2015-06-26 由 新華網 發表于科學

「微觀量子理論和經典物理世界的矛盾是顯然的，這也導致愛因斯坦與玻爾的爭論。」中國科學院院士郭光燦近日在「量子力學『二次革命』論壇」上如是說，量子力學發展至今，這場爭論仍沒有分出勝負。 波、愛兩人都是偉大的物理學家，對量子理論的發展都作出了傑出的貢獻。二人分別因為解決光電效應問題和量子化原子模型而獲得1921年、1922年的諾貝爾物理學獎。然而，這兩位劃時代的科學家竟在量子論問題上爭論了半個世紀。 誕生於實驗室的量子力學理論是迄今為止最成功的理論。在其誕生一百多年來，還沒有任何實驗事實能夠違背這個理論。

微觀粒子「波粒二象性」的實驗事實，導致了人們無法再用經典物理描述微觀粒子，只能用波函數（量子力學中用來描述粒子的德布羅意波的函數）來描述。波函數是概率波（或稱機率波），用波函數描述的微觀世界是概率性的、不確定的。它導致了量子力學理論的誕生，同時也造就了量子世界與經典世界的根本區別：經典世界是確定的，量子世界是概率性、不確定的。

世界是概率的？

愛因斯坦並不贊同，他用宗教術語來表達他對量子力學描述的客觀物理世界的看法：「上帝永遠不會擲骰子。」愛因斯坦所謂的「上帝擲骰子」，不同於人擲骰子。當今的科學技術領域中，統計和概率是常用的數學工具。人們應用統計方法來預測氣候的變化，股市的走向，物種的繁衍……幾乎在各門學科中，都離不開「概率」。然而，我們在這些情況下應用概率規律，是由於我們掌握的信息不夠。比如說，當人向上丟出一枚硬幣，再用手接住時，硬幣的朝向似乎是隨機的，但這種隨機性是因為硬幣運動不易控制，從而使我們不了解硬幣從手中飛出去時的詳細信息。如果我們對硬幣飛出時的受力情況知道得一清二楚，就完全可以預知它掉下來時的方向，因為硬幣實際上遵從的是完全確定的宏觀力學規律。 而量子論不同於此，量子論中的隨機性是本質的。換句話說：人擲骰子，是外表的或然；上帝擲骰子，是本質的或然。

愛因斯坦確信自然界本質上是確定的，只是量子力學理論不完備導致產生概率性。消除概率的最好的辦法就是找到更完備的理論，如果有新的理論能把世界準確的狀態描述出來，不需要概率，量子力學也許只是這個理論中特殊的一條。不過，愛因斯坦始終沒有找到能被實驗證實的、更為普適的理論。 對於「世界應該是局域的、確定的」這一論述，波爾與愛因斯坦是有共識的。然而波爾堅持實證論，他提倡眼見為實，他認為量子世界是虛幻的、不真實的，只有對量子世界進行了測量之後的結果才是真實的。所以波爾認為，在測量以前，量子世界是不真實的，測量以後才是真實的。 測量是關鍵。

但是測量中到底發生了什麼？

以波爾為首的哥本哈根學派的解釋是，測量中發生了波包塌縮，波包塌縮讓「不確定的」變成了「確定的」，「非局域性的」變成了「局域性的」。然而，怎麼會發生波包塌縮？波包塌縮中到底發生了什麼？波爾並沒有回答。也正是由於對這些問題的迴避，波爾的理論並不能令人完全信服。 愛因斯坦長期反對量子論，他提出了一個又一個的思想實驗，企圖證明量子論的不完備性和荒謬性。但遺憾的是，直到目前為止，每次的實驗結果似乎並沒有站在他這一邊。因此，一百年來，以波爾為首的哥本哈根學派仍是量子力學最為「正統」的詮釋。

別的企圖替代它的理論（如平行世界等等），其「漏洞」不比這套理論少。幾年前，在歐洲一個眾多理論物理和數學家參加的大會上，與會者對「所有量子力學的詮釋中最相信哪個理論？」這一問題進行投票，結果40%的科學家選擇了哥本哈根學派理論。 愛因斯坦與波爾的爭論，前者始終沒有占到上風。不過，這並不代表愛因斯坦對物理學的推進貢獻不大。相反，無論是開創還是質疑，無論是披荊斬棘地朝前帶領大軍，還是回頭轉身來一場唇槍舌劍，其結果都將使物理這隻猛獸不停地衝出困境，向前邁進。