才不得不定稿。因为这天，轮到他讲演，他要读这篇陈诉。这是互补原理的首次公然亮相。在互补原理的框架下，玻尔梳理了新量子论的基本脉络，把不确定性原理、观察的离奇作用、概率解释混搭在一起，组成量子力学的理论基础，这套混搭，史称量子力学的“哥本哈根解释”。

准备了几个月，玻尔的讲演思路清晰、结构严谨、语气柔和，但大家听起来，却是字字惊雷，如坠云雾，饱受了一场思想过山车——这些新看法太奇特、太疯狂、太不行思议，个顶个的不省心！互斥又互补啊！不确定啊！概率啊！观察逆袭啊！一下子搞这么多离奇，谁受得了？！ 看看吧：物质既是粒，又是波；波是一连的，但粒是中断的，所以世界既是一连的又是中断的；波粒互斥又互补，缺一不行，但从差别时泛起；你看到的是粒还是波，取决于你怎么看；物理量这工具，你测则有，不测则没有；世界是不确定的，在我们穷追微观世界的路上，这是一道不行逾越的红线；所以它是概率的；概率和不确定性说，因果律靠不住，而不确定性和互补原理说，客观性靠不住；想知道效果？请用颠簸方程或矩阵！ 不管是谁，第一次听到这种话，都市认为说话的人神志不清。如果台上讲演的不是玻尔，台下一定会有许多物理学家联系神经病院。在物理界的一片哗然声中，量子论三大焦点原理——玻恩的概率诠释、海森堡的不确定性原理、玻尔的互补原理，携手强势登场了。

概率，是量子世界的客观体现；互补性，是量子世界的哲学框架；而不确定性，是整个量子论的焦点。这一切，都来自波粒二象性。三百年来，当波粒大战汹涌澎拜，各路英豪逐鹿正酣时，谁曾想到，势同水火，你死我活的波和粒，有朝一日竟然双剑合璧，催生了疯狂的量子巨人，尚未站稳脚跟，便摧毁了经典物理王国的基本。

这位童鞋问：说得这么热闹，有实验支持吗？ 固然有！否则的话，这个神神叨叨、无数牛人欲诛之尔后快的哥本哈根解释，早就灰飞烟灭了！实验名叫“单电子双缝实验”。经由N次的波衍射、干预干与实验，咱俩已经知道，衍射、干预干与的发生，跟波长与缝的宽度、缝的间距，有密切的关系。由于电子波长太短，想让它发生衍射和干预干与，它所通过的缝宽、缝间距必须十分微小才行。前面提到过，也是在1927年，戴维逊、小汤姆逊搞成了电子衍射实验。

他们使用的金属晶格，奋斗了一年多时间，只获得了衍射图像——也就是只解决了缝宽的问题。而干预干与，不仅需要合适的缝宽，还需要缝间距合适的双缝，可见，想要获得电子的双缝干预干与图像，是有多灾。固然，除了尺寸问题，另有许多技术难题，例如说，你怎么保证每次只发射一个电子？等等。

所以，这个实验一搞就是几十年，直到2013年，才算完成了全套行动。为了验证哥本哈根解释的预言，全套行动包罗： 1.让单电子过双缝，看它怎么过，已往后会怎么样。2.两缝任意开关，看电子的反映。3.监控某缝，看看电子究竟走的是哪条。

实验生长的或许历程：二十世纪60年月初，实现了电子束的疑似双缝干预干与；70年月中期到80年月末，用电子双棱镜取代双缝，取得了单电子双缝干预干与的统计效果；2008年，使用晶体层间距，实现了第一个真正双缝, 但不能随意开关双缝；2013年，完成整套划定行动。历程太琐碎，就不细说了。可是为了满足咱俩的好奇心，聊两个技术问题： 足够细微的缝宽、缝间距，是使用晶体的层间距实现的。晶体的原子排列够规则，间距也够小。

电子发射，还不能做到像手枪那样，把子弹一发一发打出去。可是，可以淘汰发射量，就像机枪那样，虽然子弹也是连发，但分得出先后，而不是像水枪喷水那样，无数水分子一泻而出，搞不清谁是谁。这样，在发射的距离时间内，只要保证屏上只能吸收到一个电子，就OK了。吸收方面的技术难题，包罗吸收屏的感应（电子能量的检测）、准确计时等等，就不细说了。

对了，实验中，电子的速度或许是12000公里/秒。由于实验设备高端大气上档次，所以，现在海内还做不了。不外，在外洋一些高端实验室，这个实验是想做就做，立等可做，可随便重复。所以，实验效果相当靠谱。

下面，轮到咱俩做这个实验了。整套实验设备虽然相当的高端，但基本原理，跟托马斯·杨当初玩儿的差不多：电子经由双缝，投射到吸收屏上，Over。

整个实验历程，咱俩相当熟悉。下面做个经典的实验，就当热身温习： 一束电子，经由单缝，投射到屏上，会怎么样呢？我们知道，屏上一定会泛起衍射图像。这个实验，就是戴维逊和小汤姆逊抢挖的那座金矿：电子衍射实验；那么，电子还是那束电子，经由双缝，投到吸收屏上，又会如何样呢？我们知道，被双缝衍射后的两束电子，相互干预干与，一定会泛起那熟悉的、漂亮的干预干与条纹。这说明，电子真的是波。

实际上，电子是波这件事，已经被“直接观察”证明。1993年5月，美国人克罗米（M.F.Crommie）和他的同事，在4K温度下，用电子束，把铜外貌的铁原子排列成一个圆圈，这个圈很小，只用了48个铁原子，半径才7.13纳米（10亿分之7.13米），铁原子之间的距离，只有0.95纳米。所以，这个圈有一个很酷的名字，叫“量子围栏”。

它能围住铜外貌的电子。围栏里，可以观察到“同心圆柱状驻波”——它就是传说中的电子。

电子围栏OK，热身完毕。现在，我们要搞的是，单电子双缝实验。

朝双缝发射一个单电子，在吸收屏上，会泛起什么？ 对不起，让大家失望了，是一个小点。没错，是个小点，而不是一滩模糊的“波晕”。小点，这事儿，只有“粒”才干得出来。

看来，电子又变回了“粒”！那，为什么一束电子打上去，就能瞥见条纹呢？ 为了看清楚条纹是怎样炼成的，我们一个一个电子发射，一直发，一直发……发现，电子并不总是打在同一个地方，而是弄获得处都有——您不是国足吧？照这样下去，吸收屏上的每一处，似乎都有可能打到。不外，随着电子越打越多，你会发现，虽然每一处都可能被打到，但有的地方多，有的地方少，疏密有致，打着打着，图像就逐步显现出来了——谁人干预干与条纹神一般地浮现在屏上！原来，干预干与条纹，是由无数小点组成的！打得多的地方亮，打得少的地方暗。

这说明，电子还真是根据“概率”落脚的！虽然不知道它一定落在哪儿，但可以算出，它落在各点的概率是几多！这一轮实验，得出两个结论：1.电子行为，果真是概率的；2.至少从显示屏上小点来看，电子本质上还是粒啊！ But，等等，同志们，似乎有点差池劲：电子束穿过双缝，被衍射成两束扩散的电子，相互干预干与，搞出条纹，这很好明白。可是，现在，咱俩每次只发射一枚电子。

单电子出发后，发现前面有两条缝，它会怎么过？要过，只能过其中一条缝，顶多发生衍射，它不会发生干预干与，干预干与这件事，从来都是团队互助，它一个电子，孤孑立单的，跟谁干预干与去？以此类推，不管哪个电子，单独上路，它只能通过其中一条缝到达吸收屏，是吧？所以，单电子双缝实验，屏上应该泛起两个差不多的衍射图像才对，怎么会泛起干预干与条纹呢？！ 可是，屏上偏偏就泛起了干预干与条纹！问题出在哪儿？适才的分析，思路清晰，逻辑严谨，高屋建瓴，内在深刻啊！实践告诉我们，当严谨的逻辑，得出与事实不符的结论时，八成是前提出了问题！ 上述有两个前提：1.单电子打到屏上，只能经由某一条缝；2.单电子没法发生干预干与。实验效果是：泛起了条纹。

我们现在开始反推： 1.条纹是干预干与造成的。而我们每次只发射一枚单电子，所以，每个电子，一定都发生了干预干与。2.如果电子只经由了其中一条缝，它就只能衍射，而不行醒目涉。所以，每个电子都经由了两条缝！ 然后……它自己和自己发生了……干预干与！因为其时没别人，只有它自己！电子自我解决问题的能力，值得宽大干部和屌丝学习。

啊？！ 一枚电子，在屏上只能砸出一个小点的电子，会“同时”经由两条缝？！穿越这条缝时，也在穿越那条缝！这句话翻译过来就是：在同一时刻，电子可以既在这里，又在那里。喂，你在哪儿？ 我在北京和纽约——这是人话吗？ 这事儿，连孙悟空都做不到，老孙两全，那是化身。

