第二十一章 預測一切的能力(2 / 3)

Ia寫過一本關於混沌的書,書名也叫《上帝擲骰子嗎》。這本書文字優美,很值得一讀,當然它和我們的史話沒什麼聯係。我用這個名字,一方麵是想強調決定論的興衰是我們史話的中心話題,另外,畢竟愛因斯坦這句名言本來的版權是屬於量子論的。

在我們出發去回顧新量子論與經典決定論的那場驚心動魄的悲壯決戰之前,在本章的最後還是讓我們先來關注一下曆史遺留問題,也就是我們的微粒和波動的宿怨。波恩的概率解釋無疑是對薛定諤傳統波動解釋的一個沉重打擊,現在,微粒似乎可以暫時高興一下了。

“看,”它嘲笑對手說,“薛定諤也救不了你,他對波函數的解釋是站不住腳的。難怪總是有人說,薛定諤的方程比薛定諤本人還聰明哪。波恩的概率才是有道理的,電子始終是一個電子,任何時候你觀察它,它都是一個粒子,你吵嚷多年的所謂波,原來隻是那看不見摸不著的‘概率’罷了。哈哈,把這個頭銜讓給你,我倒是毫無異議的,但你得首先承認我的正統地位。”

但是波動沒有被嚇倒,說實話,雙方300年的恩怨纏結,經過那麼多風風雨雨,早就練就了處變不驚的本領。“哦,是嗎?”它冷靜地回應道,“恐怕事情不如你想象得那麼簡單吧?老實講,是波還是粒子,你我都口說無憑,隻有當事者自己才清楚。我們不如設身處地,縮小到電子那個尺寸,去親身感受一下一個電子在雙縫實驗中的經曆如何?”

微粒遲疑了一下便接受了:“好吧,讓你徹底死心也好。”

那麼,現在讓我們也想象自己縮小到電子那個尺寸,跟著它們一起去看看事實上到底發生了什麼事。我們即將進入一個神奇的微觀世界:一個電子的直徑小於一億分之一埃,也就是10-23米,它的質量小於10-30千克。變得這樣小,看來這必定是一次奇妙的旅程呢。

突然間,就像愛麗絲吃下了那神奇的蘑菇,我們的身體逐漸縮小,終於已經和一個電子一樣大了。一下子變小了那麼多,還真有點不適應,看出去的世界也變得模糊扭曲起來。不過,我們第一次發現,世界原來那麼空曠,幾乎是空無一物,這也情有可原,從我們的尺度看來,原子核應該像是遠在天邊吧?好,現在迎麵來了一個電子,這是個好機會,讓我們睜大眼睛,仔細地看一看它究竟是個粒子還是波……奇怪,為什麼我們什麼都看不見呢?啊,原來我們忘了一個關鍵的事實!

要“看見”東西,必須有光進入我們的眼睛才行。但現在我們變得這麼小,即使光——不管它是光子還是光波——對於我們來說也太大了。這不免有些令人失望:我們注定無法親眼看見一個電子的模樣。但是,不用太過泄氣,雖然看不見,我們仍然可以聽見。這不,微粒和波動正在前麵爭論呢,咱們還是跟著這哥倆去看個究竟。它們為了模擬一個電子的曆程,從某個陰極射線管出發,現在,麵前就是那著名的雙縫了。

“嗨,微粒。”波動說道,“假如電子是個粒子的話,它下一步該怎樣行動呢?眼前有兩條縫,它隻能選擇其中之一啊,如果它是個粒子,它不可能兩條縫都通過吧?”

“嗯,沒錯。”微粒說,“粒子就是一個小點,是不可分割的。我想,電子必定選擇通過了其中的某一條狹縫,然後投射到後麵的光屏上,激發出一個小點。”

“可是,”波動一針見血地說,“它怎能夠按照幹涉模式的概率來行動呢?比如說它從右邊那條縫過去了吧,當它打到屏幕前,它怎麼能夠知道,它應該有90%的機會出現到亮帶區,10%的機會留給暗帶區呢?要知道這個幹涉條紋可是和兩條狹縫之間的距離密切相關啊,要是電子隻通過了一條縫,它是如何得知兩條縫之間的距離的呢?”

微粒有點尷尬,它遲疑地說:“我也承認,伴隨著一個電子的有某種類波的東西,也就是薛定諤的波函數ψ,波恩說它是概率,我們就假設它是某種看不見的概率波吧。你可以把它想象成從電子身上散發出去的某種看不見的場,我想,在它通過雙縫之前,這種看不見的波場在空間中彌漫開去,探測到了雙縫之間的距離,從而使一個電子得以知道如何嚴格地按照概率行動。但是,它的實體是個粒子,必定隻能通過其中的一條縫。”

“一點道理也沒有。”波動搖頭說,“我們不妨想象這樣一個情景吧,假如電子是一個粒子,它現在決定通過右邊的那條狹縫。姑且相信你的說法,有某種概率波事先探測到了雙縫間的距離,讓它胸有成竹知道如何行動。可是,假如在它進入右邊狹縫前的那一刹那,有人關閉了另一道狹縫,也就是左邊的那道狹縫,那時會發生什麼情形呢?”

微粒有點臉色發白。

“那時候,”波動繼續說,“就沒有雙縫了,隻有單縫。電子穿過一條縫,就無所謂什麼幹涉條紋。也就是說,當左邊狹縫關閉的一刹那,電子的概率必須立刻從幹涉模式轉換成普通模式,變成一條長狹帶。”

“現在,我倒請問,電子是如何在穿過狹縫前的一刹那,及時地得知另一條狹縫關閉這個事實的呢?要知道它可是一個小得不能再小的電子啊,從它的尺度來說,另一條狹縫距離是如此遙遠,就像從上海隔著大洋遙望洛杉磯。它如何能夠瞬間作出反應,修改自己的概率分布呢?除非它收到了某種瞬時傳播來的信號,可是信號的傳輸有光速的上限啊!怎麼,你想開始反對相對論了嗎?”