《上帝擲骰子嗎—量子物理史話》讀書筆記

作者:曹天元
版本:遼寧教育出版社 具體版本未知
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作者有豐富的物理學(xué)背景魔熏,所以作為科普作品而言衷咽,內(nèi)容是相當(dāng)合格的,許多以前朦朦朧朧的概念讀了以后都有撥云見日的感覺蒜绽,唯一的缺憾是作者寫作風(fēng)格略帶武俠氣息镶骗,經(jīng)常會(huì)自high一下,然后我就會(huì)跟著“出戲”躲雅,聯(lián)想到某幾個(gè)總和我嘮叨武俠的朋友鼎姊。

“量子”這個(gè)詞聽說(shuō)了太多次了,讀了此書以后終于知道了這是一個(gè)什么東西相赁,原來(lái)“量子”就是把物質(zhì)相寇、力、能量理解成一份一份(而不是可以無(wú)限拆分)的最小單元钮科,書里面有一個(gè)形象的例子唤衫,理論上“錢”可以是1.000001元,但是在貨幣里面最小單元就是0.01元跺嗽,所謂“量子”战授,就是表示0.01元這樣的最小單元概念,不能再向下繼續(xù)拆分了桨嫁。

“芝諾悖論”在量子的概念下也得到了解答植兰,因?yàn)闀r(shí)間和距離是不可以無(wú)限拆分下去的,所以在某個(gè)不可拆分的單位以后璃吧,阿喀琉斯就會(huì)超過(guò)烏龜楣导。

因?yàn)槭强破盏木壒剩瑫锩鏇](méi)有特別復(fù)雜的內(nèi)容畜挨,最復(fù)雜的部分莫過(guò)于線性代數(shù)里面的矩陣乘法筒繁,講的非常淺顯易懂,比我大學(xué)的老師強(qiáng)太多了巴元。

摘錄:

1900年的4月27日毡咏,倫敦的天氣還是有一些陰冷。馬路邊的咖啡店里逮刨,人們興致勃勃地談?wù)撝?dāng)時(shí)正在巴黎舉辦的萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)呕缭。街上的報(bào)童在大聲叫賣報(bào)紙,那上面正在討論中國(guó)義和團(tuán)運(yùn)動(dòng)最新的局勢(shì)進(jìn)展以及各國(guó)在北京使館人員的狀況修己。一位紳士彬彬有禮地扶著貴婦人上了馬車恢总,趕去聽普契尼的歌劇《波希米亞人》。兩位老太太羨慕地望著馬車遠(yuǎn)去睬愤,對(duì)貴婦帽子的式樣大為贊嘆片仿,但不久后,她們就找到了新的話題尤辱,開始對(duì)拉塞爾伯爵的離婚案評(píng)頭論足起來(lái)砂豌∠崞瘢看來(lái),即使是新世紀(jì)的到來(lái)奸鸯,也不能改變這個(gè)城市古老而傳統(tǒng)的生活方式咪笑。
相比之下,在阿爾伯馬爾街皇家研究所(Royal Institution娄涩,Albemarle Street)舉行的報(bào)告會(huì)就沒(méi)有多少人注意了窗怒。倫敦的上流社會(huì)好像已經(jīng)把他們對(duì)科學(xué)的熱情在漢弗來(lái)·戴維爵士(Sir Humphry Davy)那里傾注得一干二凈,以致在其后幾十年的時(shí)間里都表現(xiàn)得格外漠然蓄拣。不過(guò)扬虚,對(duì)科學(xué)界來(lái)說(shuō),這可是一件大事球恤。歐洲有名的科學(xué)家都趕來(lái)這里辜昵,聆聽那位德高望重,然而卻以頑固出名的老頭子——開爾文男爵(Lord Kelvin)的發(fā)言咽斧。
開爾文的這篇演講名為《在熱和光動(dòng)力理論上空的19世紀(jì)烏云》堪置。當(dāng)時(shí)已經(jīng)76歲,白發(fā)蒼蒼的他用那特有的愛爾蘭口音開始了發(fā)言张惹,他的第一段話是這么說(shuō)的:
“動(dòng)力學(xué)理論斷言舀锨,熱和光都是運(yùn)動(dòng)的方式。但現(xiàn)在這一理論的優(yōu)美性和明晰性卻被兩朵烏云遮蔽宛逗,顯得黯然失色了......”(‘The beauty and clearness of the dynamical theory坎匿,which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds.’)
這個(gè)烏云的比喻后來(lái)變得如此出名雷激,以致于在幾乎每一本關(guān)于物理史的書籍中都被反復(fù)地引用替蔬,成了一種模式化的陳述。聯(lián)系到當(dāng)時(shí)人們對(duì)物理學(xué)大一統(tǒng)的樂(lè)觀情緒屎暇,許多時(shí)候這個(gè)表述又變成了“在物理學(xué)陽(yáng)光燦爛的天空中漂浮著兩朵小烏云”承桥。這兩朵著名的烏云,分別指的是經(jīng)典物理在光以太和麥克斯韋-玻爾茲曼能量均分學(xué)說(shuō)上遇到的難題根悼。再具體一些凶异,指的就是人們?cè)谶~克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)和黑體輻射研究中的困境。