而电子玩儿的，随处都是真身！ 这怎么可能！可是，不管这事儿看上去有多荒唐，它就是发生了，一如你我生活中的所见所闻那般神奇。所以，咱俩强悍的心脏顶得住，可以继续。上面这些个推论，让我们不得不接受一个残酷的事实：电子可以自己和自己发生干预干与！ 好吧，就算这样，也不能证明，电子一定是同时穿过了两条缝！ 那么，亲，它怎么做到干预干与呢？你必须注意，干预干与条纹，是由缝宽、缝间距、电子波长相互影响决议的。

缝间距差别，条纹也纷歧样，缝间距过大，就没条纹了。如果电子不是同时经由了两条缝，而是经由了一条缝，例如说A缝吧，那么，它是怎么知道，另一边另有一条B缝，而且，它又是怎么知道两缝的间距，从而盘算出自己应该根据某个概率砸在哪儿呢？咳咳……没错，电子它是个粒子。可是，不是说好了“波粒二象”吗？那，陪同着它的，一定有一种波，就像物质都市有引力，带电物体运动都市陪同着电磁场一样。

薛定谔方程也显示有波相伴，玻恩说是概率波。这个很自然是吧？那么，电子前往双缝时，这个概率波也陪同着它，虽然电子的真身最终只经由了一条缝，但它的波是在空中弥漫，完全可以探测到另有另一条缝，而且可以探知两缝的间距。

这样，它就知道了应该以怎样的概率砸到屏上！概率波嘛，对概率固然门儿清……咳咳，俺知道，这话听起来不是很靠谱，可是，它一点也不比“单电子同时过双缝”更荒唐！听君一席话，差点雷爬下。如君所言，电子是个驾着筋斗云飞来飞去的孙猴子，他还是个数学不错的测绘师？电子落脚的概率，不是通过干预干与来决议，而是通过自己探测和盘算来决议？！它为什么要探测旁边有没有缝？探测规模是几多？有统一尺度吗？好吧，就按你说的办：电子驾着概率波，一个筋斗翻到A缝，与此同时，它的波探测到远方另有一条缝，有多远呢？两缝距离是自己身高的270亿倍（电子半径约10^-<?xml:namespace prefix="st1" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags">18米，缝间距270</?xml:namespace>×10^-9米）！如果把电子增高到1.7米，缝间距按比例应扩大到地月距离的120倍！距离虽远，但究竟有另一条缝在，不干预干与下，也过意不去，于是迅速算出落点概率，准备以一个风骚走位上屏。OK，就在它刚要进入A缝、走位、上屏时，咱俩关上B缝，电子会怎么做？是根据算好的双缝间距走“干预干与位”，还是根据单缝走“衍射位”？如果它还是走干预干与位，那它走错了。因为现在只有一条缝，该衍射才对，干嘛干预干与？如果它走衍射位，那它违反了相对论。

因为它必须在B缝被关的同时，立刻获得消息，才气做到立刻改走衍射位。如此遥远的距离，做到这一点，没有有超光速信号是万万不行的！啊？！这个……世界上最遥远的距离，不是我就站在你眼前，你却不知道我爱你，而是270纳米远的那扇窗，它是开是关，无论我知道与否，都是错的！好吧，我认可，我适才的解释有问题。不外，你有更好的解释吗？固然！最简朴的解释是：电子砸到屏上之前，它是一缕波，概率波。

只有波，才会飞散在空中，同时经由两条缝，自己和自己发生干预干与！你关上一条缝，就少了一条路，它就没法干预干与，只能衍射了！是不是又简练又合理？好吧，你的概率波穿过单缝走衍射位也好、穿过双缝走干预干与位也罢，然后呢？咳咳……然后嘛，概率波就来到屏前，根据相应的概率……落到……屏上……突酿成了一个小点。哈！听君一席话，十分想撕书！说着说着，你自己就底气不足了吧？一缕幽灵般的概率波，在空中根据波函数漂移，穿过狭缝，来到屏前，那一刻，它在想什么？是三生石畔的月影，还是五行山下的年轮？以至于一触屏，便立刻决绝地坍缩成一个小点？！凭什么啊？那缕旖旎的波哪儿去了？传说中的72变？！这个……出于某种不为人知的原因，也许，未来会搞清楚……不为人知？！是官员产业？是国家秘密？岂非都是？！……这下坏了，不管电子怎么做，都市得出一个荒唐的推论。可是，单电子双缝实验的干预干与条纹，却结结实实地摆在我们眼前，不容置疑，谁质疑我跟谁急！电子究竟是怎么做到的？干预干与条纹的泛起，到底是电子的测算结果，还是两全过缝的干预干与效果？电子过缝风骚走位的背后，到底隐藏着怎样不为人知的秘密？砸上吸收屏之前，电子到底是驾着概率波的粒，还是纯粹飘渺的概率波？敬请期待终审裁决：观察实验！实验很简朴：看看电子倒底是走双缝还是单缝。如果走双缝，那么，在上屏前，它就是概率波，上屏后才突酿成了粒。

如果走单缝，而且发生了干预干与条纹，那它就是驾着概率波的粒。可是，有一个大问题：电子那么小，怎么“看”呢？最早提出要窥视双缝的费曼说，用光子观察之！所以这个实验也叫光子窥探。所以这个实验的原理就是：将仪器（这里就叫“监视器”吧）何在两缝，发射光子，撞上途经的电子，检测光子的散射角，就能判断电子行踪。可是，这样搞，会遇到一个解决不了的问题：测禁绝原理。

前面说过这事儿，因为电子太小，想搞准电子的位置，就得用高频光子，用了高频光子，位置倒是搞清楚了，但也把电子踢飞了，严重滋扰了电子的正常走位，就好比跳水健将起跳后，到半空被一条大汉凌空一踹，预定落点、行动全废。电子遭此一踹，什么干预干与、衍射，就都别提了。所以，这样搞法，与其说是“观察它途经那里”，还不如说是“不管它途经哪儿，一律踢跑”，改变了监视工具的正常行动，就达不到“窥探”的目的。

怎么办呢？造成这种尴尬局势的原因，是光子能量足以踢飞电子。咱俩找不到更小的工具替光子去踢，却可以找到更大的工具替电子挨踢，体型大到让光子不那么容易踢飞它。

于是，就有了“原子双缝窥探实验”。原子是“质子+中子+电子”的混搭，这些小工具都有波粒二象性，所以原子过双缝，也能搞出干预干与条纹来。是的，这个替身很是完美。

注意，原子来了！它像一缕清风，又像一支无影箭，迎着双缝大步来！它会经由哪儿？守在双缝旁的两个监视器，纷纷射出娇小敏捷的光子，Yes！有的光子撞上了原子这个庞然大物，螳臂当车的光子惨遭散射，横冲直撞的原子行踪袒露了！它途经了这条缝！哈！终于……咦？！干预干与条纹不见了！这是怎么回事？！就连最小的氢原子，也比电子质量大8个数量级，也就是1000万倍以上，况且是光子？光子撞上原子，就像皮球撞上卡车，单从这一撞的能量上来看，对原子的预定行动，发生不了决议性的影响。但，干预干与条纹神秘消失了。就像从未存在过！见鬼！关掉监视器，让原子自由自在地飞，干预干与条纹又诡异地泛起了。就像从未脱离过！见鬼见鬼见鬼！这是怎么回事？！单粒子过双缝，会发生干预干与条纹，为了弄清楚条纹到底是“过双缝自我干预干与”、还是“过单缝自我测算”发生的，咱俩需要“看”清楚粒子究竟途经了哪些地方。

于是就“看”。可是，你看了它一眼，知道了它途经哪儿，条纹却消失了——这就是说，它途经这儿，就不会发生条纹了！也就是说，搞了半天，我们还是不知道，在可以发生条纹时，它是怎样途经的！你不看他，他就把游戏玩儿得鬼泣神惊，你看他，他就把Pose摆得爱岗敬业，粒子拿人类当老板耍？！原来是想拿这个实验做终审裁决的，没想到，终审自己扯进了案中案！这让我们发生了一个新的疑惑：导致条纹消失的，到底是“观察”，还是“泄密”？这里要解释下：所谓观察，是指“看”的历程，例如说通过发射光子等方式，去探测观察工具的行踪。

所谓泄密，是指“可看”的效果，也就是观察工具的行踪信息被泄露出来，这个信息可以被我们瞥见。二者的区别是：“观察”，你去看，纷歧定看得见。

例如说，你用波长过长的光子去探测，光子被散射后，你还是搞不清楚粒子的行踪。当两条原子路径的差，小于光子波长的一半时，就完全搞不清原子倒底途经哪条路径。“泄密”，不去“测”，也可以看得见。

例如说，原子飞着飞着，掉了钱包。咱俩捡到钱包，就看到了它的路径。

总之，你“观察”，纷歧定获得信息；你获得信息，纷歧定非要靠“测”。观点搞清楚了，那么，现在回到谁人问题：导致条纹消失的，到底是因为我们去“观察”，滋扰了它，还是因为我们获得了它的信息——哪怕没滋扰它？这个问题，引出两个实验：观察实验、泄密实验。

