某日无意中看到书架上的《上帝掷骰子吗——量子物理史话》,纯粹被书名所吸引,于是随手翻了几页,谁知就此一发不可收拾,像看推理小说般放不下手,直至看完全书。虽然早已对量子物理的颠覆性有所耳闻,但当真正走近它的时候仍会感到无比震撼,因为之前所有固若金汤的观念和理论在它的面前都瞬间崩塌,至此,从前那个我们熟悉的世界已经不复存在了。
在没有接触量子物理以前,我们每个人都深受初中和高中课本里经典物理学的影响,那些理论在我们看来绝对是颠扑不破的真理,即使已经记不起具体的公式和推演过程,但也不会对其正确性有丝毫的质疑。然而,一旦你踏入量子物理的大门,就会发现,经典物理的理论在这个新世界里已经四处碰壁,曾经被奉为真理的东西居然在现实面前千疮百孔不堪一击,这种滑稽让人迷惑,不知道究竟是量子物理太荒唐,还是经典物理有问题。于是自量子物理诞生的那天起,物理学界的争论、争辩甚至争吵就从来没有停止过,各色人物也都在其中粉墨登场,然而这一切不仅没有让量子物理销声匿迹,反而不断推动着它发展壮大,直至可以跟经典物理老大哥相抗衡,甚至还略胜一筹,这或许真可以说是历史的选择。书中浓墨重彩描写了量子物理和经典物理的几次对决,都非常有趣和耐人寻味,只可惜我并非专业人士,无法作更深入的解读,只能选择几个点结合自己的理解来随便瞎扯一番。
量子物理从其名称上来说,就是对经典物理中连续性的颠覆。我们从小受经典物理的熏陶,连续性的概念可谓深入骨髓,时间的连续,距离的连续,长度、体积、速度等等各种概念都是连续性的体现,意味着在数值上可以取任意值,也可以进行任意的切分,这其实也是微积分的原理。就比如,可以有1米,也可以有10个0.1米,还可以有100个0.01米等等,以此类推,可以无穷无尽地缩小下去。但如果有人告诉你,切分到最后,有一个值,怎么也无法继续切分了,会是什么状况呢?就好比人口这个概念,总是以个为单位增加或减少,不可能有0.5个人或者0.7个人,这是无意义的。而这就是量子物理的基本理念,量子通俗来说其实就是能量传输的最小单元,它是不可切分的,能量传输的时候也是以量子为单位一份一份进行的,而不是我们通常想象中那样任意大小数量的。这样的观念在经典物理看来简直不可理喻,这种根本性的差异也使量子物理自诞生之初就始终站在经典物理的对立面,水火不容,势不两立。
量子物理的离经叛道还表现为对因果论的挑战,这更给它增添了一层神秘莫测和扑朔迷离的色彩。经典物理是建筑在精确的实验观测基础之上的,同一个实验重复一万次,每次的结果都会相同,这就是人们常说的科学经得起反复的检验,也是经典物理学引以为傲的特性。然而量子物理却宣称,在微观领域,观测行为本身也是影响观测结果的变量,换句话说,是否观测,用何种方式观测都会对观测的结果产生影响,这听起来怎么也不像科学的说法,无厘头得好像唯心主义的胡搅蛮缠。就像当原子结构的行星模型已经深入人心的时候,突然有人对你说,其实电子并不是绕着既定轨道运行,而是随机出现在任意位置,你看它的时候它可能在这里也可能在那里,你不看它的时候它根本就不以粒子的形式存在,而是像一团云一般飘散开来,你一定会瞠目结舌,不敢相信,甚至觉得这是唯心主义的大骗局。然而正如福尔摩斯的名言,排除一切不可能的,剩下的即使再不可能,那也是真相(when you have eliminated the impossible, whatever remains, howeverimprobable, must be the truth),微观世界中很多用经典物理无法解释的现象,在量子物理面前却都乖乖臣服了,虽然其理论也有很大的局限性,但对经典物理陷入的瓶颈,无疑是一种新的突破。这种突破既是意义非凡的,又是非常难以捉摸和把握的,稍不留神就会陷入唯心主义的泥潭,在研究意识的无止境纠缠中迷失方向,尤为著名的实验,如薛定谔的猫,就是最好的例证,而在此基础上衍生出来的平行宇宙理论(Parallel Universes)、多世界理论(ManyWorlds Interpretation)等等则更多的通过科幻小说、电影等形式为人们所津津乐道。
其实无论是经典物理还是量子物理,无非都是解释世界的一种理论,甚至在未被完全证实之前都只是一种猜想,这两大阵营的斗争从根本上说,就是由于目前还没有一种理论能够准确无误地解释和描述宇宙中的万事万物,在双方都不遗余力地证明自己正确性的过程中,两种理论都在不断地前进发展,而且越是发展也就越是发现有更多新的现象无法解释,于是要么摒弃一些陈旧的观念,要么创立一些新的理论,就是在这样螺旋迂回的过程中,物理学不断地向着其终极目标前进,即寻找到一种能够解释宇宙万物的理论(Theory of Everything),建立一个能够描述一切事物的公式。如果确实存在这么一个解答,世间的万事万物,其千变万化都可以用一个具体的公式来表达,其运行规律都源于同一个理论,所有的具体最终都抽象成同一个本源,那确实是一件非常神奇的事情,也意味着宇宙运行的终极规律已为人类所掌握。
当然,量子物理博大精深,其中艰涩难懂的理论绝非一本史话能够涵盖,本书充其量也就是提供了一个管中窥豹的机会,用通俗易懂的语言让没有专业知识的人们也能一睹量子物理的无限风采,虽然一直被诟病不够精确不够严谨,但对我们这些外行来说,深入浅出,可读性强,能涨姿势,就已经足够了。