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月亮是否只在你看着它的时候才存在
2016-11-25 07:19:45   来源:    点击:

 

 

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    月亮是否只在你看着它的时候才存在?这是爱因斯坦说的一句名言,也是他的观点的一个浓缩。咱们现在先做一个简单的思考,等我把下面的说完,我们再来做一个思考。
我们先来简单了解一下物理学的发展史。 一个苹果的偶然落地,引起了牛顿的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿一拍脑门。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。17世纪末以牛顿《自然哲学之数学原理》出版为标志,宣告了现代经典物理学的创立,一直到19世纪末,经典物理学达到了最鼎盛的黄金时代,这之间人们都习惯称为牛顿时代。这时,世界上的一切都在经典物理学的框架内有序的运动,人们认为物理学的大厦已经成型了,后人的工作只是对它进行一下简单的修补就可以了。但是人们万万没有想到,有两片不起眼的小乌云,撼动了这座物理大厦的地基。这两朵乌云就是著名的“迈克尔孙-莫雷实验”和“黑体辐射实验”。“迈克尔孙-莫雷实验”引发了相对论的革命,“黑体辐射实验”引发了量子理论的革命。
    按照牛顿的经典物理,凡是速度都需要有一个参照物,同样光速也一定是相对于某个不动的物体,这个不动的物体当时被大家假设为真空中的一种介质——以太。然而迈克尔孙-莫雷实验却证明真空中根本没有“以太”物质的存在。年轻的爱因斯坦做了个大胆的假设,即光速是恒定不变的。光速恒定是相对论中重要的一个前提,所有相对论的结论都是在这一前提条件下才得以成立。比如,一个乘客从火车上向火车运动方向上扔一个小球,在乘客的眼中,小球的运动速度和自己平时在地面上扔小球的速度是一样的,而从一位站在站台的观测者看来,小球的运动速度就是其本身速度与火车行驶速度相加之和。然而相对论告诉我们,如果从火车上不是抛出小球,而是发射一束光子,那么无论对于火车上的观测者还是站台上的观测者,光子的速度都是恒定的。然而,光速为什么相对于每一个观测者都是一个恒定的数值?并且与观测者的运动状态无关?如果光也是一种物质,那么这与我们的常识是相悖的。对于这一现象,爱因斯坦从没做过什么说明,其他的科学家或者折服于爱因斯坦理论的强大,或者曾经探讨但无果而终,总之光速恒定的假设从不再探究。

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    量子理论从20世纪初被提出,到现在已经差不多一百多年的历史了,但我们对他了解的并不对,在我们高中物理最后的时候做了一些简单的介绍。但实际上现代社会的发展已经离不开量子力学的发展,我们平常接触的电脑,手机,激光,晶体管,大规模集成电路以及航天飞机等,都是量子力学在我们现代生活中的成功应用。但想让大家都理解量子理论却真的不是那么容易。推出量子力学的正统诠释的哥本哈根学派的领袖人物玻尔曾说:“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学。”
    马克斯.普朗克把能量量子化,一部分一部分的去看待解决了黑体辐射问题!普朗克常数“h”也成为了量子力学理论中的“定海神针”,堪比相对论中的光速“c”。 随后的1905年,伟大的天才爱因斯坦用量子论解释了光电效应,并提出了“光量子”的假说。1913年,被人称为量子论“教父”的玻尔,运用了“能量量子化”的思想,解决了经典物理上原子模型的难题。从此以后,量子理论得到了快速发展,波粒二象性,矩阵力学,不相容原理,薛定谔方程,概率论,测不准原理,互补原理......一批伟大的理论相继诞生,每一个理论都足以撼动整个物理学甚至颠覆我们的世界观。
    电子的双缝实验告诉我们“电子既是波又是粒子,当你观测时,它就以粒子的形式存在;不观测时就以波的形式存在。电子好像知道人们的心思,我们想要偷看它的秘密,它立即会掩饰得很好,一点破绽也没有。所谓波粒二象性,仅仅取决于观测方式而已。”目前主流的看法是,电子(其他亚原子粒子也一样)是处在一种所有可能状态的迭加态中,我们无法推测电子在某一时刻的具体位置(除非进行观测),但我们可以知道电子出现在某一位置的几率是多少,这个几率可通过薛定谔波函数计算得出。
    这个结果在当时的物理界无异于一枚原子弹爆炸。一个粒子的状态居然取决于我们是否观测?!这听起来有点神幻色彩的言论遭到了经典物理学界的口诛笔伐。但对我们普通的公众来说,听到这样的结果,似乎也没多大的震撼,因为量子世界怎么回事,跟我们的生活好像关系也不大。量子再奇怪,地球还是这么规律的运转着,我们的生活还是有规律的进行着。但我们看完下面这个实验就会感受到其中的震撼。
    尔温•薛定谔是量子力学的奠基人之一,于1935年提出的有关猫生死叠加[1]  的著名思想实验:一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。这个实验被人们习惯称为“薛定谔的猫”,把微观世界跟宏观世界生生的扯到了一起。
    我们运用自己现有的经典物理学的逻辑推测,那只猫是非死即活的,两者必居其一。但是,按照量子力学:在我们打开盒子之前,猫永远处于活与不活的叠加态,也就是说猫是既死了又活着。只有等我打开盒子看猫一眼的时候才决定其生死。这对我们平时的逻辑产生了巨大的冲击。
对于量子领域的这种奇怪特性,量子理论的奠基人之一的玻尔给出了自己的理解。他的解释也被认为是量子理论的传统观点,被称为哥本哈根解释。对于薛定谔的那只被量子论决定生死的猫,玻尔的观点是,物理学不能告诉我们猫是生还是死,只有在我们观察后,波函数发生“塌缩”,我们才能知道确定的结果。玻尔的结论是惊世骇俗的,因为本来是客观的物理实验,结果却要由主观的意识来决定,这是大多数人所不愿接受的。
对于以玻尔为首的哥本哈根的量子理论,就连早期对量子论发展做出过不可磨灭贡献的普朗克、爱因斯坦,不约而同的站到了量子论的对立面。“月亮是否只在你看着它的时候才存在?”也就是爱因斯坦为了反驳量子理论的观点的浓缩。爱因斯坦直到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理论。爱因斯坦设计了EPR论证,想以此来证明量子力学的不完备性。然而后人在此基础上设计的所有实验却都是朝着量子力学的方向发展的。量子力学现在已经得到了很大的发展,但仍有很多物质领域等待这开发。

