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爱因斯坦说这个世界最不可理解的是它竟是可以理解的。对世界怎样的认识才算是对它的真正的理解了呢？清楚地了解它的本来面目，明晰地阐明它的运行方式，正所谓知其然亦知其所以然，算是对世界的真实的理解了。这个世界真的可以被理解吗？或者具体地说，是可以以这种方式被理解吗？我相信爱因斯坦说这话也许只是表明他的追求科学与真理的信仰——实在是客观的，可无限接近和完全把握的。这样的信仰或许也正是阻碍他坦然接受量子观点的根源吧。完全把握，便意味着决定论，便难以接受不可知的概率性的选择演化。追求是崇高的，但未必是正确的。 长这么大，无论是求学教育的结果，或是平时看肥皂剧多的缘故，还是日常生活的体会，我大概觉得这世界并没有所谓的永恒和绝对。就像电视剧里的人物时常会说的一句话：这个世界根本就没有什么所谓的黑与白，有的都是灰色地带，只是程度不同而已。这个世界有可知的，就必有不可知的；然而这句话还参杂了人智的味道，世界的可知与否为何要有人来界定。至少我们不会自大到认为，没有人，这个世界就不复存在。这个世界本身就自在运行着的，与人何干。一百年来量子物理的发展和贡献，足以让我们确定量子的观念应该较经典的描述更接近物质特性的内核。而量子的描述让我们相信这个世界的演变并不是按部就班的不可改变的和事先确定的，世界应该是有着不可确定的跳跃。也就是说，我相信世界本身也不清楚自己的未来会是什么结局，它可能不是总是，但有时也需要根据各种线索，合理推测和预想自己下一步的命运。 所以，我相信，概率的世界才是更接近真实的。至少不是所有的概率性事件都是因为人的认识能力的局限才发生的，有些概率是真正的随机性事件，是完完全全不会被消除的不确定性。我们不能通过减小误差和获得更多的信息来消除这种随机性的演化。不会像牛顿力学所持的观点，给我一个初始状态，所有的未来便尽已掌握。这样的宿命论的想法让自己觉得很不爽——倘若一切都是注定，生命还有何意义？但反之，若无法确知事物的未来，科学的追求又会是什么呢？应该说上面的想法都太绝对了。人毕竟不是上帝，即便是上帝也未必对这个宇宙事必躬亲。人或许只能有限地理解他所生活的世界。总会存在一些事情，是我们无法准确把握的。 我们所能得到的对于世界的认识，只是我们的想象和猜测；真实的世界会是什么样子的呢，那只属于上帝的事务。科学从来就是渴望接近上帝，或许，那也只是渴望而已，我们只是远远地欣赏和赞颂上帝的伟大和崇高。 量子力学中有两种截然不同的物理演化过程——幺正演化和测量。前者是确定性的，初始状态和哈密顿量完全确定之后的演化过程；后者则是概率性的，粒子状态会以一定的概率选择继续演化的初始波函数。这样的划分是否合理呢？物理过程为什么不能用单一的一个定律来描述，而是两种差别如此之大的描述。什么情况会是确定性的，什么情况又会是概率性的？概率的过程是如何协调进确定的幺正演化中的呢？现在姑且不论这些疑问，我们先假定对事物的完整描述确实需要这样的两种演化过程的相互配合。 这样看来，事物在不受干扰的时候沿着自己的既定轨道自在演化，只是有时会被从睡梦中惊醒，揉揉眼睛后又进入了另一个梦乡。这样的解释，可能会让一些人重新觉得世界原来还是确定性的。为什么呢？因为考虑整个宇宙，它还会有谁对其进行干扰呢？于是，整个宇宙还是在确定性地演化着。对于宇宙内的某个个体或一部分，还是因为我们对它所受的干扰不清晰才会有所谓的不确定的概率出现。首先，我们会问宇宙之外会是什么？是虚无。虚无又是什么？无限之外的无限是什么？这像是在玩文字游戏。但即便是诡辩，你也没有足够的理由拒绝我们想象宇宙之外的世界。