科學(xué)家感到恐怖其實(shí)沒(méi)有什么大不了的。因?yàn)閻?ài)因斯坦對(duì)量子力學(xué)的不確定性也是懵圈的！但是實(shí)驗(yàn)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是表面上這么簡(jiǎn)單。
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先思考一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，這個(gè)世界是確定的嗎?一切都是命中注定嗎？
確定的事
你正在以10m/s的速度開(kāi)著車，20米前突然跑出來(lái)一個(gè)人，問(wèn)會(huì)撞上嗎？我們假設(shè)大腦反應(yīng)是1s，反應(yīng)過(guò)來(lái)時(shí)候已經(jīng)剩10m了。
剎車系數(shù)一般為0.8，剎車距離S=v^2/(2μg）=6.37米，離人還有3.63米
我們算得很慢，電腦0.1s內(nèi)可能就算出來(lái)了，采取自動(dòng)剎車。那么這個(gè)事是確定的，撞不上。
不確定的事
我依稀記得在上小學(xué)的時(shí)候，有過(guò)一節(jié)課叫做不確定性原理。老師會(huì)讓一個(gè)同學(xué)拋硬幣，另一個(gè)同學(xué)猜正反面。每人做幾次，然后記錄結(jié)果。不用看結(jié)果，因?yàn)槲覀兌贾肋@是不確定的，如果能猜對(duì)都去當(dāng)賭神了。
我們對(duì)比一下這兩個(gè)事
開(kāi)車這個(gè)事，已知事件發(fā)生相關(guān)信息：距離、速度、公式，我們可以推算出來(lái)，事情的結(jié)果。
拋硬幣的時(shí)候，如果有個(gè)計(jì)算機(jī)連著一堆傳感器能知道我用了多少力、空氣情況、地形、角度、旋轉(zhuǎn)速度等等，只要信息足夠，硬幣還沒(méi)掉下來(lái)，電腦的結(jié)果已經(jīng)出來(lái)了?；蛘哒f(shuō)你把硬幣給電腦的機(jī)械臂，你輸入正面，它就給你拋正面，你要反面他就給你拋反面。那么拋硬幣這個(gè)事情，就從不確定變成了確定的。
只要有足夠的信息就可以消除不確定性
世間萬(wàn)物同理，信息，方程可解萬(wàn)物。這不是神學(xué)，是科學(xué)。想想宇宙中的一切，如果你能知道每一個(gè)粒子的初始情況，監(jiān)測(cè)到現(xiàn)在的運(yùn)行情況，原則上我們就可以推測(cè)出整個(gè)宇宙的后續(xù)演化。
黑洞在我們尚未發(fā)現(xiàn)之前，就已經(jīng)通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)。宇宙中的所有對(duì)象都太遙遠(yuǎn)了，我們只能收集僅有的信息和間接的證明，并沒(méi)有能直接研究的辦法。但是我們通過(guò)科學(xué)的分析和數(shù)學(xué)的推導(dǎo)，已經(jīng)把很多遙遠(yuǎn)又不確定的事情，一點(diǎn)點(diǎn)變得確定。
上帝的操作系統(tǒng)
往近了說(shuō)，無(wú)論是氣候變化、風(fēng)險(xiǎn)投資、婚姻、戀愛(ài)、身體疾病、人生軌跡只要信息足夠，算法正確、算力足夠，我們都可以算出來(lái)。就好比高考，只要知道你儲(chǔ)備知、心理素質(zhì)、健康狀況甚至是考場(chǎng)溫度、濕度、交通等等信息，就可以預(yù)測(cè)出你的成績(jī)。世間的一切包括情感、大腦、你每一次突發(fā)奇想、每一次沖動(dòng)都只是數(shù)據(jù)，由無(wú)數(shù)個(gè)0或1組合，只要找到對(duì)應(yīng)的規(guī)律，有一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)能就算盡一切，成為上帝。因?yàn)槊總€(gè)人不過(guò)是一臺(tái)小小的生物計(jì)算機(jī)而已。
鋪墊差不多了進(jìn)入正題
當(dāng)水里有動(dòng)靜就會(huì)產(chǎn)生水波，如果有兩個(gè)同樣的水波撞到了一起，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)波互相干涉的現(xiàn)象。
光也是波，一種電磁波，具有波動(dòng)性，把一束光從兩個(gè)縫隙中傳過(guò)去，就會(huì)形成干涉條紋。
光具有波粒二象性，所以光子也是一種粒子。那么我們就可以把光子一個(gè)一個(gè)打到雙縫的隔板上去，然后科學(xué)家們就懵了。一群光子打出去，也出現(xiàn)了干涉條紋。
都是粒子，沒(méi)有波怎么會(huì)出現(xiàn)干涉。正常應(yīng)該是下圖：
好吧，科學(xué)家們說(shuō)可能是一次出去太多了，互相擠壓，排出了陣型，形成了波。換了一個(gè)間歇式打法，每次只打出去一個(gè)光子的時(shí)候，出鬼了，又形成了干涉條紋。每次只有一個(gè)光子請(qǐng)問(wèn)它和誰(shuí)干涉呢？
出現(xiàn)干涉條紋只有一種解釋，就是有光子有分身術(shù)同時(shí)通過(guò)了這兩個(gè)縫。科學(xué)家不信邪，又拿了其他粒子做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果也是一樣。那這個(gè)現(xiàn)象就不是光的特性了，是微觀粒子都這樣。
