作為量子力學的奠基人之一,愛因斯坦其實並不質疑量子力學,他質疑的只是量子力學中的不確定性,看起來完全顛覆人們傳統認知的詭異現象。
我們生活在宏觀世界,這裏的一切可預測的,可描述的,也是確定的。愛因斯坦堅信,我們的世界是「實在的」,他也是「實在論」的代表人物。
何為「實在論」?簡單說就是確定的,可以用一套大自然法則描述萬物的運動規律。比如說我們擡頭看月亮時,看到月亮就在那裏,不會在其他地方。同時,根據月亮的運動規律,我們可以推算出月亮在下一時刻的位置和速度。
但是,在陌生的量子世界裏,一切都大為不同,那裏有截然相反的大自然法則,完全顛覆了我們的傳統認知和世界觀。
在量子世界裏,我們無法同時測量一個微觀粒子的速度和位置,這就是量子力學不確定性原理。這就意味著,我們不可能對微觀粒子的具體運動做出準確的判斷。
還拿月亮打比方,如果月亮位於量子世界,那麽我們就無法知道月亮到底在哪裏,因為月亮的位置和速度是不確定的,它好像在某個地方,但又可能同時出現在另一個地方,甚至月亮可能無處不在。
當你想透過觀測看看月亮到底在哪裏時,月亮就會從無所不在的狀態「塌縮」為你看到的狀態,你就會感嘆:原來月亮在那裏啊。
而當你停止觀測,月亮的狀態再次飄忽不定,隨機出現在任何位置。
通俗來講,量子世界的一切都是不確定的,只能用概率去描述,這就是所謂的「概率波」,微觀粒子的行為就好像「波」一樣,它們無處不在,透過求解薛定諤方程式,得到的波函數就是微觀粒子的具體狀態,波函數的具體含義就是概率波,我們只能確定微觀粒子的某個位置出現的概率是多少。
也就是說,量子世界的一切都是由概率決定的,都是隨機的。這種不確定性讓愛因斯坦無論如何都難以接受,他認為世界不應該如此,不應該如此瘋狂。
用我們所在的宏觀世界來打比方,就明白量子世界的不確定性到底有多瘋狂了。你正在過馬路到馬路的另一邊,穿過馬路之後,你肯定會出現在馬路另一邊,這是非常確定的事情。但是如果我告訴你,你有一定概率出現在火星上,你是不是會認為我瘋了?
但是按照量子力學的不確定性來詮釋,你的確有一定概率出現在火星上,然後再次出現在地球上,只是這種概率非常低,需要等極其漫長的時間,可能等到宇宙淪陷都不會發生這種情況,但理論上的確存在。
作為量子力學的鼻祖之一,與牛頓一樣,愛因斯坦認為我們生活的世界應該是清晰而明確的,我們應該知道在任何時候任何地方發生的事。但量子力學的隨機行為和概率論徹底顛覆了我們的傳統認知。
愛因斯坦認為,量子世界之所以會表現出如此詭異的特性,是因為某種隱變量的存在,人們只是還沒有發現隱變量,所以量子世界才會顯得如此奇特。
不過,在量子力學誕生之後的數十年裏,越來越多的證據表明,不確定性的確是量子世界的固有內容,所謂的「隱變量」是不存在的,起碼目前未知是這樣的。最重要的是,量子力學中看起來非常詭異的現象,比如說量子纏結,量子穿隧效應等早就套用在我們日常生活中,這就是最大的說服力。
或許,愛因斯坦真的錯了,世界的本質就是由概率決定的,我們就生活在一個不確定和隨機的世界。只不過這種隨機行為只會體現在量子世界,雖然理論上也會出現在宏觀世界,但出現的機率非常低,以至於現實中不可能出現,或者說需要等待極其漫長的時間才會出現,等到宇宙淪陷了也不會出現一次。
另外需要強調一點,量子世界的隨機是真隨機,與我們現實世界的隨機行為有著本質不同。因為現實世界裏的任何隨機事件其實都是「偽隨機」,並不是真正的隨機。任何看起來像是隨機的事件,其實都暗藏著某種必然。
就好比擲骰子,看起來是隨機事件,其實不然。理論上只要我們能準確獲取擲骰子的力度,角度,還有當時的風速,空氣摩擦力,濕度,地球重力的影響等等條件,一定可以計算出最終擲骰子的點數。
遊戲世界裏掉落的各種裝備也並非是真正隨機的,就連讓你隨口說出任意一個數,其實也不是隨機的,都有某種程度的必然性。
這就是量子力學的詭異性,完全顛覆了人們的世界觀,以至於我們禁不住懷疑:人類生活的世界到底是不是真實的世界?