我們今天來(lái)談?wù)勎锢硎飞系哪切┲摹耙馔狻睂?shí)驗(yàn)番挺。用“意外”這個(gè)詞,指的是實(shí)驗(yàn)未能取得預(yù)期的成果屯掖,可能在某種程度上玄柏,也可以稱為“失敗”實(shí)驗(yàn)吧。
我們?cè)谏厦嬉呀?jīng)談到了邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)贴铜,這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是如此地令人震驚粪摘,以致于它的實(shí)驗(yàn)者在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)期里都不敢相信自己結(jié)果的正確性瀑晒。但正是這個(gè)否定的證據(jù)打颤,最終使得“光以太”的概念壽終正寢钓辆,使得相對(duì)論的誕生成為了可能投队。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的失敗在物理史上卻應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)偉大的勝利次哈,科學(xué)從來(lái)都是只相信事實(shí)的潭兽。
近代科學(xué)的歷史上诺凡,也曾經(jīng)有過(guò)許多類似的具有重大意義的意外實(shí)驗(yàn)沸柔。也許我們可以從拉瓦錫(A.L.Laroisier)談起暑刃。當(dāng)時(shí)的人們普遍相信勤讽,物體燃燒是因?yàn)橛小叭妓亍彪x開物體的結(jié)果蟋座。但是1774年的某一天,拉瓦錫決定測(cè)量一下這種“燃素”的具體重量是多少脚牍。他用他的天平稱量了一塊錫的重量向臀,隨即點(diǎn)燃它。等金屬完完全全地?zé)闪嘶覡a之后诸狭,拉瓦錫小心翼翼地把每一寥颍灰燼都收集起來(lái),再次稱量了它的重量驯遇。
結(jié)果使得當(dāng)時(shí)的所有人都瞠目結(jié)舌芹彬。按照燃素說(shuō),燃燒后的灰燼應(yīng)該比燃燒前要輕妹懒。退一萬(wàn)步雀监,就算燃素完全沒(méi)有重量,也應(yīng)該一樣重眨唬』崆埃可是拉瓦錫的天平卻說(shuō):灰燼要比燃燒前的金屬重,測(cè)量燃素重量成了一個(gè)無(wú)稽之談匾竿。然而拉瓦錫在吃驚之余瓦宜,卻沒(méi)有怪罪于自己的天平,而是將懷疑的眼光投向了燃素說(shuō)這個(gè)龐然大物岭妖。在他的推動(dòng)下临庇,近代化學(xué)終于在這個(gè)體系倒臺(tái)的轟隆聲中建立了起來(lái)。
到了1882年昵慌,實(shí)驗(yàn)上的困難同樣開始困擾劍橋大學(xué)的化學(xué)教授瑞利(J.W.S Rayleigh)假夺。他為了一個(gè)課題,需要精確地測(cè)量各種氣體的比重斋攀。然而在氮的問(wèn)題上已卷,瑞利卻遇到了麻煩。事情是這樣的:為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確淳蔼,瑞利采用了兩種不同的方法來(lái)分離氣體侧蘸。一種是通過(guò)化學(xué)家們熟知的辦法裁眯,用氨氣來(lái)制氮,另一種是從普通空氣中讳癌,盡量地除去氧穿稳、氫、水蒸氣等別的氣體晌坤,這樣剩下的就應(yīng)該是純氮?dú)饬朔晁摇H欢鹄麉s苦惱地發(fā)現(xiàn)兩者的重量并不一致,后者要比前者重了千分之二泡仗。
雖然是一個(gè)小差別埋虹,但對(duì)于瑞利這樣的講究精確的科學(xué)家來(lái)說(shuō)是不能容忍的。為了消除這個(gè)差別娩怎,他想盡了辦法搔课,幾乎檢查了他所有的儀器,重復(fù)了幾十次實(shí)驗(yàn)截亦,但是這個(gè)千分之二的差別就是頑固地存在在那里爬泥,隨著每一次測(cè)量反而更加精確起來(lái)。這個(gè)障礙使得瑞利幾乎要發(fā)瘋崩瓤,在百般無(wú)奈下他寫信給另一位化學(xué)家拉姆塞(William Ramsay)求救袍啡。后者敏銳地指出,這個(gè)重量差可能是由于空氣里混有了一種不易察覺的重氣體而造成的却桶。在兩者的共同努力下境输,氬氣(Ar)終于被發(fā)現(xiàn)了,并最終導(dǎo)致了整個(gè)惰性氣體族的發(fā)現(xiàn)颖系,成為了元素周期表存在的一個(gè)主要證據(jù)嗅剖。
另一個(gè)值得一談的實(shí)驗(yàn)是1896年的貝克勒爾(Antoine Herni Becquerel)做出的。當(dāng)時(shí)x射線剛被發(fā)現(xiàn)不久嘁扼,人們對(duì)它的來(lái)由還不是很清楚信粮。有人提出太陽(yáng)光照射熒光物質(zhì)能夠產(chǎn)生x射線,于是貝克勒爾對(duì)此展開了研究趁啸,他選了一種鈾的氧化物作為熒光物質(zhì)强缘,把它放在太陽(yáng)下暴曬,結(jié)果發(fā)現(xiàn)它的確使黑紙中的底片感光了不傅,于是他得出初步結(jié)論:陽(yáng)光照射熒光物質(zhì)的確能產(chǎn)生x射線旅掂。
但是,正當(dāng)他要進(jìn)一步研究時(shí)访娶,意外的事情發(fā)生了商虐。天氣轉(zhuǎn)陰,烏云一連幾天遮蔽了太陽(yáng)。貝克勒爾只好把他的全套實(shí)驗(yàn)用具称龙,包括底片和鈾鹽全部放進(jìn)了保險(xiǎn)箱里。然而到了第五天戳晌,天氣仍然沒(méi)有轉(zhuǎn)晴的趨勢(shì)鲫尊,貝克勒爾忍不住了,決定把底片沖洗出來(lái)再說(shuō)沦偎。鈾鹽曾受了一點(diǎn)微光的照射疫向,不管如何在底片上應(yīng)該留下一些模糊的痕跡吧?
然而豪嚎,在拿到照片時(shí)搔驼,貝克勒爾經(jīng)歷了每個(gè)科學(xué)家都?jí)裘乱郧蟮哪欠N又驚又喜的時(shí)刻。他的腦中一片暈眩:底片曝光得是如此徹底侈询,上面的花紋是如此地清晰舌涨,甚至比強(qiáng)烈陽(yáng)光下都要超出一百倍。這是一個(gè)歷史性的時(shí)刻扔字,元素的放射性第一次被人們發(fā)現(xiàn)了囊嘉,雖然是在一個(gè)戲劇性的場(chǎng)合下。貝克勒爾的驚奇革为,終究打開了通向原子內(nèi)部的大門扭粱,使得人們很快就看到了一個(gè)全新的世界。
在量子論的故事后面震檩,我們會(huì)看見更多這樣的意外琢蛤。這些意外,為科學(xué)史添加了一份絢麗的傳奇色彩抛虏,也使人們對(duì)神秘的自然更加興致勃勃博其。那也是科學(xué)給我們帶來(lái)的快樂(lè)之一啊。

1896年嘉蕾,他讀到了維恩關(guān)于黑體輻射的論文贺奠,并對(duì)此表現(xiàn)出了極大的興趣。在普朗克看來(lái)错忱,維恩公式體現(xiàn)出來(lái)的這種物體的內(nèi)在規(guī)律——和物體本身性質(zhì)無(wú)關(guān)的絕對(duì)規(guī)律——代表了某種客觀的永恒不變的東西儡率。它獨(dú)立于人和物質(zhì)世界而存在,不受外部世界的影響以清,是科學(xué)追求的最崇高的目標(biāo)儿普。普朗克的這種偏愛正是經(jīng)典物理學(xué)的一種傳統(tǒng)和風(fēng)格,對(duì)絕對(duì)嚴(yán)格規(guī)律的一種崇尚掷倔。這種古典而保守的思想經(jīng)過(guò)了牛頓眉孩、拉普拉斯和麥克斯韋,帶著黃金時(shí)代的全部貴族氣息,深深滲透在普朗克的骨子里面浪汪。