先是“观察实验”。重点在“测”。发射波长很长的光子，让它撞击原子。

由于光子波长太长（能量太小），被原子撞飞散射后，我们还是测不出原子行踪。可是，这一撞讲明：观察行为已经对原子造成了骚扰——只管这个骚扰特别轻微。猜猜看，干预干与条纹还在不？竟然还在！这说明什么？说明，我们也“测”了，也“看”了，也造成“骚扰”了，可是没看准，干预干与条纹就不用失！下一个实验：“泄密实验”。这个稍稍贫苦点：既要知道原子行踪，又不能骚扰它，怎么破？智慧的实验物理学家还真想出了措施！咱俩都知道，原子获得能量后，成了土豪，处于很能得瑟的受激态，一得瑟，就会掉钱包——发射光子，跌回屌丝态。

我们要做的是，守住两个狭缝，只要捡到钱包，就能确定它究竟走了哪条路。用来捡钱包的设备是一种“空腔”，每缝配备一个，双缝固然就配备俩空腔，引发态的原子途经A腔，就会从A缝飞到屏上，途经B腔，就会从B缝飞到屏上。【此处应有一图，若未瞥见，请凭据文字自行脑补】这项试验，有个技术细节：要让原子保持受激状态的时间长一点，以免刚出发，还没进入空腔，就把钱包得瑟丢了。

瞧，一个个土豪原子穿过空腔，越过狭缝，撞向吸收屏。这一路走来，钱包纷飞。这回，我们想知道这些土豪途经了哪条狭缝，就简朴多了：A腔捡到钱包（吸收到光子），原子就是途经A缝；B腔捡到钱包，原子就是途经B缝。

我们没“测”，原子一路上丝毫也没受到骚扰，干预干与条纹还在不？竟然不见了！干预干与条纹神秘消失了！！为什么？！还不赶忙看看，不用空腔，效果会怎么样？只管履历了那么多，咱俩还是会被这个实验效果吓到：不用空腔，干预干与条纹又神一般地泛起了！为什么？！面临这个实验效果的人，只有两种情况不会抓狂：1.他没看懂；2.他是上帝。同样是土豪原子，同样是边走边掉钱包，同样是在泄露信息，同样是一路丝毫没受到观察者的骚扰，可是，一个实验有干预干与条纹，一个实验没有干预干与条纹。而两个实验的唯一区别是：是否可以通过钱包判断它的行踪！钱包掉在空腔里，我们可以推断原子走了哪条缝，于是干预干与条纹消失；没有空腔时，我们纵然捡到钱包，也没法判断土豪原子究竟走了哪条路，于是干预干与条纹泛起。看来，只要泄露的信息对我们有用，干预干与条纹就消失，泄露的信息我们没法用，干预干与条纹就泛起！问题是，原子是怎么知道，它所泄露的信息，哪个对我们有用，哪个对我们没用？！在两个实验中，土豪原子掉了钱包后，在钱包还没“落地”时，原子都是继续往前飞的，它不行能停下来看看，钱包到底掉在哪儿，而且也没时间分析掉在哪儿对人类有用，从而做出干预干与或者不干预干与的决议。

但，它做到了：只要你能判断我的行踪，我就不干预干与；在你没法判断我行踪时，我才肯干预干与。它是怎么做到的？说到这儿，是不是感受后脊梁一阵发凉，一种毛骨悚然的感受倏然袭来？实验的效果：1.当我们知道粒子行踪时，不管用的是啥招，也不管有没有骚扰到它，干预干与条纹都市坚决消失。“知道粒子的行踪”，也就是确定它穿过了哪一条缝。翻译过来就是，当它确定地穿过一条缝时，就没有干预干与条纹。

它在什么情况下确定地经由一条缝呢？在它的信息可供我们相识其行踪的情况下。这句再翻译一下：不管是你“测”来的信息，还是它自己泄露的信息，只要你可能通过这些信息相识它的行踪时，它就立刻给你一个确定的行踪。2.在泛起干预干与条纹时，我们完全不能确定粒子走了哪条路。这句话翻译过来就是，在泛起干预干与条纹的情况下，我们完全不能确定“粒子不是同时穿过了双缝”。

那么，凭据1，只要它确定途经一条缝，就不干预干与。而不干预干与，就不会有条纹，所以，我们只好认可这个假设：泛起条纹，是因为粒子同时经由了两条缝。什么工具能同时经由两条缝？波。

综上，在我们没可能相识其行踪的情况下，物质体现出颠簸性，没有什么确定的动量和位置；而在有可能相识其行踪的情况下，物质体现出粒子性，你可以观察出一个位置或者动量。再翻译一下：你不看它，它是虚无缥缈的波；你一看它，它立马坍缩成粒给你看！这就是让你抓狂，让你神伤，披靡万千牛人，刺激无数心脏的“波函数坍缩”。一缕波怎么知道自己何时应该酿成粒子呢？它是怎么变的——坍缩的历程和机制是什么？上帝，你是在磨练人类的蒙受能力吗？！薛定谔方程与这些诡异的实验效果，神迹般地保持一致，谁人莫名其妙的波函数，不仅在方程里排布迷阵，它竟然还真的游弋在空间，一本正经地演给你看，好让你开窍：这个世界是有何等的不行思议！哥本哈根解释如果真的是荒唐的，那倒没什么，古往今来的荒唐事儿多了去了，也不多这一个。愁人的是，实验讲明，面临这个荒唐的世界，不信荒唐的哥本哈根解释，倒显得荒唐了。

咱俩紧跟物理学家们踉踉跄跄的脚步，兴致勃勃地攀爬到今天，却发现前方的路越来越奇诡，路上的风物，越来越让人抓狂。让人稍感慰藉的是，物理学家们一点也不比咱俩好过（这是啥心态！）：玻尔：如果谁不为量子论感应困惑，那他就是没明白量子论。

薛定谔：如果最终，量子力学被证明一定导向这种效果，我将忏悔我的名字竟然会和它联系在一起。爱因斯坦：我像鸵鸟一样把头埋在沙子里，就是为了不看到量子论那丑陋的面容。海森堡：我们正陷入极为难题的田地，神经都要瓦解了。费曼：没有人真的明白量子力学。

克拉默斯：量子力学很像这样一种理论，它先让你笑俩月，然后让你哭一年。它毁的不止是三观，更有人类千百年来积累的知识自信。

我们的每一个新发现都在说：你原来的认识是错的！另有比这更愁人的吗？好吧，就算识尽愁滋味，我们也无怨无悔。思想，只有点亮在追寻真理的路上，生命才有意义。所以，就算是为哥本哈根解释做个小小的总结，我们也要“为赋新愁强填词”：江城子·哥本哈根诠释物质迷云量子说。它是粒，也是波。

互斥互补。演化时间河。

函数本征概率波。一观察，便坍缩！人机丈量影响多。

是什么？凭观察。不等共轭。不确定为核。挑战客观抛因果。

二象性，作俑者。哥本哈根解释厥后成为量子力学的主流解释。所谓“哥本哈根解释”，它的版权并不归哥本哈根，因为它的结果不全是哥本哈根的人做出的，只是以玻尔研究所的学术群体为代表。

不管你是研究所的、卫生所的还是派出所的，也不管你是哥本哈根的、哥廷根的还是阿根廷的，只要你拥护哥本哈根解释，就归为“哥本哈根派”。这不是一个详细的组织。不是哥本哈根成员，也可以是哥本哈根派的主力，好比玻恩；在哥本哈根会见学习并做出孝敬的，也可以阻挡哥本哈根解释，好比狄拉克。

嗯，既然提到这两位了，那就接着聊聊他们的事儿吧。有了矩阵力学、颠簸力学的数学基础，又有了概率诠释、不确定性原理和互补原理这三大焦点原理，新量子力学就算是建设起来了。可是，打下了山河，并不代表这个国家能正常运转起来，要做的事儿太多了，开国，似乎并不比造反轻松。放眼物理世界，量子王海内外形势都不太乐观。

从内部来看，虽然有互补原理拉关系、和稀泥，但矩阵力学、颠簸力学两雄师阀还是互不愿理，仍然各占山头、各展所长，矛盾不停，亟待协调统一；从外部看，相对论对量子论作冷眼旁观状，似乎并没计划支持量子论的开国大业。虽然旧量子论和矩阵力学引入了狭义相对论的部门思想，但整个新量子论并没有获得广义相对论的支持。

这可不是什么好兆头。要知道，相对论似乎已臻化境，独步天下，把宏观世界治理得服帖服帖，小到沙尘粒，大到银河系，无不令行克制，尽在掌握。

政通人和，源于相对论体系的完整自洽。对于一个如此完美的体系，最好的措施是与之并肩携手，而不是与之你死我活。

纵然你要建设有量子特色的物理理论体系，也犯不着执意与其他所有理论体系为敌。究竟，宁静与生长才是主题。是吧？所以，把量子论与相对论联合起来，让矩阵力学和颠簸力学统一起来，做到外部宁静、内部和谐，成了量子群英角逐的下一个目的。

