哥本哈根学派与爱因斯坦之争.docVIP

哥本哈根学派与爱因斯坦之争 哥本哈根学派和爱因斯坦之争 首先是科莫会议拉开了论战的序幕。在这次会议上，波尔第一次提出了互补原理，为哥本哈根解释提供了第三个坚实的支柱（另两个支柱是上文中的不确定原理、概率解释）。虽然波尔的发言得到了哥本哈根学派的积极反应，但由于两位哥本哈根学派的主要敌手都未能到场，所以真正的交锋还要推迟几个月才能开始。 一个多月后的第五届索尔维会议则是当之无愧的爱因斯坦与波尔之间的决斗。根据海森堡的描述，在此次会议上，爱因斯坦每天早上提出一个新颖的思想实验，试图证明量子理论存在着内部的矛盾，但是波尔总能在一天的傍晚对爱因斯坦的质疑提出合理的解答。凭借光量子理论，评价爱因斯坦是量子理论的先驱早已绰绰有余，但是在量子理论蓬勃发展的时候，他却成为了其坚定的反对者。下面我们就将着重介绍爱因斯坦反对哥本哈根学派的理由与原因。 爱因斯坦首先试图从量子理论内部发现矛盾，使它不攻自破，这集中体现在了第五和第六届的索尔维会议 上，但每一次的攻击反而加固了它的地位。于是，爱因斯坦反对哥本哈根学派的主要理由转为：完备性的不足和实在性的缺乏。 完备性指出理论与现实世界存在着一种映射。一个完备的理论应该能够同时精确地描述这个世界中粒子的一切信息 ，而不能准确描述世界的量子理论只能作为一种“临时方案”，一种“绥靖哲学”，却不应当成为一种物理实在而被接受。1934到1935年期间，爱因斯坦、鲍里斯?波多尔斯基（Boris Podolsky）和内森?罗森（Nathan Rosen）共同发表了一篇论文：《量子力学对物理实在的描述可能是完备的吗？》。在文中提出了著名的“EPR佯谬”。 EPR佯谬 指出：假设一个自旋为0的例子（|Q＞）衰变成两个半自旋的粒子——电子（E）和正电子（P）。由于角动量守恒，就会有： |Q＞=|E↑＞|P↓＞—|E↓＞|P↑＞ 也即整个态是自旋向上的电子和自旋向下的正电子、自旋向下的电子和自旋向上的正电子的线性叠加。如果我们在自旋向上或向下态的方向测量电子时，若发现电子自旋的确是向上的，我们就要跃迁到态|E↑＞|P↓＞，这样正电子的自旋态必须向下；同样地，如果我们发现电子自旋是向下的，态就跃迁到|E↓＞|P↑＞，此时正电子就是自旋向上的了。上述的情境是按照自旋向上或向下来描述的，当然如果采用任何其他的方向，结果还会是完全相同。但结果所显示的超距作用是和相对论的光速不变原理相违背的！（这也意味着对因果律的违背。） 波尔对EPR的解释清楚的表明了哥本哈根学派和爱因斯坦在思想基础上的尖锐冲突，即理论“实在性”的问题。爱因斯坦始终坚持经典的“实在”影像，在EPR佯谬中，他直接假定了客观自旋粒子的存在；但在波尔看来，没有观察就没有实在，外部世界只有和观测手段联系在一起才具有意义。在观察之前，并没有两个粒子，只有一个E和P相互联系而形成的“虚无”整体，是我们对其中任何一个的观察扰动了另一个的状态。在哥本哈根解释中本质、实在、本来这些概念都是没有意义的，或者用非哲学的语言来说，任何物理量仅谈论它本身，都会是没有意义的，我们只有先描述我们是如何测量的，才能够讨论这个物理量的意义。这种只描述“物理实在”，不能描述“客观实在”的观点是爱因斯坦所不能接受的。 至此，我们看到爱因斯坦是如此坚定地反对量子理论，以至于我们难以用他有足够的证据支持自己的观点来解释这一行为。也许，这更多的是源于他本人的一种信仰：“你相信掷骰子的上帝，我却相信客观存在的世界中的完备定律和秩序。”不过，科学上的许多发展恰恰是靠信仰来推动的。 薛定谔的猫 薛定谔的“杀猫实验”与EPR文章在同一年发表，与EPR论断不同，猫佯谬至今还未能得到令人满意的解决。 我们后续的讨论都将围绕这只令人疯狂的猫而展开。 杀猫实验中我们设想有一个匣子：里面有一个辐射源、一个记录辐射粒子的检测器（盖革计数器）、一瓶毒药和一只活猫。检测器的打开时间仅足以使辐射材料中的一个原子以百分之五十的机会发生衰变，同时检测器会记录下这个粒子。如果检测器确实记录下了这样一个事件，那么装毒药的瓶子将被敲碎，猫就会被毒死；否则，猫将活着。在我们未打开匣子进行观察之前，我们是无法知道实验结果的，辐射发生的可能性是一半对一半，它既是衰变的又是不衰变的，毒药瓶既是打破的又是不打破的，更离奇的是，那只猫，它既是死的又是活的！如果辐射粒子的振幅是1/√2，那么在匣子外的我们看来猫处与这样一个状态：|ψ＞=1/√2{|死＞+|活＞}。 我们似乎可以勉强地接受在人不能直接观察的微观尺度上，电子是处于叠加态的，但现在这种量子效应放大到了我们的日常生活，这是人们难以想象的。在解释这个问题时，哥本哈根学派的“非实在性”表现得更加明显，他们认为：不仅是猫，所有的事物，在我们不去观察的时候，都是处在不确定的叠加状态，“当我们不观察时，月亮