那么問(wèn)題來(lái)了，如果說(shuō)兩個(gè)縫，一個(gè)縫是0，一個(gè)縫是1。我們正常思維是一個(gè)光子打過(guò)去，不是0就是1，現(xiàn)在的結(jié)果是既是0又是1。這個(gè)光量子0和1疊加在一起的狀態(tài)，我們管它叫做“量子疊加態(tài)”。科學(xué)家們用薛定諤方程的“波函數(shù)”來(lái)表達(dá)這個(gè)疊加態(tài)。
如果你不理解這有什么變態(tài)的，我舉個(gè)例子：
你家有兩個(gè)門，前門和后門，有一天你回家了，我問(wèn)你，你從哪個(gè)門進(jìn)來(lái)的。你說(shuō)前門和后門一起進(jìn)的。進(jìn)來(lái)之后，前門進(jìn)來(lái)的你和后面進(jìn)來(lái)的你還互相撞了一下。喂，神經(jīng)病醫(yī)院?jiǎn)幔?/span>
看看都不行
出現(xiàn)了這樣的情況怎么辦？在門口安個(gè)監(jiān)控等著看看是怎么回事不就完了。科學(xué)家也是這么想的，于是在一條縫外面用儀器監(jiān)測(cè)光子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)干涉條紋消失了。什么意思？有監(jiān)控的時(shí)候，你像個(gè)正常人一樣，不分身了，要么走前門，要么走后面，因?yàn)榫湍阋粋€(gè)人，所以進(jìn)來(lái)之后也沒(méi)人跟你相撞了。
科學(xué)家又懵了，反復(fù)做了無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，換了很多粒子，全部出現(xiàn)這樣的狀況。你只要看著他，他就乖乖的，只要一眼沒(méi)到他馬上給你玩分身。說(shuō)明觀測(cè)會(huì)破壞疊加態(tài)，也可以叫做“波函數(shù)坍塌”。
這是一個(gè)很無(wú)奈的事，波函數(shù)雖然可以精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果的概率是多少，給我們一個(gè)確定的世界，但是面對(duì)單獨(dú)的觀察，真的是一點(diǎn)沒(méi)辦法。往往我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題都可以用“觀測(cè)”手段去解決它，但是當(dāng)“觀測(cè)”也成為問(wèn)題本身，我們還能用什么手段去解決它？
這就好比一場(chǎng)足球賽，如果按照正常的發(fā)展，球員們都會(huì)根據(jù)“波函數(shù)”預(yù)測(cè)的結(jié)果踢假球，沒(méi)踢之前我們可以通過(guò)“波函數(shù)”得到比賽結(jié)果是3比1。但是不能有觀眾，如果你非要看，那球員們就正常水平發(fā)揮了。最后比分是多少，誰(shuí)輸誰(shuí)贏，就充滿了“不確定性”。
因?yàn)槲覀兊挠^測(cè)，這場(chǎng)比賽球員擁有“自由意志”，也說(shuō)明了量子世界的粒子都擁有“自由的意志”，不受一切外在因素影響，上帝的操作系統(tǒng)不靈了，這是一個(gè)不確定的世界，僅此而已嗎？
這個(gè)“不確定”是因?yàn)槲覀內(nèi)ビ^測(cè)，我們?nèi)⑴c的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)。反過(guò)來(lái)相一想，世間萬(wàn)物原本都是確定的，波函數(shù)是確定的，粒子都是疊加態(tài)的，結(jié)果都是確定的。只有人才是不確定的，人干涉了原本確定的結(jié)果，人成為了一個(gè)無(wú)法用科學(xué)來(lái)解釋的存在。
科學(xué)家們
如果說(shuō)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)是懵圈的，那么這個(gè)本質(zhì)的出現(xiàn)，他們有的走往另一個(gè)空間的路上。嘴里還念念有詞：哪有什么不確定性，一定是存在一個(gè)平行宇宙，在量子世界里，我從前門進(jìn)去，平行世界的另一個(gè)我就從后門進(jìn)去，所有的一切平行宇宙都有另一個(gè)我，我們倆加起來(lái)總是概率是1，即確定性。
有的選擇逃避：既然波函數(shù)能預(yù)測(cè)出結(jié)果，我們用就行了，干涉就干涉吧，想那么多干嘛，我們要研究新的理論，這個(gè)我們已經(jīng)得出結(jié)果，觀測(cè)到了，就算研究完了。飯好吃就好好吃，別總問(wèn)怎么做出來(lái)的。
有接受了現(xiàn)實(shí)的：人導(dǎo)致了不確定性，自由意志是存在。人的意識(shí)是不受0和1支配的，程序?qū)懖怀鑫业谋瘋覀兊娜四X無(wú)法被電腦所代替，人類的價(jià)值永遠(yuǎn)無(wú)法被機(jī)器超越，人工智能永遠(yuǎn)打不敗我的自由意志。
有的還沉浸在驚恐當(dāng)中，一遍又一遍的做著實(shí)驗(yàn)，一遍又一遍的檢查漏洞所在，試圖打破這個(gè)不確定性。
想想薛定諤到了最后都無(wú)法承認(rèn)自己用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來(lái)的方程的解釋，還弄出一只生死疊加態(tài)的貓。愛(ài)因斯坦懟波爾時(shí)說(shuō)：上帝不會(huì)擲骰子。費(fèi)曼說(shuō)：如果你看懂了量子力學(xué)。說(shuō)明根本不懂量子力學(xué)。普朗克也不愿意承認(rèn)自己對(duì)量子的發(fā)現(xiàn)。很多研究量子力學(xué)的科學(xué)家，終此一生都沒(méi)有搞懂它。
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