現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)立之初巴柿,也就是17,18世紀(jì)的時(shí)候死遭,英國(guó)是毫無(wú)爭(zhēng)議的世界科學(xué)中心(以前是意大利)广恢。牛頓作為一代科學(xué)家的代表自不用說(shuō),波義耳呀潭、胡克钉迷、一直到后來(lái)的戴維、卡文迪許钠署、道爾頓糠聪、法拉第、托馬斯·楊谐鼎,都是世界首屈一指的大科學(xué)家舰蟆。但是很快,這一中心轉(zhuǎn)到了法國(guó)狸棍。法國(guó)的崛起由伯努利(Daniel Bernoulli)夭苗、達(dá)朗貝爾(J. R. d'alembert)、拉瓦錫隔缀、拉馬克等開始题造,到了安培(Andre Marie Ampere)、菲涅耳猾瘸、卡諾(Nicolas Carnot)界赔、拉普拉斯、傅科牵触、泊松淮悼、拉格朗日的時(shí)代,已經(jīng)在歐洲獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷揽思。不過(guò)進(jìn)入19世紀(jì)的后半袜腥,德國(guó)開始迎頭趕上,涌現(xiàn)出了一大批天才钉汗,高斯羹令、歐姆、洪堡损痰、沃勒(Friedrich Wohler)福侈、赫爾姆霍茲、克勞修斯卢未、玻爾茲曼肪凛、赫茲......雖然英國(guó)連出了法拉第堰汉、麥克斯韋、達(dá)爾文這樣的偉人伟墙,也不足以搶回它當(dāng)初的地位翘鸭。到了20世紀(jì)初,德國(guó)在科學(xué)方面的成就到達(dá)了最高峰戳葵,成為了世界各地科學(xué)家心目中的圣地矮固,柏林、慕尼黑和哥廷根成為了當(dāng)時(shí)自然科學(xué)當(dāng)之無(wú)愧的世界性中心譬淳。我們?cè)谝院蟮氖吩捓铮瑢?huì)看到越來(lái)越多德國(guó)人的名字盹兢。不幸的是邻梆,納粹上臺(tái)之后,德國(guó)的科技地位一落千丈绎秒,大批科學(xué)家出逃外國(guó)浦妄,直接造成了美國(guó)的崛起,直到今日见芹。

古希臘有個(gè)學(xué)派叫作愛利亞派剂娄,其創(chuàng)建人名叫巴門尼德(Parmenides)。這位哲人對(duì)運(yùn)動(dòng)充滿了好奇玄呛,但在他看來(lái)阅懦,運(yùn)動(dòng)是一種自相矛盾的行為,它不可能是真實(shí)的徘铝,而一定是一個(gè)假相耳胎。為什么呢?因?yàn)榘烷T尼德認(rèn)為世界上只有一個(gè)唯一的“存在”惕它,既然是唯一的存在怕午,它就不可能有運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槌恕按嬖凇本褪恰胺谴嬖凇毖推牵按嬖凇痹趺纯赡芤苿?dòng)到“非存在”里面去呢郁惜?所以他認(rèn)為“存在”是絕對(duì)靜止的,而運(yùn)動(dòng)是荒謬的甲锡,我們所理解的運(yùn)動(dòng)只是假相而已兆蕉。
巴門尼德有個(gè)學(xué)生,就是大名鼎鼎的芝諾(Zeno)缤沦。他為了為他的老師辯護(hù)恨樟,證明運(yùn)動(dòng)是不可能的,編了好幾個(gè)著名的悖論來(lái)說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的荒謬性疚俱。我們?cè)谶@里談?wù)勛钣忻囊粋€(gè)劝术,也就是“阿喀琉斯追龜辯”,這里面便牽涉到時(shí)間和空間的連續(xù)性問(wèn)題。
阿喀琉斯是史詩(shī)《伊利亞特》里的希臘大英雄养晋。有一天他碰到一只烏龜衬吆,烏龜嘲笑他說(shuō):“別人都說(shuō)你厲害,但我看你如果跟我賽跑绳泉,還追不上我逊抡。”
阿喀琉斯大笑說(shuō):“這怎么可能零酪。我就算跑得再慢冒嫡,速度也有你的10倍,哪會(huì)追不上你四苇?”
烏龜說(shuō):“好孝凌,那我們假設(shè)一下。你離我有100米月腋,你的速度是我的10倍◇凹埽現(xiàn)在你來(lái)追我了,但當(dāng)你跑到我現(xiàn)在這個(gè)位置榆骚,也就是跑了100米的時(shí)候片拍,我也已經(jīng)又向前跑了10米。當(dāng)你再追到這個(gè)位置的時(shí)候妓肢,我又向前跑了1米捌省,你再追1米,我又跑了1/10米......總之碉钠,你只能無(wú)限地接近我所禀,但你永遠(yuǎn)也不能追上我》徘眨”
阿喀琉斯怎么聽怎么有道理色徘,一時(shí)丈二和尚摸不著頭腦。
這個(gè)故事便是有著世界性聲名的“芝諾悖論”(之一)操禀,哲學(xué)家們?cè)?jīng)從各種角度多方面地闡述過(guò)這個(gè)命題褂策。這個(gè)命題令人困擾的地方,就在于它采用了一種無(wú)限分割空間的辦法颓屑,使得我們無(wú)法跳過(guò)這個(gè)無(wú)限去談問(wèn)題斤寂。雖然從數(shù)學(xué)上,我們可以知道無(wú)限次相加可以限制在有限的值里面揪惦,但是數(shù)學(xué)從本質(zhì)上只能告訴我們?cè)趺醋霰楦悖荒芨嬖V我們能不能做到。
但是器腋,自從量子革命以來(lái)溪猿,學(xué)者們?cè)絹?lái)越多地認(rèn)識(shí)到钩杰,空間不一定能夠這樣無(wú)限分割下去。量子效應(yīng)使得空間和時(shí)間的連續(xù)性喪失了诊县,芝諾所連續(xù)無(wú)限次分割的假設(shè)并不能夠成立讲弄。這樣一來(lái),芝諾悖論便不攻自破了依痊。量子論告訴我們避除,“無(wú)限分割”的概念是一種數(shù)學(xué)上的理想,而不可能在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)胸嘁。一切都是不連續(xù)的瓶摆,連續(xù)性的美好藍(lán)圖,其實(shí)不過(guò)是我們的一種想象性宏。