干这种事儿，除了卓绝的天才，还需要完美的逻辑、透彻的理性、稳健的作风，以及广博的知识，最美人选，固然是倾倒众生的狄拉克先生了。没错，狄拉克是一个彻头彻尾的理性主义者，他入迷入化的逻辑思维能力，经常令天才们叹为观止。别看小狄平时不爱说话，但你只要听过他演讲，就会立刻被他的逻辑所收伏，那美妙绝伦的理性精髓，一环紧扣一环，每一环都那么诱人，你只要随着他走一步，就融入他的逻辑，再也无法逃脱——你也不想逃脱，然后，他给出一个离奇的结论，让你由衷拜服，今后成为这个离奇效果的脑残粉。前面说过，小狄借助泊松括号，单枪匹马搞定矩阵力学，在时间上只比玻恩、海森堡、约当三人团队晚了区区5天，而且在数学上更优美，逻辑上更清晰，堪称神作。

实际上，小狄出品，除了偶有败笔之外，神作颇多，常令天才们艳羡不已，自愧弗如。智慧绝顶的海森堡早就发现，每当自己的研究跟狄拉克撞车时，狄拉克总是能拿出纷歧样的工具来，思路完全差别，你比来比去，最后都不得不随着小狄走，他看问题，总是正中要害，深刻简练，透彻得令人胆怯。小海搞不懂小狄的思路是从哪儿来的，他写信向泡利诉苦，称自己“一直被狄式想法不行明白的神奇所烦恼。”所以，小海总是有意识地避开小狄的事情，以免撞车受伤。

话说自旋鼓捣出来后，配套的理论却不见踪影。小海就和小狄赌钱，赌这个理论啥时泛起。乐观主义者小狄赌三个月之内泛起，灰心主义者海森堡赌三年内也不会泛起。好事之徒泡利听说这事儿后，羡慕小海有外快赚，于是找克拉默斯打了个类似的赌，克拉默斯哪是泡利的对手？受骗了10块钱。

泡利很自得。但小海和小狄的赌搞砸了：三个月已往了，小狄的希望小鸟一去不回来，他忏悔，要是多说一个月就好了。可是一年已往了，还是没消息。两年已往了，小狄45度角低头找原因，而小海已经45度角远目，开始寻找胜利的曙光了。

小狄见小海一副即将得志的欠扁相，决议不给他时机。1928年，小狄亲自操刀，引入相对论思想，一统矩阵力学和颠簸力学，并神奇地实现了简化和升华，鼓捣出了名震物理江湖的“狄拉克方程”。简而言之，这个方程基本就是“薛定谔方程的洛伦兹协变式”，狭义相对论和新量子力学的思想，在这里水乳融会。

这工具好用不？相当好用！首先就拿氢原子开练，得出的精致结构，跟实验切合得极好。妙不行言的是，从这个方程，能自然而然地导出电子自旋，还得出自旋量子数是1/2。此前，自旋都是硬塞到公式里的，咋看咋不搭。

而狄拉克方程导出的自旋，一切浑然天成。似乎从宇宙降生时，它便蛰居在此，坐等你来叫醒它。整个框架优雅自然，连细节都精准妙曼：有关自旋磁矩、角动量的性质，原来是由实验分析总结出来的，一没出处二没依据。

现在，狄拉克方程也自然导出同样的效果。自旋就这样找到了基本。在狄拉克方程里，它的理论基础雄厚、数学基础坚实，再也不是昔日谁人来路可疑的异类了。

其实，狄拉克方程不光是解决了自旋的基本问题，它还解决了量子论的所有主要顽疾，例如说矩阵力学、颠簸力学与生俱来的矛盾，被狄拉克方程用优美的数学统一起来，妥妥的。看到这个方程，饱受折磨的物理学家们马上内牛满面，就像迷失在撒哈拉沙漠中央的驴友见到一泓清泉。玻恩一激动，天真绚丽地整了一句：“咱现在的物理学，用不了六个月，就走到头儿了！”他可能忘了，以前有N个前辈说过这话，无一破例地沦为物理史上最禁绝的预言。自旋找到了组织，小狄和小海的谁人赌怎么破？算平手？赌的时候秀逗了，赌约设计有Bug，竟然留了两年零九个月的真空隙带！只好不了了之。

不外，小狄的事情并没有不了了之，他还在继续。1930年，小狄辍笔收工。

这项事情是有多弘大，能花掉狄拉克两年多的时间？这是一本书：《量子力学原理》。书名依然简练而有威仪。是的，从那时起，直到现在，这本书一直是量子力学的经典课本。这是狄大侠的又一神来之笔，增一分则太肥，减一分则太瘦，它笼络了狭义相对论，整编了矩阵力学和颠簸力学两雄师阀，搞掂了量子力学的理论体系和数学基础，毙掉了许多让人蛋疼的问题，安插了狄拉克δ函数，厥后又植入了狄拉克符号，集量子力学之大成，是物理史上重要的里程碑——你没看错，不是量子力学史，而是整个物理史上的重要里程碑。

1932年，狄拉克成为剑桥大学第十五任卢卡斯数学教授，就是牛顿曾任的谁人席位。1933年，狄拉克与薛定谔同获诺贝尔物理奖。小狄却忧郁地对卢瑟福说，他想拒绝这个荣誉，因为他不想着名。卢瑟福心想，你30岁时就攻克了卢卡斯座，怎么低调得起来？！于是哄他说：“如果拒领诺奖，你会更着名，只怕人家更要来贫苦你。

” 于是，1933年12月12日，狄拉克满脸诗人气质，泛起在斯德哥尔摩的诺奖领奖台上。狄拉克方程的泛起，让量子论向前迈出了重大的一步。可是，像以前一样，陪同着胜利，问题很快就泛起了。

一天，玻尔的助手克莱恩同志把玩狄拉克方程，让N个电子扑向一个高能势垒（势能较高的空间区域），效果反弹回来的电子不仅一个没少，反倒比去时还多！克莱恩很想找块豆腐撞上去，和手里的盘算效果同归于尽——能量守恒定律那受伤的眼神让他心碎。狄拉克自己的方程惹了祸，狄拉克固然不能坐视不管，他告诉克莱恩，你用不着撞豆腐，只要把方程里的负解算进去，就可以抵消多出来的电子，你假设谁人负解的能量正好跟电子相等、而且相反就行。泡利一听急了：神马？要是谁人负解是真实存在的，就会得出无穷大的能量解，除非，它放弃能量酿成反电子！嘛叫“反电子”？它也是电子，只不外，人家带的是正电荷。狄拉克索性一不做，二不休，假设道，我们的所谓真空，其实不是什么真空，而是充满了反物质——正电子海。

这就是充满魔幻色彩的“狄拉克海”。事情搞大了，狄拉克方程导来导去，导出了一个魔幻传说：在数学上还存在一个“反世界”，跟我们所在的这个世界完全相反。这还不算太恐怖。恐怖的是，这两个相反的世界，并不像照镜子那样，以镜面为界，双方泾渭明白，互不滋扰。

而是相互包罗，你中有我，我中有你，纠缠不清。我们的世界，电子都带负电，而真空中的正电子海，就像是充满宇宙的蜂窝，这一个个空洞，是怎么来的呢？原来，当一束高能光子从真空中引发出一个电子时，狄拉克之海中就泛起一个洞，这个洞对于谁人反世界来说，是一个电子，也就是适才说的反电子。当电子遭遇反电子，就像蜜蜂回巢，正好填上谁人空，放出能量——光，正负电子相互湮灭，世界清静了。

听了狄拉克的解释，大家只是认为很有趣——你懂的。不意，1932年8月2日，谁人“反世界”的电子——正电子还真被发现了！发现者是美国物理学家卡尔·戴维·安德森（Carl David Anderson），他研究宇宙线时，在云室的轨迹中发现了这家伙。由于发现了正电子，安德森斩获1936年的诺贝尔物理学奖。实际上，早在1929年，就有不止一小我私家见到了正电子的魅影。

德米特里·斯科别利岑（Dmitri Skobeltsyn）用威尔逊云室看伽马射线路径时，发现某种工具形迹很像电子，但在磁场中，它的路径弯曲偏向与电子正好相反，斯科别利岑摸了摸脑壳，没有深究。同年，在加州理工学院，一名黄皮肤的研究生也发现，有个家伙很像电子，只不外它的电荷为正。

他甚至还观察到，这家伙可以和电子相互湮灭，释放出能量，他管这个现象叫“γ射线通过量子物质时的‘反常吸收’”。1930年，他在《硬γ射线在物质中的吸收系数》和《硬γ射线的散射》等论文中，记载了这些发现，但他没有继续追查下去。此人叫赵忠尧，中国人，1902年生于浙江绍兴，1927年赴美留学，在加州理工学院师从密立根，1931年获博士学位后，赴德国哈勒大学任职，1932年回国，先后在清华大学、云南大学、西南团结大学（清华、北大、南开合并而成）、中央大学任教，学生有王淦昌、钱三强、钱伟长、王大珩、杨振宁、李政道、朱光亚、邓稼先、赵仁恺、冯端、朱清时等。

1946年再次赴美，在加速器实验室、地磁研究所、核反映实验室事情，1950年回国，主要事情是：把核物理学实验室、加速器之类的新鲜玩意儿在中国建设起来；把真空、高电压、离子源等高端大气上档次的新技术引进来，生长中国高技术工业；抽闲搞搞教学。赵忠尧同志，是中国核物理、中子物理、加速器和宇宙线研究的先驱和启蒙者。安德森是赵忠尧的同学，他发现赵忠尧的发现可以是个大发现，于是接着研究，他把电子诱入一个强磁场中，发现它们破裂成偏向相反的两伙——不是不想靠近你，而是一靠近你，你我就会在闪光中消弭痕迹，不留一丝影象。