 

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    对于物理学发展史我就简单的分享这么多吧。
    通过物理学的发展史,我把自己的几点浅显的想法跟大家分享下;
    爱因斯坦被人们称为最伟大的科学家之一,他虽然在量子力学后期的发展过程中毅然的站在了保守面,但他的工作并没有阻碍量子力学的发展,反而是促进了量子理论的进一步完善,量子纠缠也正是在他的EPR实验基础上被发现的。尽管他因为执着的站在保守面,甚至当时被大家成为“顽固的老头”,但后人对他在量子力学发展中起的作用仍然给予了高度的评价。因为他所做的一切都是为了探究科学的本质,为了量子学的更加完善,他的目的完全是无私的。爱因斯坦被称为世界公民。1938年6月,为了帮助中国的抗日战争,他还和罗斯福总统的长子一同发起“援助中国委员会”,在美国2000个城镇开展援华募捐活动。他的爱是没有国界,他对中国的感情没有任何功利色彩,完全建立在人类的同情心和强烈的人道主义情怀之上。爱因斯坦的生前不要虚荣,死后更不要哀荣。他留下遗嘱,要求不发讣告,不举行葬礼。他把自己的脑供给医学研究,身体火葬焚化,骨灰秘密的撒在不让人知道的河里,不要有坟墓也不想立碑。在把他的遗体送到火葬场火化的时候,随行的只有他最亲近的12个人,而其他人对于火化的时间和地点都不知道。
    物理学发展的曲折也告诉我们任何新事物的发展都不会是一帆风顺的,这种新事物对人们的传统观念冲击越大,人们的反抗也往往更强烈。普朗克曾经说过一句关于科学真理的真理: “一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明,而是通过这些反对者们最终死去,熟悉它的新一代成长起来。”这一断言被称为普朗克科学定律,并广为流传。虽然说的严重了点,不过也反应出了让人们接受新理念的难度。有时什么连发明者自己都很难相信。说到普朗克,再说件普朗克的故事。普朗克和爱因斯坦并称为20世纪最重要的物理学家,他提出的能量量子化对量子力学的发展做出了重要贡献。但是作为一个老派的传统物理学家,能量量子化这个概念,他自己也觉得是不可思议,不可想象的。到后来一系列的事件把这个意义逐渐揭露给他时,他简直都不敢想象自己的眼睛。有人戏称,普朗克就像童话里的那个渔夫,他亲身把魔鬼从封印的瓶子里放了出来,但自己却被魔鬼吓了个半死。我们的废液循环遇到重重阻力,也是因为我们做了别人不敢想象的事情,并给皮革工作者原来的观念带来了巨大的冲击。当然我们遇到的情况更负责些,不像那些科学家,他们反对完全是出于公心,而我们的很多反对者是出于私心。但我们坚信最后的胜利肯定属于真理方。

 

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    物理学的终极目标是找到一个理论能够解释宇宙间的所有现象,即宇宙的真相。经典物理学的发展大大开拓了人的视野,使人们对事物的认知能力得到了大大的提高,也彻底改变了人们原来的价值观与思维模式,形成了以物理学为主导的思维模式。什么事情我们都习惯用这种物理学的思维模式去检验,经得起检验的就认为是科学,否则就认为是迷信。但我们认真思考物理学的发展过程就容易发现,由于每个时期所处的限制条件不同,它每个时期的理论都有其局限性,之前被我们奉为真理的经典物理学,现在发现它的适用范围是那么小。我们那这点理论看宇宙真相就如同坐在井里的青蛙看天一样。而我们佛学讲的却是宇宙的真相。所以我们经常会对佛学的很多思想觉得不可理解,不可思议。我们之前养成的以经典物理学为主导的思维模式变成我们接受新思想的枷锁,现在已经到了我们去打破这个枷锁的时候。
    最后看下《楞严经》里的一句话:诸法所生。唯心所现。一切因果。世界微尘。因心成体。意思即世间万法只是每个人的心识影像。我们所承受的一切因界、乃至大到世界,小到微尘,无不依于心识而各有体用。这句话应该有助于我们理解“月亮是否只在你看着它的时候才存在?”



                                                                     张发磊


2016-11-24 

 

 


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