盧瑟福本人是一位偉大的物理學(xué)家群井,這是無(wú)需置疑的。但他同時(shí)更是一位偉大的物理導(dǎo)師衔沼,他以敏銳的眼光去發(fā)現(xiàn)人們的天才,又以偉大的人格去關(guān)懷他們昔瞧,把他們的潛力挖掘出來(lái)指蚁。在盧瑟福身邊的那些助手和學(xué)生們,后來(lái)絕大多數(shù)都出落得非常出色自晰,其中更包括了為數(shù)眾多的科學(xué)大師們凝化。
我們熟悉的尼爾斯·玻爾,20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一酬荞,1922年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主搓劫,量子論的奠基人和象征。在曼徹斯特跟隨過(guò)盧瑟福混巧。
保羅·狄拉克(Paul Dirac)枪向,量子論的創(chuàng)始人之一,同樣偉大的科學(xué)家咧党,1933年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主秘蛔。他的主要成就都是在劍橋卡文迪許實(shí)驗(yàn)室做出的(那時(shí)盧瑟福接替了J. J.湯姆遜成為這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的主任)。狄拉克獲獎(jiǎng)的時(shí)候才31歲傍衡,他對(duì)盧瑟福說(shuō)他不想領(lǐng)這個(gè)獎(jiǎng)深员,因?yàn)樗憛捲诠娭械拿暋1R瑟福勸道蛙埂,如果不領(lǐng)獎(jiǎng)的話倦畅,那么這個(gè)名聲可就更響了。
中子的發(fā)現(xiàn)者绣的,詹姆斯·查德威克(James Chadwick)在曼徹斯特花了兩年時(shí)間在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室里叠赐。他于1935年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)欲账。
布萊克特(Patrick M. S. Blackett)在一次大戰(zhàn)后辭去了海軍上尉的職務(wù),進(jìn)入劍橋跟隨盧瑟福學(xué)習(xí)物理燎悍。他后來(lái)改進(jìn)了威爾遜云室敬惦,并在宇宙線和核物理方面作出了巨大的貢獻(xiàn),為此獲得了1948年的諾貝爾物理獎(jiǎng)谈山。
1932年俄删,沃爾頓(E.T.S Walton)和考克勞夫特(John Cockcroft)在盧瑟福的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室里建造了強(qiáng)大的加速器,并以此來(lái)研究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)奏路。這兩位盧瑟福的弟子在1951年分享了諾貝爾物理獎(jiǎng)金畴椰。
這個(gè)名單可以繼續(xù)開下去,一直到長(zhǎng)得令人無(wú)法忍受為止:英國(guó)人索迪(FrederickSoddy)鸽粉,1921年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)斜脂。瑞典人赫維西(Georg von Hevesy),1943年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)触机。德國(guó)人哈恩(Otto Hahn)帚戳,1944年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。英國(guó)人鮑威爾(Cecil Frank Powell)儡首,1950年諾貝爾物理獎(jiǎng)片任。美國(guó)人貝特(Hans Bethe),1967年諾貝爾物理獎(jiǎng)蔬胯。蘇聯(lián)人卡皮查(P.L.Kapitsa)对供,1978年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
除去一些稍微疏遠(yuǎn)一點(diǎn)的case氛濒,盧瑟福一生至少培養(yǎng)了10位諾貝爾獎(jiǎng)得主(還不算他自己本人)产场。當(dāng)然,在他的學(xué)生中還有一些沒(méi)有得到諾獎(jiǎng)舞竿,但同樣出色的名字京景,比如漢斯·蓋革(Hans Geiger,他后來(lái)以發(fā)明了蓋革計(jì)數(shù)器而著名)骗奖、亨利·莫斯里(Henry Mosely醋粟,一個(gè)被譽(yù)為有著無(wú)限天才的年輕人,可惜死在了一戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)上)重归、恩內(nèi)斯特·馬斯登(ErnestMarsden米愿,他和蓋革一起做了α粒子散射實(shí)驗(yàn),后來(lái)被封為爵士)......等等鼻吮,等等育苟。
盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室被后人稱為“諾貝爾獎(jiǎng)得主的幼兒園”。他的頭像出現(xiàn)在新西蘭貨幣的最大面值——100元上面椎木,作為國(guó)家對(duì)他最崇高的敬意和紀(jì)念违柏。

我們已經(jīng)看到博烂,海森堡發(fā)明了這種奇特的表格,I×II=?II×I漱竖,連他自己都沒(méi)把握確定這是個(gè)什么怪物禽篱。當(dāng)他結(jié)束養(yǎng)病,回到哥廷根后馍惹,就把論文草稿送給老師波恩躺率,讓他評(píng)論評(píng)論。波恩看到這種表格運(yùn)算大吃一驚万矾,原來(lái)這不是什么新鮮東西悼吱,正是線性代數(shù)里學(xué)到的“矩陣”!回溯歷史,這種工具早在1858年就已經(jīng)由一位劍橋的數(shù)學(xué)家Arthur Cayley所發(fā)明良狈,不過(guò)當(dāng)時(shí)不叫“矩陣”而叫做“行列式”(determinant后添,這個(gè)字后來(lái)變成了另外一個(gè)意思,雖然還是和矩陣關(guān)系很緊密)薪丁。發(fā)明矩陣最初的目的遇西,是簡(jiǎn)潔地來(lái)求解某些微分方程組(事實(shí)上直到今天,大學(xué)線性代數(shù)課還是主要解決這個(gè)問(wèn)題)严嗜。但海森堡對(duì)此毫不知情粱檀,他實(shí)際上不知不覺地“重新發(fā)明”了矩陣的概念。波恩和他那精通矩陣運(yùn)算的助教約爾當(dāng)隨即在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展了海森堡的理論阻问,進(jìn)一步完善了量子力學(xué)梧税,我們很快就要談到沦疾。
數(shù)學(xué)在某種意義上來(lái)說(shuō)總是領(lǐng)先的称近。Cayley創(chuàng)立矩陣的時(shí)候,自然想不到它后來(lái)會(huì)在量子論的發(fā)展中起到關(guān)鍵作用哮塞。同樣刨秆,黎曼創(chuàng)立黎曼幾何的時(shí)候,又怎會(huì)料到他已經(jīng)給愛因斯坦和他偉大的相對(duì)論提供了最好的工具忆畅。
喬治·蓋莫夫在那本受歡迎的老科普書《從一到無(wú)窮大》(One, Two, Three......Infinity)里說(shuō)衡未,目前數(shù)學(xué)還有一個(gè)大分支沒(méi)有派上用場(chǎng)(除了智力體操的用處之外),那就是數(shù)論家凯。古老的數(shù)論領(lǐng)域里已經(jīng)有許多難題被解開缓醋,比如四色問(wèn)題,費(fèi)馬大定理绊诲。也有比如著名的哥德巴赫猜想送粱,至今懸而未決。天知道掂之,這些理論和思路是不是在將來(lái)會(huì)給某個(gè)物理或者化學(xué)理論開道抗俄,打造出一片全新的天地來(lái)脆丁。