他发现这个发现确实是个大发现，因为这个很像电子的家伙正是电子——狄拉克说的谁人反电子，带正电荷，于是起名“正电子”。诺奖得手了。正电子是第一个被发现的反物质，它就是反物质存在的证据。

“狄拉克之海”虽然是个枯燥无聊的物理观点，但由于这个名字很奇幻很拉风，所以经常被科幻、被文学、被种种炫技。例如说，在著名科幻小说《狄拉克之海的涟漪》中，它有实现穿越的功效；在系列小说《舰队》中，它能为某武器提供能量；《新世纪福音战士》中，它是可吞噬物质的神秘空间（有点像黑洞）……“狄拉克之海”模型虽然乐成预言了反粒子，但它的缺陷很显着很狗血，说起来比力绕，就当绕口令听吧：想让狄拉克之海存在，真空中必须充满无限多的负能量态电子，那么，想要获得“绝对真空”，还需要无限多的正能量态电子！同时，由于有了无限多负能量态的电子，因此真空中的能量密度无限大，而且，这是不行丈量的，可丈量的，只有密度的变化！是不是很迷糊？迷糊没关系，因为咱俩可以不去管它。1934年，泡利等人证明，纵然不存在稳定的负能粒子海，也会存在反粒子。

于是大家就兴高采烈地去找反粒子。仰仗加速器越来越强悍，反粒子还真被找到了，反质子、反中子一个一个浮出“海”面，记不记得我们的物质是啥组成的？是原子，原子是啥组成的？质子+中子+电子。反质子、反中子、反电子都齐了，反物质也就板上钉钉地存在了。

还真有个“反世界”？！凭据自然 “对称美”的纪律，有物质，也有反物质，是情理中事。可是，除了加速器中撞击出来的反物质，自然界中的那些反物质在哪儿呢？固然不会和我们的物质在一起，否则就同归于尽了。

2011年，有报道称，《天体物理学通报》中的一篇论文形貌道：在地球四周，发现了一条狭长的“反质子带”，是由高能宇宙射线打碎了大气分子形成的，跟加速器制造反质子是一个原理。只不外这些反质子，被地球磁场跨国追捕，囚禁在一条狭长的带状空间，有的没有的全招了。这些反质子，随时发生，遇到物质随时被湮灭。我们现在纳闷的是，在宇宙降生之初，发生物质时，也该发生一样多的反物质，这些反物质哪去了？！岂非，上帝是个偏心眼，只喜欢制造物质，而不喜欢制造反物质？这些问题，咱以后再说。

上面说的什么反电子、反质子、反中子，都是“反费米子”。厥后，反光子、反胶子之类的“反玻色子”也被找到了。这是一件可喜可贺的事，但狄拉克犯愁了，因为他的狄拉克之海不能解释“反玻色子”。

直到量子场论兴起，重新诠释了狄拉克方程，这才让“反玻色子”的存在显得不那么尴尬。这个解释允许有“绝对真空”，但消除不了真空中无限大的能量。

横竖按下这个问题，就会冒出谁人问题。不管怎么搞，总是搞得里出外进的。

所以，玻恩整的那句“6个月走到头儿”的豪言壮语，就只当“用15年时间赶英超美”的口号处置惩罚吧。量子巨人今后站起来了，就像我们1949年以为的那样，看似四肢健全，甚至有点衣冠楚楚。

它一成型，便统治了半个物理世界，不行谓不强悍。可是，这个强悍的家伙不仅没有征服所有人，反而立刻受到质疑，其中包罗它的缔造者。1.巨星际会巨星云集玻尔在科莫集会上公布“哥本哈根解释1.0”时，台下各路大神云集，洛伦兹、普朗克、索末菲、玻恩、海森堡、泡利、徳布罗意、康普顿等等，阵势不小。随便拽出一个，都好比今走路要铺红地毯的那些人含金量高。

可是，大家都注意到，有两个重量级人物没来：爱因斯坦、薛定谔。老薛大叔其时刚接替普朗克的职位，正忙着安置自己。老爱是因为对法第五次索尔维集会，1927年10月24——29日。

本杰明·库普里拍摄。后期上色版来自网络。盖世巨星，荟萃一堂，顶级智慧，交织碰撞。

如果不发生点故事，那真是上帝对不起佛祖，佛祖对不住真主了。幸运的是，故事还真就发生了。实际上，热盼这个故事的，不光是我们这些围观群众。

故事的主角，也都各有期待。一切都源自集会的主题：新量子力学及其相关问题。说白了，这场会，就是为相识决量子论的种种闹心问题。

量子力学在数学上很美很强悍，但在哲学上让人抓狂：它到底什么意思？世界的本质是什么？玻尔认为，哥本哈根解释，就是谜底。他的追随者已经统一了思想。对他们来说，现在，谜底不是问题，问题是让人接受这个谜底，尤其是让爱因斯坦接受这个谜底。

把老爱拉进队伍，量子论就有了精神首脑。这是哥本哈根派的想法。老爱，你愿，或者不愿意，我都市拉你上船！这是波尔的想法。那时，多数物理学家和咱俩一样，属于不明真相的围观群众，围观着一个匪夷所思的事件，不敢相信自己的眼睛和耳朵，急切地想知道意见首脑的想法，谁人意见首脑还能是谁呢？固然是爱因斯坦。

对老爱来说，别人怎么看他，都不重要，重要的是，他怎么看眼前的量子论。量子论的数学基础，他没意见。

对概率的数学效果、不确定的数学效果，他也能接受，可是，概率、反因果律、反客观性的解释，他无法接受。在他看来，物理学如果搞成这样，那是物理学家的悲伤。世界是不确定的，我们只能用概率来形貌世界——这不是物理学，这是物理学的悲伤。

所以，我不能因为你的期待，就背上良心债。对不起，亲爱的，无论你如何爱我，我都要做你的敌人！集会日程很简练：1.宣读5篇陈诉；2.讨论。

这5篇陈诉是：布拉格（Sir William Lawrence Bragg）的《X射线反射的强度》；康普顿的《辐射实验与电磁定理间的纷歧致》；徳布罗意的《量子的新动力学》；玻恩+海森堡的《量子力学》；薛定谔的《颠簸力学》。日程摆设相当精当，这一套陈诉下来，量子论的简历和免冠近照就念念不忘了。组委会曾邀请老爱做陈诉，但老爱找来一堆理由拒绝了。

第一天。布拉格、康普顿陈诉后，所有重要人物都发了言，除了老爱。第二天。

徳布罗意王子提出了“导波理论”：电子是一种既是粒又是波的存在，就像浪里浮萍，浮萍要去哪，浪说了算。这和哥本哈根解释正好相反：首先，不管王子形貌的这个画面有多荒唐，但究竟有个经典图像让你去想象，甚至可以画出来。而哥本哈根解释的波粒二象，是没有经典画面的——人类脑子里能冒出来的画面，都是经典画面，想象力再富厚，也离不开对现实履历的改装。其次，小德认为，电子在你没观察之前，它也是以波粒二象存在的，你观察它，会看到其中一面；而哥本哈根派认为，在没观察前，电子无所谓是波是粒，它什么都不是，只有你观察了，才由观察方法决议它以何面目泛起。

所以，徳布罗意刚把看法亮出来，就遭到泡利的强烈炮轰，玻恩和海森堡在旁助阵。打骂，小德哪是泡利的对手，况且对方另有帮腔的，遂众寡不敌，用忧郁的眼神瞟向山一样缄默沉静的爱因斯坦，脸上写满SOS。但老爱坚持缄默沉静是金的本色，脸上写满麻木不仁。

王子一看，没戏了，就很绅士地宣布放弃看法，跳出阵外，加入了围观队伍。第三天。上午。

海森堡、玻恩公布了量子论团结声明，包罗：数学体系、物明白释、不确定性原理、量子力学的应用。巴拉巴拉之后，他们表现，新量子力学，实际上是普朗克、爱因斯坦、玻尔“三教父”所创老量子论的“直接延续”。最后，他俩自满地宣布：“量子论已经搞定了，它相当完整，它在物理上、数学上的基本假设，都用不着再作任何修改了！”听了这句话，老爱脸上浮现出一丝笑意。

埃伦费斯特读出，这是一个讽刺，于是写了张纸条给老爱：“别笑……”。老爱回条曰：“我笑，是因为它太幼稚……”。会上，老爱依然缄默沉静。

下午。薛定谔公布颠簸力学声明，给出了回归经典的看法，算是围魏救赵地声援了徳布罗意。

但他亮出来的，还是老掉牙的电子云图——只管他引入了抽象的多维空间。这回，连徳布罗意都以为不给力。

果真，薛定谔被哥本哈根派群起攻之，玻尔、玻恩、小海主攻老薛，上演了一场欧版“三英战吕布”。老爱：我是一个木头人，不会说话不会笑……第四天。法国科学院举行纪念菲涅尔逝世一百周年龄念运动，索尔维集会休会一天半，爱因斯坦、玻尔等20人去巴黎向菲涅尔致敬。

