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7 命题B的解释  我们往下看，至少从实验上是说，如果不定义一个测量动量的方式，就不能去谈论这个电子的动量，因为你没法测它，就像那条喷火的龙。你测不到它，又假设它存在，那只是一个假设而已。这个假设如果跟实验违背，那这个假设就得被推倒。 像我们假设这个电子存在于这个墙的左边，就要走一条轨迹穿到右边来，它已经被实验否定了，这个假设就得被推倒。这就是物理，实验就必须这么严格。所以，现在波尔和海森堡只能这么认为，这个所谓的具有准确位置和动量的这个电子是不存在的。 现在到了量子论中，那我们就要注意了，我们跟外部观察的这个对象是结合在一起的，一切都是基于观察。所谓的宏观世界，它是以微观粒子叠加而成的。所以你现在所看到的宏观世界，它已经不是客观的了，从量子力学来说，它是基于观测的，世界和你是一个是相关联的关系。 像我们过去所认为的有一个客观存在，等待着人去观察的那么一个客观的存在，人不观察的时候它还在那里的客观存在，现在已经被推翻了。这是被物理实验推翻的。 8 观测者和外部的一体论  就是说，如果否认命题B，你不承认，你觉得还是有个电子在那里，那通过实验，至少从微观的实验来说，这个物理学就倒塌了，那你只能承认命题B；承认B呢，你客观的世界就不存在了。 所以自从有了量子力学之后，至少在微观领域我们都得认同：已经不存在一个客观的世界。 宗道法师：“比如说我看到你的时候，我注意力在你身上的时候，你是存在的，是吧？” 佛新居士：“对，就是基于你的观测。” 宗道法师：“然后我看你的时候，那个书架我没注意，注意力全在你身上，那书架等于是不存在的，是吧？那我下一念就看那书架，然后这书架就存在了，是吧？” 佛新居士：“对。” 我们继续看，这里面很细微。 刚才我们已经讲了第一个解释：不确定性原理。通过刚才看这个命题B，我们已经解释了这个粒子，它不一定要穿过孔1或者孔2了。 那我这个波是怎么回事？这个波你怎么解释？ 9 命题B的肯定与否定  你看，我在观测到这个电子的时候，看到信号，可以说测这一刻它是一个有能量的粒子。那么没测到的时候，命题B说了它不存在，这个时候你能对它做什么呢？ 宗道法师：“不存在，那个？” 佛新居士：“对，你得解释一下这个波了。” 是这样，不存在的时候，我们可以有数学嘛。它虽然不存在，但是我们可以算一些东西，根据我们现有的测它的条件，算一些东西，这样能够预测一下将来会发生什么。 物理学就干这事，根据已知的现象给出一些假设之后，你能推测出会发生些什么物理现象。 （二）波恩的几率波  我们还是研究一下这个电子，既然已经测到这个波了，肯定要解释一下它是什么。如果假设一个波函数ψ，它是在空间和时间上分布的，就是说某一个时刻你在空间某一个位置去测它，能得到一个函数的点。这个函数，它本身是一个数而已，把它取绝对值的平方，就代表在这个点能测到电子的几率。比如说，在某个点我测到电子了，测到它的当下这个电子就跑了。 然后如果想研究这个电子在下一时刻，在空间的某一个地方测到它的机会有多少，这个几率的变化规律是可以研究的，这就是波函数。求解这个ψ，就是薛定谔方程，就能得出这个ψ。 现在对于这电子，我没测着它的时候，它不存在于空间里头。不存在于空间里头，那研究它什么呢？只能研究它再出现的时候，是在什么时候、什么地方，那它在空间任何地方都有可能出现，我们只能说在某一个点上它能有多大的机会出现。 这是对单个粒子来说，比如说这个位置它可能有10%的机会，那个位置可能有1%的机会。