EPR出臺(tái)的時(shí)候,薛定諤大為高興动雹,稱贊愛因斯坦“抓住了量子論的小辮子槽卫。”受此啟發(fā)胰蝠,他在1935年也發(fā)表了一篇論文歼培,題為《量子力學(xué)的現(xiàn)狀》(Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik),文中的口氣非常諷刺姊氓∝で樱總而言之,是和哥本哈根派誓不兩立的了翔横。
在論文的第5節(jié)读跷,薛定諤描述了那個(gè)常被視為惡夢(mèng)的貓實(shí)驗(yàn)。好禾唁,哥本哈根派說(shuō)效览,沒(méi)有測(cè)量之前,一個(gè)粒子的狀態(tài)模糊不清荡短,處于各種可能性的混合疊加丐枉,是吧?比如一個(gè)放射性原子掘托,它何時(shí)衰變是完全概率性的瘦锹。只要沒(méi)有觀察,它便處于衰變/不衰變的疊加狀態(tài)中闪盔,只有確實(shí)地測(cè)量了弯院,它才隨機(jī)選擇一種狀態(tài)而出現(xiàn)。
好得很泪掀,那么讓我們把這個(gè)原子放在一個(gè)不透明的箱子中讓它保持這種疊加狀態(tài)√現(xiàn)在薛定諤想象了一種結(jié)構(gòu)巧妙的精密裝置,每當(dāng)原子衰變而放出一個(gè)中子异赫,它就激發(fā)一連串連鎖反應(yīng)椅挣,最終結(jié)果是打破箱子里的一個(gè)毒氣瓶,而同時(shí)在箱子里的還有一只可憐的貓塔拳。事情很明顯:如果原子衰變了鼠证,那么毒氣瓶就被打破,貓就被毒死靠抑。要是原子沒(méi)有衰變量九,那么貓就好好地活著。
自然的推論:當(dāng)它們都被鎖在箱子里時(shí)孕荠,因?yàn)槲覀儧](méi)有觀察娩鹉,所以那個(gè)原子處在衰變/不衰變的疊加狀態(tài)攻谁。因?yàn)樵拥臓顟B(tài)不確定,所以貓的狀態(tài)也不確定弯予,只有當(dāng)我們打開箱子察看戚宦,事情才最終定論:要么貓四腳朝天躺在箱子里死掉了,要么它活蹦亂跳地“喵嗚”直叫锈嫩。問(wèn)題是受楼,當(dāng)我們沒(méi)有打開箱子之前,這只貓?zhí)幵谑裁礌顟B(tài)呼寸?似乎唯一的可能就是艳汽,它和我們的原子一樣處在疊加態(tài),這只貓當(dāng)時(shí)陷于一種死/活的混合对雪。
現(xiàn)在就不光光是原子是否幽靈的問(wèn)題了河狐,現(xiàn)在貓也變成了幽靈。一只貓同時(shí)又是死的又是活的瑟捣?它處在不死不活的疊加態(tài)馋艺?這未免和常識(shí)太過(guò)沖突,同時(shí)在生物學(xué)角度來(lái)講也是奇談怪論迈套。如果打開箱子出來(lái)一只活貓捐祠,那么要是它能說(shuō)話,它會(huì)不會(huì)描述那種死/活疊加的奇異感受桑李?恐怕不太可能踱蛀。
薛定諤的實(shí)驗(yàn)把量子效應(yīng)放大到了我們的日常世界,現(xiàn)在量子的奇特性質(zhì)牽涉到我們的日常生活了贵白,牽涉到我們心愛的寵物貓究竟是死還是活的問(wèn)題率拒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單,卻比EPR要辛辣許多戒洼,這一次扎得哥本哈根派夠疼的俏橘。他們不得不退一步以咽下這杯苦酒:是的允华,當(dāng)我們沒(méi)有觀察的時(shí)候圈浇,那只貓的確是又死又活的。
不僅僅是貓靴寂,一切的一切磷蜀,當(dāng)我們不去觀察的時(shí)候,都是處在不確定的疊加狀態(tài)的百炬,因?yàn)槭篱g萬(wàn)物也都是由服從不確定性原理的原子組成褐隆,所以一切都不能免俗。量子派后來(lái)有一個(gè)被哄傳得很廣的論調(diào)說(shuō):“當(dāng)我們不觀察時(shí)剖踊,月亮是不存在的”庶弃。這稍稍偏離了本意衫贬,準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),因?yàn)樵铝烈彩怯刹淮_定的粒子組成的歇攻,所以如果我們轉(zhuǎn)過(guò)頭不去看月亮固惯,那一大堆粒子就開始按照波函數(shù)彌散開去。于是乎缴守,月亮的邊緣開始顯得模糊而不確定葬毫,它逐漸“融化”,變成概率波擴(kuò)散到周圍的空間里去屡穗。當(dāng)然這么大一個(gè)月亮完全融化成空間中的概率是需要很長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)間的贴捡,不過(guò)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是:要是不觀察月亮,它就從確定的狀態(tài)變成無(wú)數(shù)不確定的疊加村砂。不觀察它時(shí)烂斋,一個(gè)確定的,客觀的月亮是不存在的础废。但只要一回頭源祈,一輪明月便又高懸空中,似乎什么事也沒(méi)發(fā)生過(guò)一樣色迂。
不能不承認(rèn)香缺,這聽起來(lái)很有強(qiáng)烈的主觀唯心論的味道。雖然它其實(shí)和我們通常理解的那種哲學(xué)理論有一定區(qū)別歇僧,不過(guò)講到這里图张,許多人大概都會(huì)自然而然地想起貝克萊(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。這句話要是稍微改一改講成“存在就是被測(cè)量”诈悍,那就和哥本哈根派的意思差不離了祸轮。貝克萊在哲學(xué)史上的地位無(wú)疑是重要的,但人們通常樂(lè)于批判他侥钳,我們的哥本哈根派是否比他走得更遠(yuǎn)呢适袜?好歹貝克萊還認(rèn)為事物是連續(xù)客觀地存在的,因?yàn)榭傆小吧系邸痹诓煌5乜粗磺邢隙帷6孔诱摽嘟矗俊氨菹拢也恍枰系圻@個(gè)假設(shè)”给猾。