第五天。下午。索尔维集会复会。

大神们都很兴奋，纷纷用差别的语言申请上台讲话，主持人兼翻译洛伦兹被英、法、德、丹麦等种种语言的混淆立体声搞得头大。埃伦费斯特决议维护秩序，他走到黑板前，写下一行字：“上帝让地球人语言不通。

”这是圣经里的一个传说：勤劳勇敢有理想的人类团结奋斗，搭建通天塔，也就是巴别塔。上帝一看不得了，于是设计破坏：让人类说差别的语言。相互说话听不懂，一时又没人能过外语4级，无法相同，计划失败，遂各奔工具。

天才们见字会意一笑，绅士起来。洛伦兹点名玻尔讲话。玻尔强调了哥本哈根看法：在观察之前，没有什么“客观现实性”。所谓客观现实性，不能独立于观察者。

翻译过来：从来就没有什么速度，也不没有质量位置。要缔造世界的幸福，全靠我们观察！在你丈量电子的位置之前，电子不存在于任何位置。

翻译一下：没视察到的电子是不存在的！啊？！先别忙着惊奇，因为接下来，玻尔得出一个更让人忍无可忍的结论：物理学的任务，不是要找出自然是什么，而是对于自然，我们能说什么。玻尔，你是在开顽笑吗？你知道自己现在的言论更像一个神棍吗？你没观察之前，电子不存在；只有你观察了，它才有动量、质量和位置？！你拿自己当上帝，俺们忍忍也就已往了。

可你现在连物理学家的神圣使命也给改了！不去探索自然是什么，不去追问客观世界的本质是什么，要我们物理学家干嘛？神马？你说不存在什么“客观”，不存在什么“本质”，甚至不存在什么“真实的”基本粒子？！这些虚无缥缈的所谓粒子，只是组成“可能泛起的世界”，至于究竟泛起什么世界，取决于我们怎样观察？！！OMG！太不像话了！不是上帝疯了，就是你疯了！我必须脱手了！爱因斯坦朝手里一看，既没拿柿子，也没拿鸡蛋，于是走到黑板前，画出一款模型：一只电子穿过一个小孔，冲向屏幕。老爱指出，现在，有两种解释：凭据哥本哈根解释：电子穿过小孔后，冲向屏幕的，不是所谓的电子或它的两全，而是一团概率波。别看只是一个电子的概率波，它占的空间可不小，笼罩了整个屏幕。电子会选屏幕上的哪个点落脚呢？波函数告诉我们，任何一点都有可能成为落脚点，只是各点的概率差别而已——它落在屏幕上任何一点的概率都大于零。

OK，现在电子决议，落在A点。那么，现在，重点来了：电子落在A点的概率一下子酿成了100%，与此同时，其余无数个点的概率立刻酿成了零！这就是所谓“波函数坍缩”。其他各点概率波的瞬间消失，是因为A点中奖——问题是，别处的概率波怎么能立刻知道A点信息呢？岂非有超光速信号？这可是违反相对论的！也是违反“局域性”要求的。所谓局域性，通俗点说，是指事物的影响规模，都是有限的，而不是无限的。

所以说，哥本哈根派认为的“完整的”量子力学，其实不完整。第二种解释：电子穿过小孔打到屏幕，存在N多可能的路径，而电子实际上走的是其中一条路。可是，现在的量子力学方程，不能准确地形貌这条路，只能形貌这些路的荟萃，并给出概率，这就是颠簸函数形貌的所谓概率波——老薛所说的电子云。

它说的是，电子泛起在某处的可能性有多大。所以，这是一个“统计漫衍”的函数。这跟处置惩罚布朗运动的算法差不多，都是一种统计手法，权宜之计。

从这个角度看，现在的量子力学，也算不上是终极版。玻尔和他的小同伴们表现：不太明确老爱在说什么。但他们以为，“波函数坍缩”的猥琐形象需要洗白一下：波函数只是一个抽象的概率波，而不是真实飘荡在空间的波，所以，它在A点坍缩时，不需要把消息传给其他各点，也就是说，其他各点的波函数，不需要接到A点通知，就能在同一时刻把概率集中到A点，不管离A有多远。可是，这套迷糊不清的说辞，又怎么能让老爱心悦诚服？所以，玻尔感应很受挫，他伤感地说：“我不知道什么是量子力学。

我想，我们是在耍些数学手段，这些手段适合形貌我们的实验。”对老爱的这款思想实验，玻尔和他的小同伴们其时没有正面回应。不外厥后，这个实验不停革新，由单孔衍射，酿成双缝干预干与，又酿成自由开关双缝（没错，就是咱俩前不久做过的谁人系列实验），进化出N个升级版、增强版，衍生出几多精彩绝伦的分析、匪夷所思的假设、不行思议的效果……这些后话，我们在前面说过，这里按下不表。

这个思想实验，虽然在会上没有效果，但它拉开了世纪论战的帷幕，两个幕后主角由此亮相台前，短兵相接，针锋相对，为我们留下一场精妙绝伦的精神大餐。爱氏光盒索尔维集会开着开着，酿成了一场猛烈的量子论战，场上阵营坚持，泾渭明白：正方：玻尔、玻恩、泡利、海森堡。反方：爱因斯坦、薛定谔。另有一位，可是大家都没有注意，倒不是分量不够，而是他不怎么说话——狄拉克。

他始终对哥本哈根解释不伤风。老爱，我在精神上支持你！无所谓方：徳布罗意。怎么都好，不凶我就行。

但这个宁静主义者心田还是偏向老爱的。这里似乎有个纪律，团体军都偏向玻氏，而独行侠都倒向爱氏。裁判组：布拉格、康普顿等。

他们只相信实验效果。好吧，其实他们是酱油组，因为这里没实验可做。于是，酱油组的阵容马上强大起来，其他那些叱咤风云的牛人，在这里基本插不上嘴，只能用渺茫的眼神围观。

实际上，围观的又何止是酱油组，正反双方的成员厥后也加入了围观团，因为场上酿成了主帅的单挑。老爱和玻尔的论战，不分时间和场所，会场上、餐桌旁、房间里，随时过招，爱因斯坦步步紧逼，名堂迭出，招招奇绝，令人目不暇接；玻尔一一化解，沉稳老道，式式精妙，让人眼花缭乱。

海森堡、泡利、埃伦费斯特等一干好事之徒这下可饱了耳福，却苦了徳布罗意，因为他只懂法语，只能眼巴巴地看着小同伴们兴奋地凑热闹。其实听得懂的，也不比徳布罗意舒坦。例如说洛伦兹老先生，会场里的每一种语言他都听得懂，但量子新人类的思想，却让他困惑不已，这还不算太折磨，更折磨的是，他还要时不时地把这些毁三观的工具翻译给别人听，以至于他常有这种错觉——这些胡话是从他自己嘴里说出来的。

洛老师在这种双重折磨下渡过了索尔维集会的主持生涯。小海和泡利在休息时，经常试着去拆老爱的招，玻尔会找他们交流，再次见到老爱时，玻尔就有了化解老爱攻击的新招。值得一提的是，虽然老爱攻击的目的是哥本哈根解释中的哲学认识，但他提出的思想实验自己，完全是从纯物理的角度出发，而玻尔拿来应对的招数，则借助了更多的哲学思想（埃伦费斯特语：玻尔总会从哲学的迷雾中找到工具来破坏一个又一个例证）。玻尔的无敌神功在索尔维集会上又一次大展神通：在与老爱PK的同时，玻尔锲而不舍，逐个击破，说服酱油党接受哥本哈根解释——至少不提出过多的质疑。

他乐成了。但他最想争取的目的却毫无希望。两人一直争论到散会。

效果是：没有效果。“上帝是不掷骰子的！”老爱说。“别指挥上帝该怎么做！”玻尔说。

“爱因斯坦，我为你感应羞愧。你反驳新量子论，就像你的对手反驳相对论一样。”埃伦费斯特说。

潮水是任何人也挡不住的，哪怕他是爱因斯坦。第五次索尔维集会之后，玻尔研究所逐渐成为世界量子物理中心。玻尔认真思量了老爱的质疑，把他在科莫集会上公布的“哥本哈根解释1.0”打了些补丁，减了些赘肉，升级成了“哥本哈根解释1.1”，用英、德、法三种语言公布在物理期刊上。

虽然玻尔对老爱讨厌哥本哈根诠释这事儿很不爽，但他认可：爱因斯坦的体贴和质疑，促进了新量子论的自省和革新。玻尔把新版本给了薛定谔一份。

老薛建议，对新量子论，最好是缔造一套新观点，用来形貌它在时间、空间、因果性等方面的认知。但玻尔认为，用不着劳什子新观点，旧瓶儿完全可以装新酒，把“观察”搞清楚OK了。玻尔还建议老薛：你可以跟普朗克和老爱讨论下。