另外一个理由是量子物理的态叠加，某个波函数可以是若干具有不同本征值的本征函数的叠加。有些物理量的值是不连续的，每一个物理量值对应一个确定的波函数。对于某个任意的波函数，谱分解往往对应若干个本征函数；每一个本征函数占据一定的比例成分。这时，对应的这个物理量并没有一个确定的数值，但这样的粒子状态确实客观存在着的。如果粒子不受扰动，它的所有涵盖的本征波函数都参与作用；只是在做对应的物理量测量时，粒子才会概率性地坍缩到其中对应的某一个本征态上去。正是量子的态叠加原理，决定事物的描述是先天有概率性质的，是不会通过任何方式消除的。 可以看出其中的关键是粒子的状态采用波函数来描述。正是波函数的描述方式使得粒子的行为区别于经典的确定性描述。那么，波函数到底代表什么样的物理意义呢？将波函数想象成粒子本身，是不恰当的，也很难想象。现在一般的解释是，物质具有波粒二象性——波动性和粒子性是物质本身固有的本质属性。对它的观察只是在特定的情形下，表现出物质的某一属性。至于究竟在什么样的情形下表现什么样的特性，现在是有一些判别方法。这样的解释，并不能让人满意。波粒二象性感觉就像是权宜之计，只是根据已有的观察到的现象陈述了一个事实，内在的深层原因并没有给出令人信服的解释。 早在量子力学诞生之时，波恩给出的波函数的物理解释是波函数表征的是粒子的空间概率幅分布，波函数的模平方表征粒子在空间出现的概率分布。这样的解释，反而让自己觉得心安一些。在求解波函数时，要考虑的物理内容是粒子本身的特性（质量，哈密顿量等）和环境的作用（边界条件等）。所以有时，我会倾向于认为粒子依旧是粒子，并不是什么波，只是它的行为不再是确定性的牛顿描述，波函数的求解只是给出了粒子的各种可能的运动路径，也就是说波函数描述了粒子的动力学运动行为。粒子的动力学行为由波函数确定，它的未来就是概率性的选择了。这样的想法，是否只是从另一个角度理解了现在的量子力学，还是从这样的出发点会导出违背真实的量子行为描述的情况呢？我并没有能力深究下去。只不过是这样的理解方式使得我在面对量子物理时心安一些罢了。仅此而已。但它却是让我坚信世界应该是概率性质的，而不是任何可以主宰的按部就班的运行。 波函数描述粒子的存在状态，概率波解释描述粒子在空间各点被探测到的几率。联想到费曼路径积分的观念，粒子运动过程中概率性地选择自己的运动路径演化下去。粒子周遭的环境影响粒子在各空间位置出现的概率，粒子感受到自己对应的空间概率分布，按照这些概率分布随机地选择了一条路径演化下去了。就像一头驴面对眼前的两堆干草，它随机地选择了其中一堆干草，但或许下一次，它面对同样的情况，会选择另一堆的。这样的事情，你并不能确切的事先预知这头驴会选择其中那一堆干草的。双缝实验是一个简单但非常有趣的实验。我们经常会问自己在双缝实验里粒子（电子，光子等）是从上缝过，还是从下缝过，还是同时从两缝过？同时从两缝过，感觉上是荒谬的，是自己所不愿接受的，和不相信的。也有人讲粒子是在两缝上打转，绕来绕去——这过于复杂，而且毫无必要。根据自己前面的认识，粒子确实是从其中一缝过去的，只是我们并不知道它是从其中哪一缝过去的。在后面的观察屏上，会概率性地在某一点探测到粒子。当对大量的粒子进行统计性的探测，就会给出粒子在观察屏上干涉条纹概率分布。这里的统计性描述给出的是大量粒子的统计结果。但并不是简单的经典的大量粒子的统计行为，更深层里有着更多的物理内容。观察屏上的干涉条纹是在屏平面上波函数的概率幅平方值。这些大量的粒子都是全同的，所以它们探测结果表现出来的性质是每个粒子各自具有的性质，而不是什么宏观上全体的统计行为。波函数不会被单次测量来确定所有点的分布情况，事实上这里的单次测量难以给出任何有价值的物理信息。