與貝克萊互相輝映的東方代表大概要算王陽(yáng)明疫萤。他在《傳習(xí)錄?下》中也說(shuō)過(guò)一句有名的話:“你未看此花時(shí),此花與汝同歸于寂;你來(lái)看此花時(shí)敢伸,則此花顏色一時(shí)明白起來(lái)......”如果王陽(yáng)明懂量子論扯饶,他多半會(huì)說(shuō):“你未觀測(cè)此花時(shí),此花并未實(shí)在地存在,按波函數(shù)而歸于寂;你來(lái)觀測(cè)此花時(shí)尾序,則此花波函數(shù)發(fā)生坍縮钓丰,它的顏色一時(shí)變成明白的實(shí)在......”測(cè)量即是理,測(cè)量外無(wú)理每币。
當(dāng)然斑粱,我們無(wú)意把這篇史話變成純粹的乏味的哲學(xué)探討,經(jīng)驗(yàn)往往表明脯爪,這類空洞的議論最終會(huì)變成毫無(wú)意義则北,讓人昏昏欲睡的雞肋文字。我們還是回到具體的問(wèn)題上來(lái)痕慢,當(dāng)我們不去觀察箱子內(nèi)的情況的時(shí)候尚揣,那只貓真的“又是活的又是死的”?
這的確是一個(gè)讓人尷尬和難以想象的問(wèn)題掖举】炱霍金曾說(shuō)過(guò):“當(dāng)我聽說(shuō)薛定諤的貓的時(shí)候,我就跑去拿槍塔次》嚼海”薛定諤本人在論文里把它描述成一個(gè)“惡魔般的裝置”(diabolische,英文diabolical励负,玩Diablo的人大概能更好地理解它的意思)藕溅。我們已經(jīng)見識(shí)到了量子論那種種令人驚異甚至瞠目結(jié)舌的古怪性質(zhì),但那只是在我們根本不熟悉也沒(méi)有太大興趣了解的微觀世界而已继榆,可現(xiàn)在它突然要開始影響我們周圍的一切了巾表?一個(gè)人或許能接受電子處在疊加狀態(tài)的事實(shí),但一旦談?wù)撈鸷暧^的事物比如我們的貓也處在某種“疊加”狀態(tài)略吨,任誰(shuí)都要感到一點(diǎn)畏首畏尾集币。不過(guò),對(duì)于這個(gè)問(wèn)題翠忠,我們現(xiàn)在已經(jīng)知道許多鞠苟,特別是近十年來(lái)有著許多杰出的實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)它的一些奇特的性質(zhì)。但我們還是按著我們史話的步伐秽之,一步步地來(lái)探究這個(gè)饒有趣味的話題当娱,還是從哥本哈根解釋說(shuō)起吧。
貓?zhí)幱谒?活的疊加態(tài)政溃?人們無(wú)法接受這一點(diǎn)趾访,最關(guān)鍵的地方就在于:經(jīng)驗(yàn)告訴我們這種奇異的二重狀態(tài)似乎是不太可能被一個(gè)宏觀的生物态秧,比如貓或者我們自己董虱,所感受到的。還是那句話:如果貓能說(shuō)話,它會(huì)描述這種二象性的感覺嗎愤诱?如果它僥幸幸存云头,它會(huì)不會(huì)說(shuō):“是的,我當(dāng)時(shí)變成了一縷概率波淫半,我感到自己彌漫在空間里溃槐,一半已經(jīng)死去了,而另一半還活著科吭。這真是令人飄飄然的感覺昏滴,你也來(lái)試試看?”這恐怕沒(méi)人相信对人。
好谣殊,我們退一步,貓不會(huì)說(shuō)話牺弄,那么我們把一個(gè)會(huì)說(shuō)話的人放入箱子里面去姻几。當(dāng)然,這聽起來(lái)有點(diǎn)殘忍势告,似乎是納粹的毒氣集中營(yíng)蛇捌,不過(guò)我們只是在想象中進(jìn)行而已。這個(gè)人如果能生還咱台,他會(huì)那樣說(shuō)嗎络拌?顯然不會(huì),他肯定無(wú)比堅(jiān)定地宣稱回溺,自己從頭到尾都活得好好的盒音,根本沒(méi)有什么半生半死的狀態(tài)出現(xiàn)∠诙可是祥诽,這次不同了,因?yàn)樗约阂呀?jīng)是一個(gè)觀察者了啊!他在箱子里不斷觀察自己的狀態(tài)瓮恭,從而不停地觸動(dòng)自己的波函數(shù)坍縮雄坪,我們把一個(gè)觀測(cè)者放進(jìn)了箱子里!
可是,奇怪屯蹦,為什么我們對(duì)貓就不能這樣說(shuō)呢蹦骑?貓也在不停觀察著自己啊。貓和人有什么不同呢荣堰?難道區(qū)別就在于一個(gè)可以出來(lái)憤怒地反駁量子論的論調(diào),一個(gè)只能“喵喵”叫嗎脑蠕?令我們吃驚的是购撼,這的確可能是至關(guān)重要的分別!人可以感覺到自己的存活,而貓不能碾盐,換句話說(shuō)付枫,人有能力“測(cè)量”自己活著與否,而貓不能!人有一樣貓所沒(méi)有的東西励背,那就是“意識(shí)”!因此砸西,人能夠測(cè)量自己的波函數(shù)使其坍縮叶眉,而貓無(wú)能為力,只能停留在死/活疊加任其發(fā)展的波函數(shù)中芹枷。
意識(shí)!這個(gè)字眼出現(xiàn)在物理學(xué)中真是難以想象衅疙。如果它還出自一位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主之口,是不是令人暈眩不已鸳慈?難道饱溢,這世界真的已經(jīng)改變了么?
半死半活的“薛定諤的貓”是科學(xué)史上著名的怪異形象之一走芋,和它同列名人堂的也許還有芝諾的那只永遠(yuǎn)追不上的烏龜绩郎,拉普拉斯的那位無(wú)所不知從而預(yù)言一切的老智者,麥克斯韋的那個(gè)機(jī)智地控制出入口翁逞,以致快慢分子逐漸分離肋杖,系統(tǒng)熵為之倒流的妖精,被相對(duì)論搞得頭昏腦漲挖函,分不清誰(shuí)是哥哥誰(shuí)是弟弟的那對(duì)雙生子状植,等等等等。薛定諤的貓?jiān)诖蟊娭幸彩质軞g迎怨喘,常常出現(xiàn)在劇本津畸,漫畫和音樂(lè)中,雖然比不上同胞Garfield或者Tom必怜,也算是有點(diǎn)人氣肉拓。有意思的是,它常常和“巴甫洛夫的狗”作為搭檔一唱一和出現(xiàn)梳庆。它最長(zhǎng)臉的一次大概是被“恐懼之淚”(Tears for Fears)暖途,這個(gè)在80年代紅極一時(shí)的樂(lè)隊(duì)作為一首歌的標(biāo)題演唱卑惜,雖然歌詞是“薛定諤的貓死在了這個(gè)世界”。