但是对于大量的电子来说，比如一万个电子来说，10%机会可能就说这个地方可能测到一千个、那个地方可能测到十个，研究它这个规律。 1 无法确定的电子测定 在没测到电子的时候，它就已经不是你想象中的那么一个存在于空间的粒子了，它不是存在于某一个点上，而是在空间的每个地方它都有可能存在。我们现在研究这个波函数的分布方式，这是物理学能做的事情。  就单个粒子来说，这样做好像没什么意义；但是到宏观的时候，它能代表一定的物理现象，所以现在我们只能研究这个波函数了。 2 幽灵般的电子  这里再详细地说一下电子，现在它像一个想象中的虚无缥缈的东西，只是在测到它的那一刻，它是个实实在在的电子，你看到它的能量了，它在你的屏幕上打出信号、打出一个光点来。比如说过去的电视机，你能看到图画，其实都是电子枪发出的电子打到屏上，打出一个个亮光点。打着的那一下你测着它了，那个时候它存在，但同时就又不存在了，你只能研究它的几率了。 它这个几率是怎么变化的，它是按照数学方程来的，是很严格的，我们可以计算。比如说这个波函数，它是按空间、时间分布的，你没测到它的时候，它是全空间的这样一个几率波的函数。但是，当你测到它的时候，也就是说它在这地方的出现的几率是百分之百、是一。 本来是分布在所有空间的几率，“唰”这一下，全收在这个点上。这个函数就不像那种连续函数了，当测到它的时候，突然这个几率的函数就缩成一个点而已；这一刻之后它又散开了，又是一个空间的分布。 所以这个电子，总是测着它一次，它这个ψ函数就相当于坍缩一次。整个全空间的分布几率突然就坍缩成一个点上的百分之百，然后它就立马又到空间分布去了，是这么奇怪的一个几率波。 （三）波尔的互补原理  这个互补原理是哥本哈根解释波动理论的第三个原理，是波尔提出来的，其实就是我们常听说的粒子的波粒二象性。就是说，一个电子，现在你不能把它理解成过去的小球球一样的微粒了，必须从粒子和波这两种角度去对它作出诠释，单讲一方面都是不完备的。 那么电子是表现成粒子还是表现成波，要看你怎么去观测它。如果用光电效应来看它，把它打在金属上，你就只能测到它的一份能量而已，那它就是一个粒子，你只看到它的粒子性；但是你要用双缝、用两个孔来观测它，当你看大量的电子打过去在后壁上形成的分布，你又看到了波，这是它体现几率波的一面。所以电子、微观粒子，都必须从这两方面去诠释它，这样才是对它完整的物理描述。 （四）哥本哈根学派的原理应用 有了不确定性原理、几率波的解释，还有互补原理，这个量子力学的哥本哈根解释就完备了。 在这三条假设下进行一些数学上的计算，有很多科学家在里头作出了贡献。像海森堡是独立地推出了一套矩阵力学的算法，来算这个几率；薛定谔是通过跟水波的类比，用解波动方程的算法来算；物理学家费曼又发明了一套路径积分的方法：这是量子力学的三种计算方法。 但这都是后话，基本的物理是在这三个假设这里的，至于后面的计算，可以做的工作有很多。 当它跟实际的应用结合的时候，它能够解释原子核的模型。为什么电子绕着原子核走，不会被原子核吸进去呢？要是看经典的解释，电子绕着核圆周运动，但其实电子这么拐弯的时候，都会辐射能量发光，很快就会掉到原子核上去的，必须用不确定性原理去解释它。 为什么化学上那个核外电子要按那个轨道分布，某个的轨道放几个，这种轨道的分布其实都是通过薛定谔方程解出来的结果。它的结果就是离散的，这些都是通过这三条理论应用之后，才能做出这些后续工作，应用到各个方面，包括计算机。 宗道法师：“它被用到计算机什么方面了？” 佛新居士：“首先是应用到半导体硬件方面，后来的量子计算也是跟这个有关系的。” 宗道法师：“半导体一定要用这个原理吗？” 