假使我們在某個狹縫上安裝儀器,試圖測出電子究竟通過了哪一邊,注意,這是另一種完全不同的觀測方式!!!我們試圖探測電子在通過狹縫時的實際位置,可是隻有粒子才有實際的位置。這實際上是我們施加的一種暗示,讓電子早早地展現出粒子性。事實上,的確隻有一邊的儀器將記錄下它的蹤影,但同時,幹涉條紋也被消滅,因為波動性隨著粒子性的喚起而消失了。我們終於明白,電子如何表現,完全取決於我們如何觀測它。種瓜得瓜,種豆得豆,想記錄它的位置?好,那是粒子的屬性,電子善解人意,便表現出粒子性來,同時也就沒有幹涉。不作這樣的企圖,電子就表現出波動性來,穿過兩道狹縫並形成熟悉的幹涉條紋。
量子派物理學家現在終於逐漸領悟到了事情的真相:我們的結論和我們的觀測行為本身大有聯係。這就像那匹馬是白的還是紅的,這個結論和我們用什麼樣的方法去觀察它有關係。有些看官可能還不服氣:“真相隻有一個”,親眼看見的才是唯一的真實。色盲是視力缺陷,眼鏡是外部裝備,這些怎麼能夠說是看到“真實”呢?其實沒什麼分別,它們不外乎是兩種不同的觀測方式罷了,我們的論點是,根本不存在所謂的柏拉圖式的“真實”。
好吧,現在我視力良好,也不戴任何裝置,看到馬是白色的。那麼,它當真是白色的嗎?其實我說這話前,已經隱含了一個前提:“用人類正常的肉眼,在普通光線下看來,馬呈現出白色。”再技術化一點,人眼隻能感受可見光,波長在400-760納米左右,這些頻段的光混合在一起才形成我們印象中的白色。所以我們論斷的前提就是,在400-760納米的光譜區感受馬,它是白色的。
許多昆蟲,比如蜜蜂,它的複眼所感受的光譜是大大不同的。蜜蜂看不見波長比黃光還長的光,卻對紫外線很敏感。在它看來,這匹馬大概是一種藍紫色,甚至它可能繪聲繪色地向你描繪一種難以想象的“紫外色”。現在你和蜜蜂吵起來了,你堅持這馬是白色的,而蜜蜂一口咬定是藍紫色。你和蜜蜂誰對誰錯呢?其實都對。那麼,馬怎麼可能又是白色又是紫色呢?其實是你們的觀測手段不同罷了。對於蜜蜂來說,它也是“親眼”見到,人並不比蜜蜂擁有更多的正確性,離“真相”更近一點。話說回來,色盲隻是對於某些頻段的光有盲點,眼鏡隻不過加上一個濾鏡而已,本質上也是一樣的,也沒理由說它們看到的就是“虛假”。
事實上,沒有什麼“客觀真相”。討論馬本質上“到底是什麼顏色”,正如我們已經指出過的,是很無聊的行為。每一個關於顏色的論斷,都是結合某種觀測方式而作出的,如果脫離了觀測手段,就根本不存在一個絕對的所謂“本色”。
玻爾也好,海森堡也好,現在終於都明白:談論任何物理量都是沒有意義的,除非你首先描述你測量這個物理量的方式。一個電子的動量是什麼?我不知道,一個電子沒有什麼絕對的動量,不過假如你告訴我你打算怎麼去測量,我倒可以告訴你測量結果會是什麼。根據測量方式的不同,這個動量可以從十分精確一直到萬分模糊,這些結果都是可能的,也都是正確的。一個電子的動量,隻有當你測量時,才有意義。假如這不好理解,想象有人在紙上畫了兩橫夾一豎,問你這是什麼字。嗯,這是一個“工”字,但也可能是橫過來的“H”,在他沒告訴你怎麼看之前,這個問題是沒有定論的。現在,你被告知:“這個圖案的看法應該是橫過來看。”這下我們明確了:這是一個大寫字母H。隻有觀測手段明確之後,答案才有意義。而脫離了觀測手段去討論這個圖案“本質上”到底是“工”還是“H”,這個問題卻是無意義的。
測量!在經典理論中,這不是一個被考慮的問題。測量一塊石頭的重量,我用天平,用彈簧秤,用磅秤,或者用電子秤來做,理論上是沒有什麼區別的。在經典理論看來,石頭是處在一個絕對的,客觀的外部世界中,而我——觀測者——對這個世界是沒有影響的,至少,這種影響是微小得可以忽略不計的。你測得的數據是多少,石頭的“客觀重量”就是多少。但量子世界就不同了,我們已經看到,我們測量的對象都是如此微小,以致我們的介入對其產生了致命的幹預。我們本身的擾動使得我們的測量中充滿了不確定性,從原則上都無法克服。采取不同的手段,往往會得到不同的答案,它們隨著不確定性原理搖搖擺擺,你根本不能說有一個客觀確定的答案在那裏。在量子論中沒有外部世界和我之分,我們和客觀世界天人合一,融和成為一體,我們和觀測物互相影響,使得測量行為成為一種難以把握的手段。在量子世界,一個電子並沒有什麼“客觀動量”,我們能談論的,隻有它的“測量動量”,而這又和我們的測量手段密切相關。
各位,我們已經身陷量子論那奇怪的沼澤中了,我隻希望大家不要過於頭昏腦漲,因為接下來還有無數更稀奇古怪的東西,錯過了未免可惜。我很抱歉,這幾節我們似乎沉浸於一種玄奧的哲學討論,而且似乎還要繼續討論下去。這是因為量子革命牽涉到我們世界觀的根本變革,以及我們對於宇宙的認識方法。量子論的背後有一些非常形而上的東西,它使得我們的理性戰戰兢兢,汗不敢出。但是,為了理解量子論的偉大力量,我們又無法繞開這些而自欺欺人地盲目前進。如果你從史話的一開始跟著我一起走到了現在,我至少對你的勇氣和毅力表示讚賞,但我也無法給你更多的幫助。假如你感到困惑彷徨,那麼玻爾的名言“如果誰不為量子論而感到困惑,那他就是沒有理解量子論”或許可以給你一些安慰(假如這還不夠,那就再加上費因曼的一句“沒人能理解量子論”)。而且,正如我們以後即將描述的那樣,你也許應該感到非常自豪,因為愛因斯坦對此的困惑彷徨,實在不比你少到哪裏去。