老爱听了，大摇其头，认为玻尔和海森堡在偷懒、在掩耳盗铃，这瓶新酒是一项能安神催眠的发现，“它给信徒提供了一个舒服的枕头，让他们甜睡，很难叫醒，就让他们躺在那儿吧。”老爱不无气恼地写道。但老爱并非阻挡量子力学。

相反，他认为量子力学在形式上、应用上都是很是乐成的。他说：“我无比羡慕新生代物理学家的成就，这些物理学家的名字将与量子力学永远联系在一起……”老爱多次向诺贝尔奖委员会推荐海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利、玻恩、约当、乌仑贝克和古兹密特等新量子论的主要建设者，并提出了十分中肯的授奖建议。

但他同时认为，现在的量子力学，是“一个局限于统计纪律的理论”，它“是一个暂时的理论。”正如他认为相对论也是暂时的一样。许多人说老爱反量子力学，就像说张志新反革命、彭德怀里通外国一样，实在是冤枉了。

他尽力阻挡的，只是哥本哈根解释指向的一个基础问题。看清楚这个问题的，只有一小我私家——泡利。详细是什么问题，咱们以后想起来再说。

世界上溜得最快的，就是时间。尤其是在你思考的时候。三年的时间，很短，但可以发生许多事。对本文而言，这三年最大的一件事，是洛伦兹于1928年2月逝世。

索尔维集会上，今后少了谁人兢兢业业、德高望重的伟大物理学家的身影。可是，历史，仍在阔步前进。

以量子力学为基础的粒子物理蓬勃生长，新发现竞相涌现，新结果竞相迸发，科学走到了人类思想发展之路的最前端。1930年很快就到了。第六届索尔维集会如约而至。

爱因斯坦、玻尔、狄拉克、海森堡、泡利、索末菲、克莱默斯等34名物理学家到会，其中有12个诺奖得主（有的是厥后获奖），精英数量仅次于上次索尔维集会。军号已吹响，钢枪已擦亮，大幕已拉开，不上也得上！既然非上不行，要打，就打个漂亮仗！老爱意识到，在边边角角搞旁敲侧击，在边城远塞搞战术骚扰，对于强大的哥本哈根派来说，都是隔靴搔痒，不解决问题，只能陷入没完没了的哲学纠缠。

擒贼先擒王，诛敌先诛心，老爱犀利的眼光盯向了新量子论的焦点——不确定性原理，手中宝刀冷光游弋。这三年，磨刀嚯嚯的固然不止是老爱，玻尔也没闲着。

他系统分析了上次的战况，把老爱出的思想实验一一重演，整理思路。与此同时，玻尔自己站在老爱的角度，设计出种种精巧的思想实验来攻击量子论，然后自己化解，左右搏击之术炼得炉火纯青。没问题了！他对自己的攻防计谋十分满足。

不外，当他见到爱因斯坦时，心里又开始打鼓了：老爱似笑非笑，一派帐下匿伏了刀斧手、只等摔杯为号的倜傥风情，岂非小宇宙又要发作？！还是谁人季节。落叶在寒风中舞动着火一般的色彩，回首着短暂生命的绚丽，一如物理学的昨天。10月20日，两个老对手再次面临面。

集会的主题是“物质的磁性”。显然，玻尔没被磁性吸引。因为，对手神秘的微笑让他有点小紧张，又有点小期待。好奇害死猫，却成就了智慧。

这才是最致命的吸引。他没失望，因为老爱终于开口了：你想象一个盒子，盒上有小孔，给小孔配个快门，用计时器控制快门，可以随便设定开关小孔的时间。盒里有物，可射光子。

称出盒子的重量。然后把计时器调到你喜欢的时间，开关一下快门，打开的时间t恰好放出一个光子……剧本图像简练，节奏明快，随着老爱的叙述，剧情在玻尔脑海里同步放映。听到这儿，玻尔的小紧张随着光子飞走了，心情马上轻松起来。

因为，不确定性原理只对共轭变量——也就是玻尔所说互补变量起作用：动量VS位置；能量VS时间。老爱所述剧情对哥本哈根解释来说，绿色环保无污染，完全无害。于是，玻尔愉悦的脸上泛起一个简练的单词：So？再次称盒子的重量。

这句话从老爱微笑的小胡子下轻轻飘出，眼里笑意更浓。然而，玻尔却似遭到重重的一击。

作为绝顶妙手，他立刻掂量到这句话的分量——这是一场凶猛的冲锋，有了这次冲锋，前面的剧情就成了十面匿伏！他苦心谋划的哥本哈根解释，现在身陷重围。可是，作为一个身经百战的妙手，他明确，在论战中，探明敌情，确定其最终意图，是绝地还击的关键——哪怕这时刀已架在脖子上。于是，他稳了稳神，把爱因斯坦的结论一字不漏地收入耳中：1.用计时器控制开关，时间t是确定的。2.光子飞走前后，两次所测盒子的质量之差，就是光子的质量m。

3.因为E=mc^2，所以，光子的能量E也确定了。老爱借助自己版权所有、名满天下的质能公式，亮出老辣更兼雄浑、刁钻益加精准的一招。Look：E和t都相当确定！△E△t≥h/2π这款拉风的公式也就不建立了，不确定性原理是错的，以此为焦点的哥本哈根解释另有脸面临江东父老吗？回去收拾收拾，像BKS理论一样，找个台阶，体面地死去吧！玻尔和他的小同伴们这回真的都惊呆了。比利时物理学家罗森菲尔德（Leon Rosenfeld）赶到会址见玻尔，恰巧眼见了玻尔的败状，他回忆其时的情景：玻尔呆若木鸡，瞠目结舌，面如土色。

老爱形象高峻威严，浅笑不语，从容前行；玻尔亦步亦趋，一路小跑跟在老爱身边，激动、绝望、徒劳、无力地辩称：如果你的光盒真管用，物理学就完蛋了！似乎是为了留下证据，在这个节骨眼上，好事之徒埃伦费斯特按下快门，拍下了这张千载难逢的照片。只见老爱满面东风，一派凯旋回朝的王者风范，蕴藉的小胡子藏不住嘴角的微笑。

玻尔的脚步和神情一样急切，脸上写满懊恼、不甘和失落，却又执著地想挽回点什么。第七届索尔维集会 爱因斯坦和玻尔在回多数会旅馆的路上 埃伦费斯特摄罗森菲尔德缺德地给了一个形象的形容：那晚，玻尔看上去就像“一只刚被暴打了的狗”。那晚，索尔维集会的所有物理学家都不得安宁。

因为眼前随时会泛起受伤的玻尔。他不停地游说各个物理学家，企图施展无敌神功，说服他们相信“如果爱氏光盒实验是正确的，那将是物理学的末日。”可是，他又作不出任何有效的反驳。

在玻尔的辩说生涯中，从未发生过这种事：没词儿了。是的，这是唯一的一次！不开心更不甘愿宁可的玻尔渡过了一个不眠之夜。

孤灯、只影，怨愤、忧伤。空匮其身、苦其心志之后，一闪灵光终于撕破了玻尔头顶无边的愁云。“物理学解围了。

”罗森菲尔德笑道。第二天一早，人们惊讶地看到一个神采飞扬的玻尔，与昨晚忧郁颓废的玻尔判若两人。

他找到了克敌制胜的神器：丈量。这是新量子论的重要支柱。玻尔画了张“爱氏光盒”图，给老爱设了个匿伏：你不是要丈量光子飞出前后盒子的重量差m吗？那就一定涉及到丈量方法。怎么丈量呢？Look：用一根弹簧吊着盒子，盒子上有一根指针，指向刻度0。

飞出一个光子后，盒子变轻，指针位移△q。这个丈量方法，大家都没意见吧？玻尔画了张“爱氏光盒”图，给老爱设了个匿伏：你不是要丈量光子飞出前后盒子的重量差吗？那就一定涉及到丈量方法。怎么丈量呢？Look：用一根弹簧吊着盒子，盒子上有一根指针，指向刻度0。飞出一个光子后，盒子变轻△m，获得动量，指针位移△q，我们再把盒子下面的砣换个大点的，让指针回到0，砣需要增加的质量，就是光子的质量。

这个丈量方法，大家都没意见吧？现在，关键来了：凭据广义相对论，盒子在引力场中位置发生改变，丈量用的时间T的快慢也要随之改变。在本案中，盒子丢了一个光子，变轻，就向上游荡，时空曲率变小，时间变快了△T。

这个变化是几多呢？固然不能靠猜，只能靠观察到的指针位移来算：△q。而凭据测禁绝关系（老爱认可），要想把指针位置q搞得绝对确定，是不行能的，因为那样的话，动量p就得无穷大！所以，这个△q也不是一个确定值。玻尔用公式导来导去，导出一个讨厌的公式：△T＞h/△mc^2这个公式似乎在哪儿见过，但又简直没见过！别急，玻尔用完老爱的独创神功广义相对论，又把老爱的独门神兵质能方程△E=△mc^2代入上面谁人公式，获得一个简练的公式：△T△E＞h这个公式真的很眼熟，是的，它正是海森堡的测禁绝关系！海森堡在1927年那篇著名的论文里，给出的公式是△q△p≈h；不久，他改善成△q△p≥h；厥后，经肯纳德（Earl Kennard）等人的证明，生长成△q△p≥h/2、以及△q△p≥h/2π等形式。

