關(guān)鍵詞：波粒之爭 雙縫實(shí)驗(yàn) ?波粒二象性 ?互補(bǔ)原理 ?物理屬性取決于觀測方式
簡單介紹了量子物理的幾個(gè)基本理論，共1681字殖侵，建議閱讀時(shí)間4-5分鐘
對于量子物理，多數(shù)人都有些耳聞镰烧，具體理論是什么卻不太清楚拢军。量子物理無疑顛覆了以往牛頓創(chuàng)造的經(jīng)典物理理論，量子物理哥本哈根派代表人物波爾說：“如果誰不為量子論而感到困惑怔鳖，那他就是沒有理解量子論”茉唉。量子電動(dòng)力學(xué)的開創(chuàng)者，1965年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一費(fèi)因曼說：“沒人能理解量子論”结执。連物理學(xué)家都這么說度陆，看來量子理論確實(shí)是顛覆三觀，令人匪夷所思的理論系統(tǒng)献幔，
我們今天就來簡單介紹以波爾為首的哥本哈根派量子論的三個(gè)核心原理：互補(bǔ)原理懂傀，不確定性和概率解釋。其中蜡感，互補(bǔ)原理和不確定性原理顛覆了世界的絕對客觀性蹬蚁，不確定性和概率解釋摧毀了經(jīng)典物理的嚴(yán)格因果性恃泪，上帝也開始擲骰子。
1犀斋、互補(bǔ)原理
上百年來贝乎，對于光到底是波還是粒子，物理學(xué)家一直分為兩派爭論不休叽粹，直到量子理論的建立和逐步被大眾接受認(rèn)可览效，這場戰(zhàn)爭才告之結(jié)束。講到光的波和粒子之爭球榆，自然離不開“光的雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)朽肥。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)最早由物理學(xué)家托馬斯.楊提出：在一個(gè)點(diǎn)光源前面放置一張開了兩道平行狹縫的紙，光線穿過狹縫后投射到屏幕上持钉，在屏幕上形成一系列明暗交替的條紋衡招。這可以用光的波動(dòng)性來解釋，光通過狹縫后干涉產(chǎn)生條紋每强。這么看來始腾，光是波，這是波動(dòng)學(xué)說的觀點(diǎn)空执。
但是我們知道光電效應(yīng)說明光具有粒子性：光照射到金屬上浪箭，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，這類光變致電的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)辨绊。愛因斯坦提出了光子假設(shè)奶栖，成功解釋了光電效應(yīng)。而康普頓效應(yīng)（1918-1912年门坷，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時(shí)宣鄙，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，不但有波長等于原波長的射線默蚌，而且還有波長大于原波長λ0的部分冻晤，這個(gè)效應(yīng)被稱為康普頓效應(yīng)。）進(jìn)一步支持了光的粒子理論绸吸。那么光到底是波還是粒子鼻弧？這是近300年來，物理學(xué)家糾纏和爭論不清的觀點(diǎn)锦茁。
1927年波爾在名為《量子公設(shè)和原子論的最近發(fā)展》的演講中攘轩，第一次描述了波粒二象性，電子既展現(xiàn)出粒子的一面蜻势，也可以展現(xiàn)處波的一面撑刺。波和粒子在同一時(shí)刻是互斥的，但是它們卻在更高的層次統(tǒng)一在一起握玛，作為電子的兩面被納入一個(gè)整體概念中够傍。這就是波爾的“互補(bǔ)原理”（The Complementary Priciple）。
可是這個(gè)觀點(diǎn)似乎難以讓人信服挠铲，電子難道同時(shí)是粒子冕屯，又是波？一個(gè)人不可能既是男的拂苹，又是女的吧安聘？看看波爾如何解釋：任何時(shí)候我們觀測電子的時(shí)候，它只能表現(xiàn)出一種屬性瓢棒，要么是粒子要么是波浴韭。聲稱看到粒子-波混合疊加的人要么是老眼昏花，要么是胡說八道脯宿。那么電子什么時(shí)候呈現(xiàn)粒子的性能念颈，什么時(shí)候又是波呢？這完全取決于我們?nèi)绾稳ビ^測它连霉。我們想看到一個(gè)粒子榴芳，就讓它打到熒光屏上變成一個(gè)小點(diǎn)。我們想看到一個(gè)波跺撼，可以窟感，讓它通過雙縫組成干涉圖樣。
難道電子會變身歉井？那么電子的真身到底是粒子還是波柿祈？波爾認(rèn)為，物理屬性取決于觀測方式哩至，而非“本來”躏嚎。電子的本來面貌對于我們毫無意義，唯一知道的是我們每次看到電子是什么憨募。這里的關(guān)鍵是我們?nèi)绾斡^測它紧索，而不是它究竟是什么。這就有點(diǎn)哲學(xué)的味道了菜谣。
舉個(gè)例子珠漂，很多人知道“白馬非馬”這個(gè)詭辯，那么我們來看看這匹馬到底是什么顏色尾膊。有人說媳危，那肯定是白色嘛「粤玻可是有個(gè)色盲說待笑，明明是一匹紅馬嘛。你可能會說色盲是功能缺陷抓谴，他看到的是錯(cuò)誤的暮蹂。那么如果世界上有一半的人是色盲寞缝，那么到底誰說的是正確的呢？或者你戴上一副紅色的眼鏡仰泻，是不是這匹馬就變成紅色的了荆陆？如果你覺得這也不能接受，那么我們來看看蜜蜂集侯，蜜蜂的復(fù)眼只能識別黃被啼、綠、藍(lán)棠枉、紫四種光的顏色浓体。它看到的這匹馬可能會是紫色，那么你能說你看到的就一定是正確的辈讶，蜜蜂看到的就是錯(cuò)誤的嗎命浴？這就是波爾的結(jié)論：討論哪個(gè)是真實(shí)的毫無意義。我們唯一能說的荞估，是在某種觀測方式確定的前提下咳促，它呈現(xiàn)的是什么樣子。用肉眼觀察勘伺，馬是白色的跪腹，戴上紅色眼鏡，馬變成紅色的飞醉。至于馬本來是什么顏色冲茸，完全沒有意義。甚至我們可以說缅帘，馬“本來的顏色”是子虛烏有的轴术，我們大多數(shù)人說馬是白色的，只是因?yàn)槲覀儾捎昧艘环N類似的觀察方式而已（用人類正常的肉眼钦无，在普通光線下看來逗栽，馬呈現(xiàn)出白色），這并不指向一個(gè)終極真理失暂。
所以彼宠，談?wù)撊魏挝锢砹慷际菦]有意義的，除非你首先描述你測量這個(gè)物理量的方式弟塞。換言之凭峡，不存在一個(gè)客觀的，絕對的世界决记。唯一存在的摧冀，就是我們能夠觀測到的世界。物理學(xué)的全部意義，不在于它能夠揭示自然是什么”索昂，而在于它能明確建车，關(guān)于自然我們“能說什么”。沒有一個(gè)脫離測量而客觀存在的“絕對自然”楼镐。測量是新物理學(xué)的核心癞志，測量行為創(chuàng)造了整個(gè)世界往枷。
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