如何理解爱因斯坦说的“上帝不掷骰子”？

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如何理解爱因斯坦说的“上帝不掷骰子”？

原创 刘易安 物理思享者 2024-05-24 19:01 安徽

正如玻尔所说，如果你没有被量子力学所震撼到，那你就没有真正理解量子力学。

电子包括其他微观粒子的行为实在是太奇怪了。当我们能够追踪电子的运动轨迹的时候，他表现的就像是一个粒子的行为。但是如果不去追踪电子的运动轨迹，电子的表现更像是波的性质，从而会出现干涉行为。





爱因斯坦一直坚持认为存在一个隐变量理论，主导了电子的运动。而以玻尔为代表的哥本哈根学派坚持另外一个观点，即电子的行为本质上是一种概率波，而不是真实存在的波动。爱因斯坦认为哥本哈根学派是一种绥靖理论。因为爱因斯坦如果接受了他们的说法，就相当于我们不看月亮的时候，就等于月亮不存在。这简直滑天下之大稽，对于爱因斯坦来说是无法接受这样的哲学的。然而量子行为中所观察到的现象是，当我们看月亮和不看月亮的时候对比，月亮本身的行为是完全不一样的。

爱因斯坦也坚持一种唯物观点，即我们如果不看月亮，月亮也是照样存在的。月亮存在与否跟我们是否去看它是没有关系的。它的存在是一种客观事实。但哥本哈根学派并不认为这一点是正确的，他们认为观测即原本的性质，没有办法达到一个完全客观的理论而不涉及任何具体描述的测量。他们的理论本身就容纳了测量。

因此海森堡的不确定关系在一开始受到了爱因斯坦的质疑。经过海森堡的澄清和他们的论战，爱因斯坦发现自己犯了一个错误，他没有办法证明量子力学理论本身是存在问题的，因为量子力学理论不管是在实际的实验当中还是理想实验当中都是正确的。于是他就选择了另外一条道路，即论证现有的量子力学是不完备的，存在一个含有隐变量的理论。他认为如果我们坚持客观的实在论，那么量子力学就是不完备的，他甚至导出了量子纠缠这样的现象。他认为这种超光速的现象是不存在的。

但爱因斯坦没有想到的是，实验恰恰论证了量子纠缠是存在的。量子纠缠的超光速行为并不与他提出的狭义相对论矛盾，因为超光速并不能传播信息。不过对于量子纠缠的实验验证已经是爱因斯坦逝世之后的事情了。



现在有很少的一部分科学家还是认为爱因斯坦是正确的。绝大多数的科学家都认为现在的量子力学基本理论是正确的，而爱因斯坦不对。矛盾不在于这种宏观世界，因为宏观世界，大家都承认这一点。问题的关键在于这种客观的实在论在微观世界是否也是成立的。微观物理规律究竟是否本质上就是一种统计的规律，是否是概率导致的，还是由于我们对微观世界的认识不足所导致的。爱因斯坦认为是后者，爱因斯坦否认电子具有自由意志，否认上帝是通过掷骰子来决定电子的行为。但哥本哈根学派认为是前者，也即量子力学本身就是一个微观的统计理论，量子力学本身就是完备的理论，并不存在隐藏的变量。波函数并不是一种实在的波动，而是一种概率波，是一种非常抽象的函数。只有波函数的模方才会具有物理意义，波函数本身并不具有实际的物理意义。就这个意义上来说，量子力学在一开始的时候不被一些大物理学家接受，这很正常的。因为它实在是太奇怪了。

这个问题目前为止还在争论过程中，但现在争论的烈度已经比之前大为减少了。因为绝大多数物理学家变得非常实际，他们更愿意发现一些更深层次的规律，而不再进行这种哲学上的争论。或许很多人也明白了一个道理，解决哲学上争论最好的办法，就是发现更新的物理，也就是比量子力学更深层次的规律。请注意一点是，量子力学在逻辑上是完备的，跟发现比量子力学更深层次的物理并不矛盾。

实际上令海森堡等人惊讶的是爱因斯坦竟然违背了自己所创立的物理哲学。因为爱因斯坦提出狭义相对论的时候，提出同时的相对性，从而抛弃以太的概念，本身就是一种基于现实测量的一种理论。爱因斯坦所认为的存在隐变量理论其实在某种程度上就很类似于之前物理学家们所坚守的以太的概念。

物理思享者