狄拉克强调光子是自己跟自己的干涉产生的结果，这句话并没有什么特别重要的物理内含，只不过突出了量子行为的个体的概率性。干涉对于具有关联的多个粒子来讲，也是存在着的。多个粒子的波函数如果相位存在关联，就会表现出一些量子行为。那些多体量子现象的产生应该都是这样的原因。现在还回到双缝实验的讨论上来。当我们探测知道粒子从哪一缝通过时，便是对它进行了探测；这时，由于两缝作用产生的波函数干涉效果也就不存在了。一般的理解是测量导致波包坍缩，空间波函数的重新分布——只是塌缩的概念容易让人联想到瞬变的图像，让人心里总不是很舒服。这里我们就先接受这样的观念——测量导致概率波函数的空间重分布，所以后面的观察屏上的粒子概率分布必然会改变。简单的解释就是测量粒子从哪一缝通过时就会破坏两缝间的量子关联。 量子概率与经典概率有着本质的不同，它的随机性是不能用任何方法消除的随机性。这样的观念是会让许多人失望和不爽的。因为这样的世界，人的命运似乎有时是要通过掷骰子的方式来决定的，而不再是完全掌握在自己的手上或者完全是上帝的旨意和神的安排了。（这样会不会失去信仰呢？O(∩_∩)O~）爱因斯坦就是坚信上帝不会掷骰子的人——所有的测量出现的概率结果不是物质本质具有的，而是因为我们的无知、我们对系统尚没有一个完备的描述的结果。虽然现在对于局域隐变量理论并没有完完全全地打死，但至少从现在物理实验的结果和量子物理发展来讲，顽固地坚持局域决定论是越来越没有希望和没有必要了。局域的观念越来越不切实际了，有些人转而支持非局域隐变量理论，仍然坚持着决定的宿命论的观念。单从物理理论的简洁性来说，创造众多的莫名其妙的无法被验证的隐变量出来，唯一的目的就是将概率性和随机性排除在基本理论之外，已经是近乎顽固的个人信仰了。科学追求的是客观真实地反映物质的本质和规律；对于同一事物，可能会有多种合理的物理解释，对此我们将作何选择呢？爱因斯坦也同意应当欣赏物理理论的简洁美的。对做研究的来讲，没有什么原则是必须坚持的，没有什么框框是不可以打破的，除了真正的真实的客观存在和客观现象。 对比一切都是确定性的，我更喜欢不可知的未来和无法预言的命运。我们可以做的不是按部就班地从生到死，而是可以在人生旅途中可以通过拼搏努力将自己渴望的未来的出现的概率变得越来越大。这样的世界才算是自己的命运由自己掌握。不可知，不确定，才是最真实的。以前看书，有一句对命运的解读，颇有感触。命者，运也。命中注定，但事在人为。如果所有的都是命中注定，人的努力又有什么意义，只不过是上帝的玩偶了；如果所有的都是不可预知，人的努力就更没有意义了，因为我们找不到什么东西或什么事是需要我们坚持的了。 母亲信鬼神，逢年过节都会烧香拜佛，求菩萨赐福，求祖宗庇佑；做儿子的，总会被拉去磕头许愿。虽然自己对鬼神的存在是怀疑着的，但没有鬼神传说的故事多少有点无趣了，于是始终觉得总是应该存在一些神秘的不可知的力量是科学力所不及的。 人生活在他存在的世界里，也只是这个世界的一粒尘土。我们又如何以卑微之人的力量来丈量整个的宇宙呢？或许我们看到的世界本身就是片面的。就像那些可怜的二维生物，他们只是在他们的平面世界游来荡去的，从来不想也不可能跳出来审视他们的世界。横看成岭侧成峰，远近高低各不同；不识庐山真面目，只缘身在此山中。或许会有些蛛丝马迹让他们觉得世界应该不只是他们所看到的样子，但不是所看到的样子又会是什么样子呢？连一直就认为是客观实在的东西都不可相信，还有什么是可以相信的了？命运本有局限，那是无法突破的禁区，于是，只能相信局限之外的是虚无，局限之内的便是一切——这样，局限就不复存在了。 我们生活的宇宙究竟是什么样子的呢？凡事都有界限，宇宙应该也是有限的了；但我们却无法找到宇宙的边界。