本來想晚一點寫這個題目,先把電子與偷窺者的答案貼上。不過發現大家好像對這個題目更有興趣。那就先探討一下這個。
十九世紀的時候,歐洲流行一種世界觀,認為世界乃至整個宇宙都是DETERMINISTIC的,就是天註定的。比如說,牛頓的萬有引力和開普勒的行星軌道可以很好地解釋太陽系主要天體的運行。你只要知道任何一個時間各主要天體的狀態,比如運行速度和位置,就可以推理出過去多少多少年前這個天體所在位置,或者將來多少年後它的位置。這樣一種宏觀確定性使當時的科學界產生一種錯覺,即一切都是宇宙開始的那一狀態決定的。只要知道一些關鍵的參數,那麼宇宙的演化和結局都能推算出來。同理,如果你知道宇宙任一時刻的狀態,你也可以推算出宇宙的誕生狀態和結局。
不久之後海森堡同學登場了。他發現如果你想要準確測量一個粒子的位置,你就得用更多的能量來觀測。這些能量就對你所觀測的對象形成擾動,而改變其動量。反之,如果你想也同時測准其動量,那麼你得用比較低的能量來觀測,這種比較低能量的觀測手段(電子顯微鏡?)測量精確位置的誤差就比較大。所以,你不可以同時測准一個粒子的位置和動量。這就是測不準原理的最初表述。
那麼問題出來了。如上所述,你在觀測一個粒子的時候,你對它的觀測手段必然形成對粒子狀態的擾動,進而影響觀測結果。那麼,如果你不去觀測,對於任一粒子,在任一時刻有沒有確定的位置和動量呢?這是我問jjmmjj同學的問題,他扯了半天YES OR NO都答不出來。其實答案海森堡同學已經給出了。如果你不去觀測,基本粒子同樣沒有確定的位置和動量。這是他通過數學理論證實了的。就是說,測不準是微觀世界的一個基本性質,與有沒有外界觀測無關!這些微觀粒子,像幽靈一樣,可以在不同位置出現。所以我們絕對不能用對我們所在的宏觀世界的理解來想象微觀世界。
這就引出世界觀的問題來了。前面DETERMINISTIC的世界觀說只要你知道宇宙任一時刻的狀態,你就可以推算出任何其他時刻的狀態。但是,如果你連一個微觀粒子的狀態都測不準,何談宇宙的狀態?所以,這種DETERMINISTIC的世界觀在這個時候就被海森堡送進了墳墓。
既然不確定,那麼還有研究的必要嗎?反正你也測不準!我發現,很多教徒信教就因為學了科學,發現科學不能回答心中的問題(或者不能精確回答)。 那麼我要問,天氣預報反着也不太準,還預報個啥?股市反正沒人總能說得准,還研究個啥?回過頭來,單個微觀粒子的狀態雖然測不準,但是對於大量微觀粒子的總的狀態,還是可以通過量子力學來研究和統計的。事實上,量子力學是上個世紀最偉大的理論!我們現在用的計算機,網絡(光纖通信),生物醫學技術,都是由於量子理論而得到大幅進展。我相信,在新的世紀裡,量子理論必將更加完善,做出更多貢獻。