1979年是愛因斯坦誕辰100周年丧肴,在他生前工作的普林斯頓召開了一次紀(jì)念他的討論會(huì)残揉。在會(huì)上胧后,愛因斯坦的同事芋浮,也是玻爾的密切合作者之一約翰·惠勒(John Wheeler)提出了一個(gè)相當(dāng)令人吃驚的構(gòu)想,也就是所謂的“延遲實(shí)驗(yàn)”(delayed choice experiment)壳快。在前面的章節(jié)里纸巷,我們已經(jīng)對(duì)電子的雙縫干涉非常熟悉了,根據(jù)哥本哈根解釋眶痰,當(dāng)我們不去探究電子到底通過(guò)了哪條縫瘤旨,它就同時(shí)通過(guò)雙縫而產(chǎn)生干涉,反之竖伯,它就確實(shí)地通過(guò)一條縫而順便消滅干涉圖紋存哲。惠勒通過(guò)一個(gè)戲劇化的思維實(shí)驗(yàn)指出七婴,我們可以“延遲”電子的這一決定祟偷,使得它在已經(jīng)實(shí)際通過(guò)了雙縫屏幕之后,再來(lái)選擇究竟是通過(guò)了一條縫還是兩條!
這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本思路是打厘,用涂著半鍍銀的反射鏡來(lái)代替雙縫修肠。一個(gè)光子有一半可能通過(guò)反射鏡,一半可能被反射户盯,這是一個(gè)量子隨機(jī)過(guò)程嵌施,跟它選擇雙縫還是單縫本質(zhì)上是一樣的。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角莽鸭,那么它一半可能直飛吗伤,另一半可能被反射成90度角。但是硫眨,我們可以通過(guò)另外的全反射鏡牲芋,把這兩條分開的岔路再交匯到一起。在終點(diǎn)觀察光子飛來(lái)的方向捺球,我們可以確定它究竟是沿著哪一條道路飛來(lái)的缸浦。
但是,我們也可以在終點(diǎn)處再插入一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡氮兵,這又會(huì)造成光子的自我干涉裂逐。如果我們仔細(xì)安排位相,我們完全可以使得在一個(gè)方向上的光子呈反相而相互抵消泣栈,而在一個(gè)確定的方向輸出卜高。這樣的話我們每次都得到一個(gè)確定的結(jié)果(就像每次都得到一個(gè)特定的干涉條紋一樣)弥姻,根據(jù)量子派的說(shuō)法,此時(shí)光子必定同時(shí)沿著兩條途徑而來(lái)!
總而言之掺涛,如果我們不在終點(diǎn)處插入半反射鏡庭敦,光子就沿著某一條道路而來(lái),反之它就同時(shí)經(jīng)過(guò)兩條道路⌒嚼拢現(xiàn)在的問(wèn)題是秧廉,是不是要在終點(diǎn)處插入反射鏡,這可以在光子實(shí)際通過(guò)了第一塊反射鏡拣帽,已經(jīng)快要到達(dá)終點(diǎn)時(shí)才決定疼电。我們可以在事情發(fā)生后再來(lái)決定它應(yīng)該怎樣發(fā)生!如果說(shuō)我們是這出好戲的導(dǎo)演的話,那么我們的光子在其中究竟扮演了什么角色减拭,這可以等電影拍完以后再由我們決定!
雖然聽上去古怪蔽豺,但這卻是哥本哈根派的一個(gè)正統(tǒng)推論!惠勒后來(lái)引玻爾的話說(shuō),“任何一種基本量子現(xiàn)象只在其被記錄之后才是一種現(xiàn)象”拧粪,我們是在光子上路之前還是途中來(lái)做出決定修陡,這在量子實(shí)驗(yàn)中是沒(méi)有區(qū)別的。歷史不是確定和實(shí)在的——除非它已經(jīng)被記錄下來(lái)可霎。更精確地說(shuō)魄鸦,光子在通過(guò)第一塊透鏡到我們插入第二塊透鏡這之間“到底”在哪里,是個(gè)什么啥纸,是一個(gè)無(wú)意義的問(wèn)題号杏,我們沒(méi)有權(quán)利去談?wù)撍皇且粋€(gè)“客觀真實(shí)”!惠勒用那幅著名的“龍圖”來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)斯棒,龍的頭和尾巴(輸入輸出)都是確定的清晰的盾致,但它的身體(路徑)卻是一團(tuán)迷霧,沒(méi)有人可以說(shuō)清荣暮。
在惠勒的構(gòu)想提出5年后庭惜,馬里蘭大學(xué)的卡洛爾·阿雷(Carroll O Alley)和其同事當(dāng)真做了一個(gè)延遲實(shí)驗(yàn),其結(jié)果真的證明穗酥,我們何時(shí)選擇光子的“模式”护赊,這對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果是無(wú)影響的(和玻爾預(yù)言的一樣,和愛因斯坦的相反!)砾跃,與此同時(shí)慕尼黑大學(xué)的一個(gè)小組也作出了類似的結(jié)果骏啰。
這樣稀奇古怪的事情說(shuō)明了什么呢?
這說(shuō)明抽高,宇宙的歷史判耕,可以在它實(shí)際發(fā)生后才被決定究竟是怎樣發(fā)生的!在薛定諤的貓實(shí)驗(yàn)里,如果我們也能設(shè)計(jì)某種延遲實(shí)驗(yàn)翘骂,我們就能在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再來(lái)決定貓是死是活!比如說(shuō)壁熄,原子在1點(diǎn)鐘要么衰變毒死貓帚豪,要么就斷開裝置使貓存活。但如果有某個(gè)延遲裝置能夠讓我們?cè)?點(diǎn)鐘來(lái)“延遲決定”原子衰變與否草丧,我們就可以在2點(diǎn)鐘這個(gè)“未來(lái)”去實(shí)際決定貓?jiān)?點(diǎn)鐘的死活!