如果可以找到边界，那么边界之外又是什么？其小无内，其大无外。如果能发现边界之外的世界，难道它们就不属于这个世界吗？这么说来，宇宙应该是有界无限的了——它是有尽头的，但这尽头你却找不到。那么世界除了四维时空之外，会有更高维空间吗？对于更高维的空间来讲，我们就会是一些超平面的生灵了。就像滴在水面的墨汁，墨汁在慢慢扩散，水面上的面积在增长，同时墨汁不会只停留在水的表面上，有些会慢慢跑到水面以下。对于水面上生命来讲，确实，墨汁的体积在增大，在稀释，同时总量却在减少。对于水面以外的世界，它们是不了解的，也不知道它们的存在。 我们可以幻想诸如上面的宇宙，然后站在宇宙的外面讲一切都是命中注定的。但我们知道，至少现在从经验看来，我们无法突破我们生存着的四维时空。空谈算不上科学。 针对量子态空间的概念和态空间演化塌缩的现象，有一种模型——多宇宙模型，讲到我们身处的宇宙只是宇宙演化下来存在着的一种可能的确定了的现状，事实上完全有概率变成另一种宇宙状态的。有着许多通向未来的大道小径，一旦选择，可能的未来就是确定的现在。 上面的所有描述都离不开一个重要的概念——时间。时间是什么？时间为什么会是单向的？过去消逝到了哪里？时间线会有交叠和闭合的情况吗？至少，人生活着的这种尺寸时空中时间是一去不回，也不停滞的。无穷小的时间内和无穷大的时间外会有闭合和交叉吗？也许是时空穿梭的小说和电视看多了，但如果可以在时间线间穿梭往来，那样的世界不是更美妙吗？真所谓无因无果，即因即果。世界毁灭了，又重新诞生；生死轮回，无始无终；只是世界又走在了另一条时间线上，演绎着全新的宇宙星空、生灵悲喜。人的生命原只是某条时间线上的一点而已。^_^扯得不像话了，就此打住。 时间的不可逆性，反映在一些物理过程的不可回复。熵增的方向是时间前进的方向。退相干过程也表明时间的方向。物质间的关联除了经典对应的联系，还有量子关联——纠缠。物质间建立起态空间的相干联系，如果理想化不受任何破坏，即使类空间隔，也是存在着的。这可以算是对局域性概念的一定程度的否定。而在真实的物理世界里，干扰总是存在着的。关联性会遭到破坏。量子信息里已有阐明这种关联纠缠是无法通过经典通讯和局域操作回复的。两体或多体纠缠的产生必须将它们放在一起相互作用，做一个相应的联合操作来能实现。这样来说，对于某一研究对象，或许在我们研究之前，它与其它物质建立了关联而我们不知，其它物质的演化塌缩就会反映到它身上来，这样即使我们只是对该物质做幺正演化和无破坏的本征测量，也会得到一些违背我们预期的现象和结果。我们知道外部的关联时，就会理解和预测这样的概率跃变；我们不知道外部的关联时，演变就不是我们可以完全解释的了，但至少可以确定存在着外部的关联。 已经没有什么可以写了。似乎自己并没有什么太多的理由来支持这个世界是随机性和概率性的，只是想到什么就说什么了。偏题了，也啰嗦了。那么这些就当是我对量子物理的一点认识吧——不去否认量子物理，而是站在量子物理的基础上去更深入地发现和理解我们生活的世界。 热爱生命，对世界满怀好奇的人才会去追问世界为什么会是它显现出来的样子的；如何来作答，便有了宗教与科学之分。反省内心，通过想象和顿悟的体验方式，给出的答案便是宗教了；而追本溯源，从实在观察出发的理性的归纳分析总结，给出的解释就是科学了。宗教相信自己，科学尊重自然。宗教的追问是一条捷径，一劳永逸，但往往归于谬误；至少科学的追问方式更让人心里踏实，即使有一天，科学爬上了顶峰，发现宗教已静候多时，那又如何？ 人会知道真正真实的世界究竟是什么吗？ |
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