老爱认可，你想同时去测能量和时间，一定获得不确定的效果。于是，他设计出这个光盒，把“测T”和“测E”两个行动离开来做，用可控的快门搞定T后，再用重复丈量去搞定E。没想到，玻尔使用广义相对论证明，你没法把这两个行动完全离开——盒子扔出光子、质量变轻的同时，快门的时间就被广义相对论效应改变了。

妙手啊！这招“以其人之道，还治其人之身”，玩儿得炉火纯青。老爱发出的致命一击，眼看无人能挡，却被自创的独门武功顷刻间化于无形，并以排山倒海之势还击回来！奄奄一息的玻尔逆袭乐成，场上形势惊天逆转——爱因斯坦忘记了广义相对论！匪夷所思的一幕骤然泛起，令在场的所有人眼睛大跌，忘记了呼吸。最遗憾的是，埃伦费斯特忘记了照相。绝顶妙手巅峰对决，没有眼花缭乱的架式和缠斗，只有深厚的内力和奇绝的盘算，沉稳老辣的一招一式令围观的同道们拍手叫绝，峰回路转的刺激剧情更是让宽大观众的小心脏兔奔鹿撞！这下，轮到爱因斯坦自己目瞪口呆了，他一声叹息，嘀咕了几句，被哥本哈根派胜利的欢呼声淹没。

爱因斯坦经心打造的超级武器“爱氏光盒”被哥本哈根派就地夺走，作为量子正宗的明证。似乎是嫌文字资料不给力，所以他们还做了个光盒的实体模型，存放在玻尔研究所，以供观瞻。哥本哈根解释就像春天的柳絮，洒满量子江湖，在多数物理学家心中生根发芽。

是的，世界是随机的、不确定的，因果律已死，宇宙自由了！众多壮美的大自然看上去仍然因果明晰、严守章法、秩序井然、分绝不爽。可是，在最隐蔽、也是最基本的地方，上帝留了一张底牌，圈了一片禁区。在这里，它挣脱了牛顿铁腕的禁锢，逃离了麦克斯韦圣手的摆布。爱因斯坦很痛苦，拉普拉斯很幸福，因为他没遇上这惊心动魄的一幕。

老爱口头上认可，量子力学是自洽的，它的内部没有矛盾。但这绝不代表量子力学就是全部真相，量子论也只是瞎子摸象，摸到了很大一部门，甚至摸到了象的整个轮廓，然而，这头大象的内部机制还没搞清楚。

你只看到象在溜达，却摸不清它的偏向和目的，但这不代表它真的没有偏向和目的。所以，量子力学是不完备的。爱因斯坦相信，在我们的量子力学没瞥见的地方，一定隐藏着某种因果性的机制，它还没被我们揭秘，所以，量子世界的行为才显得如此风骚怪异。

搞清楚这个机制，谁人循规蹈矩的、客观的世界，就会三从四德地回到物理学家眼前——是的，我们的目的是“找出世界的本质是什么”，任重而道远，绝不接受“对于世界我们能形貌什么”这种没前程的懒汉思想！人的耳朵总是习惯随着强者转，也就很少瞄准其他声音。实际上，哥本哈根派宣布胜利后，与会人员的看法并不是一边倒，有人就地对玻尔提出了质疑：“你不是主张实验设备应该按传统方式来处置惩罚吗？怎么今天在处置惩罚指针、标尺、光盒时，用的都是量子化的手法？”这个质疑无疾而终，因为连玻尔自己也没搞清楚，微观和宏观的界线在哪儿，这是一笔糊涂账。爱因斯坦的那几句嘀咕也无人关注，他认为，盒子里的时钟变化，是可以使用盒子外面的尺度时钟修正的（前面讲过，塔顶、塔底两个时钟由于在引力场中的位置差别，时间差别步，但可以凭据塔底的时钟读数，用广义相对论来准确盘算、比力出塔顶时钟究竟变快了几多），所以，盒子里的时间是可以确定的。老爱没有玻尔的无敌神功，耐心地向每一个物理学家广而告之，他只把这个想法告诉了埃伦费斯特。

埃老师已经完全接受了哥本哈根解释，他半开顽笑地劝老爱：“你不要再试图制造‘永念头’了。”老爱闻言，一笑而过。随后，埃老师把老爱的看法转告给玻尔，玻尔不以为然，他认为，凭据量子论，对一个伶仃的粒子来说，不行能同时包罗准确能量和时间。厥后，有好事之徒从波粒二象性出发，直接用老爱的原版光盒，更简练地获得不确定关系。

把光子看成波包，对应频率v，波长λ，速度c。如果波包像荷包那样轮廓明白，那么，凭据“速度=距离/时间”，给它跑出波长的时间就够了：T=λ/c。不外惋惜的是，波包是一群波长、相位、振幅各异，阵容不整的波组合，它是非局域性的——不像荷包那样轮廓明白，而像云雾那样界限不清，所以，快门要完全放出一个波包，必须给波包更长时间，详细是多长时间合适呢？没人知道，因为波包是运动的，形状、巨细、轮廓不停变化中，所以，这是个不确定值：△T≥λ/c又因为△E=hv，而v=c/λ，则有△E=hc/λ。

获得：△T△E≥h哈，毫无PS痕迹？无论如何，玻尔在这场辩说中赢得漂亮。光盒实验之后，爱因斯坦不再找量子力学“不自洽”的茬，把目的转向量子力学“不完备”。老爱对哥本哈根解释的态度，让诸多量子物理学家怅然若失，玻恩说：“我们失去了我们的首脑。

”不外，老爱并没有站在量子力学的对立面。1931年9月，他再次推荐海森堡、薛定谔获诺奖，在推荐函中写道：“这个理论毫无疑问包罗了某些最高真理”。第六届索尔维集会竣事后，10月28日，老爱溜到达伦敦，出席了由罗斯柴尔德男爵主持、为东欧穷苦犹太人募捐的晚会。

时年74岁的萧伯纳（George Bernard Shaw）也出席了晚会，他是英国良好的现实主义戏剧作家、世界著名语言大师、1925年诺贝尔文学奖获得者，擅长用三句话总结任何事。在演讲中，老萧对到会的差不多一千人说：“托勒密造了个宇宙，hold了1400年；牛顿也造了个宇宙，hold了300年；现在，爱因斯坦又造了个宇宙，我不知道这个能hold住多长时间。

”所有人都被老萧搞笑了。老爱也笑得很高声，却抹不掉眼中淡淡的忧虑，为物理，也为欧洲，不久前，纳粹党在国民议会选举中获得640万张选票，是上次选举赢得选票的8倍。老爱知道，这不是好兆头，欧洲将面临的灾难，并不比因果律面临的灾难小。

爱氏光盒一役后，物理江湖风云突变，不确定性的凯旋门在因果律的废墟中拔地而起，伴之而来的，是新发现的大发作，1932年更是泛起了第三个“奇迹年”，前两个划分是牛爷和老爱小我私家的缔造。而1932年的奇迹，则是全体科学家智慧的结晶：中子、质子模型、液滴模型、人工放射性、正电子、物质发生和湮灭……诺奖委员会傻眼了，物理学奖只有一个，掰成几瓣也不够发啊！而且，海森堡、狄拉克、薛定谔、玻恩、泡利这些个大神还没来得及打点，于是痛苦地决议，1932年不发了，拖到1933年再说！这才有了老薛大叔和两个男孩一起领诺奖的剧情。不确定性原理带来的新思潮席卷了整个物理江湖，但它自身也面临着不停的挑战。

2003年，日本名古屋大学教授小泽正直提出“小泽不等式”：Δq×Δp+Δq×σ(p)+σ(q)×Δp≥h/(4π)其中，σ(P):丈量前动量涨落，σ(Q):丈量前位置涨落。我们知道，海森堡不等式Δq×Δp≥h是说，“Δq=0，绝对确定时，Δp无限大”。而小泽不等式在说：“当Δq、Δp都即是0时，σ(p)、σ(q)才会无限大”。

意思很明确：Δq、Δp可以同时量得相当准确。这一点，已被小泽团队的实验讲明。

他们丈量中子自旋的相关值，精度突破了海森堡测禁绝关系式的极限值，听从“小泽不等式”。然而，不管你怎么准确，它也不完全确定，因为，这个新公式依然是个不等式，而σ(p)、σ(q)也不愿无穷大，所以，不确定性依然建立。这篇论文于2012年1月15日揭晓在英国的《自然—物理学》杂志上。

福无双至，灾患丛生。同年9月7日，美国《物理评论期刊》上又揭晓了一篇论文，多伦多大学的罗泽马（Lee Rozema）团队使用他们的新式武器“弱丈量技术”敷衍光子，海森堡测禁绝关系再次遭到无情的摧残。

可是，不确定性原理仍然坚挺，是粒子内秉的量子性质在顽强地支撑着它，继续接受着前赴后继的无情拷问。是的，在真相眼前，没有哪个理论是天然神圣不行侵犯的，你切合观察，就是王；不切合观察，就是王八蛋。

没商量。

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