這樣一來(lái)狸臣,宇宙本身由一個(gè)有意識(shí)的觀測(cè)者創(chuàng)造出來(lái)也不是什么不可能的事情。雖然宇宙的行為在道理上講已經(jīng)演化了幾百億年昌执,但某種“延遲”使得它直到被一個(gè)高級(jí)生物所觀察才成為確定烛亦。我們的觀測(cè)行為本身參予了宇宙的創(chuàng)造過(guò)程!這就是所謂的“參予性宇宙”模型(The Participatory Universe)。宇宙本身沒(méi)有一個(gè)確定的答案仙蚜,而其中的生物參予了這個(gè)謎題答案的構(gòu)建本身!
這實(shí)際上是某種增強(qiáng)版的“人擇原理”(anthropic principle)此洲。人擇原理是說(shuō)厂汗,我們存在這個(gè)事實(shí)本身委粉,決定了宇宙的某些性質(zhì)為什么是這樣的而不是那樣的。也就是說(shuō)娶桦,我們討論所有問(wèn)題的前提是:事實(shí)上已經(jīng)存在了一些像我們這樣的智能生物來(lái)討論這些問(wèn)題贾节。我們回憶一下笛卡兒的“第一原理”:不管我懷疑什么也好,有一點(diǎn)我是不能懷疑的衷畦,那就是“我在懷疑”本身栗涂。“我思故我在”!類似的原則也適用于人擇原理:不管這個(gè)宇宙有什么樣的性質(zhì)也好祈争,它必須要使得智能生物可能存在于其中斤程,不然就沒(méi)有人來(lái)問(wèn)“宇宙為什么是這樣的?”這個(gè)問(wèn)題了菩混。隨便什么問(wèn)題也好忿墅,你首先得保證有一個(gè)“人”來(lái)問(wèn)問(wèn)題,不然就沒(méi)有意義了沮峡。
舉個(gè)例子疚脐,目前宇宙似乎是在以一個(gè)“恰到好處”的速度在膨脹。只要它膨脹得稍稍快一點(diǎn)邢疙,當(dāng)初的物質(zhì)就會(huì)四散飛開棍弄,而無(wú)法凝聚成星系和行星。反過(guò)來(lái)疟游,如果稍微慢一點(diǎn)點(diǎn)呼畸,引力就會(huì)把所有的物質(zhì)都吸到一起,變成一團(tuán)具有驚人的密度和溫度的大雜燴颁虐。而我們正好處在一個(gè)“臨界速度”上蛮原,這才使得宇宙中的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生命的誕生成為可能。這個(gè)速度要準(zhǔn)確到什么程度呢聪廉?大約是1055分之一瞬痘,這是什么概念故慈?你從宇宙的一端瞄準(zhǔn)并打中在另一端的一只蒼蠅(相隔300億光年),所需準(zhǔn)確性也不過(guò)1030分之一框全。類似的驚人準(zhǔn)確的宇宙常數(shù)察绷,我們還可以舉出幾十個(gè)。
我們問(wèn):為什么宇宙以這樣一個(gè)速度膨脹津辩?人擇原理的回答是:宇宙必須以這樣一個(gè)速度膨脹拆撼,不然就沒(méi)有“你”來(lái)問(wèn)這個(gè)問(wèn)題了。因?yàn)橹挥幸赃@樣一個(gè)速度膨脹喘沿,生命和智慧才可能誕生闸度,從而使問(wèn)題的提出成為可能!顯然不會(huì)有人問(wèn):“為什么宇宙以1米/秒的速度膨脹?”因?yàn)橐赃@個(gè)速度膨脹的宇宙是一團(tuán)火球蚜印,不會(huì)有人在那里存在莺禁。
參予性宇宙是增強(qiáng)的人擇原理,它不僅表明我們的存在影響了宇宙的性質(zhì)窄赋,更甚哟冬,我們的存在創(chuàng)造了宇宙和它的歷史本身!可以想象這樣一種情形:各種宇宙常數(shù)首先是一個(gè)不確定的疊加,只有被觀測(cè)者觀察后才變成確定忆绰。但這樣一來(lái)它們又必須保持在某些精確的范圍內(nèi)浩峡,以便創(chuàng)造一個(gè)好的環(huán)境,令觀測(cè)者有可能在宇宙中存在并觀察它們!這似乎是一個(gè)邏輯循環(huán):我們選擇了宇宙错敢,宇宙又創(chuàng)造了我們翰灾。這件怪事叫做“自指”或者“自激活”(self-exciting),意識(shí)的存在反過(guò)來(lái)又創(chuàng)造了它自身的過(guò)去!

但量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的可能使得所有的這些算法在瞬間人人自危稚茅。量子計(jì)算機(jī)的并行機(jī)制使得它可以同時(shí)處理多個(gè)計(jì)算纸淮,這使得大數(shù)不再成為障礙!1994年峰锁,貝爾實(shí)驗(yàn)室的彼得·肖(Peter Shor)創(chuàng)造了一種利用量子計(jì)算機(jī)的算法萎馅,可以有效地分解大數(shù)(復(fù)雜性符合多項(xiàng)式!)虹蒋。比如我們要分解一個(gè)250位的數(shù)字糜芳,如果用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的話,就算我們利用最有效的算法魄衅,把全世界所有的計(jì)算機(jī)都聯(lián)網(wǎng)到一起聯(lián)合工作峭竣,也要花上幾百萬(wàn)年的漫長(zhǎng)時(shí)間。但如果用量子計(jì)算機(jī)的話晃虫,只需幾分鐘皆撩!一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)在分解250位數(shù)的時(shí)候,同時(shí)處理了10^500個(gè)不同的計(jì)算!

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