佛新居士：“对。” 研究半导体的PN结，那些微观的电子空穴是怎么移动的，这些都是微观物理的东西，它基本上要从这里来。如果抱定宏观的那一套，就是没有办法进入这个领域，归根结底还要归到量子力学上。当然，到后来的应用上，到更大的应用层面的时候，也不是说每次都要扣到这个根上，但根是在这里的。 （五）总结一下微观世界 我们没有必要讲太多，但是我们看完这几点之后，再往下看看哥本哈根学派还能有哪些推测。我们先总结一下这个微观世界。  所谓的电子存在，只是一系列的测量而已，或者说是一系列的“出现当即消失”。电子出现就消失，你所得到的只是这样。没测到它的时候，这个电子没有轨迹，不存在于任何空间位置。没测到它的时候，你只能去计算有可能测到它的几率是怎么变化的。 现在我们先得到了这三条，这三条讲清楚了再往下看。 我们从微观到宏观的时候，这三条虽然是能自圆其说的，应用得也很广泛，但是很多人还是怀疑它的完备性。虽然都不是反对它，现在也没法推，但也没法反对它，因为没有举出反例来，就没法反对它，它在各个实验上都应用得很好。 1 爱因斯坦错了 包括爱因斯坦，他举出过某个实验，是可以印证他是对还是错。波尔和爱因斯坦都死了之后的1982年，实验条件具备之后，做出了很精确的实验（阿斯派克实验），充分验证了爱因斯坦是错的，量子力学是对的。 宗道法师：“爱因斯坦都错了？” 佛新居士：“是的。爱因斯坦一直还是幻想着他那个绝对存在的空间，一个客观的世界。量子力学解释的这个世界，只是你与世界存在的一个关系而已。” 宗道法师：“爱因斯坦认为有一个客观存在的一个世界，但实际上没有？” 佛新居士：“对。实际上他提出了很尖锐的实验，这个实验只要去做，就能立判谁对谁错。这个实验做过，而且不止一次地被做过，都证明爱因斯坦错了。当然，这个实验是在他死后才具备条件去做的。” 宗道法师：“隔了几十年了。” 佛新居士：“对。1982年的时候，在实验室里有重大突破，一次又一次更精密地去做，都证明了量子力学没法被推倒。” 2 从微观到宏观  那么从微观到宏观的时候，像薛定谔推导了波动方程，他能得出ψ的方程来；但是他自己也没领悟到这个ψ代表什么。后来是玻恩说了，它就代表骰子，就是几率，那个波是代表几率的。 但是薛定谔一直认为，电子会不会是某一种波形态的物质，它实实在在的是一个波动，他一直在这里头纠结。当时他反对哥本哈根的说法，就举了这么一个例子，叫作“薛定谔的猫”。 （六）薛定谔的猫 假如在一个密室里头有一个放射性的原子，它是可以衰变的，放射性衰变是要符合量子力学的。量子力学对它的要求就是说，你可以有这么个衰变公式，可以这么衰变，但是什么时候衰变，要按几率来分布。没有谁能知道下一刻到底会不会衰变，只能说在哪个时间上，衰变的几率有多少，就是这个可能性有多少。对于这个原子来说，当我没观察它的时候，它就处在一个可能衰变、也可能不衰变的这样一个叠加过程中，两种几率的叠加。就像电子有可能过了孔1，也有可能过了孔2，这是所谓两个量子态的量子纠缠。不去测的时候，它们就纠缠在一起，它的几率波是相干的。 现在这个原子就处在一个可能衰变、也可能不衰变的量子态。在这个情况下，假如密室里有一套很精密的机械仪器，如果原子衰变了，那个锤子就会落下来把玻璃烧瓶打碎，烧瓶里头的毒液出来之后，放在密室里的猫就会被毒死，它就躺在那里了。如果原子没衰变，锤子不会落下来，猫就是活的。 薛定谔就说，这么个密室里放了这么一只猫，在密室外面的人是不是可以说，密室里那只猫是个半死半活的状态？还是在一种死或者活的一个叠加状态？ 他举出来这么一个情况，但是这并没有什么矛盾的地方，他并不能驳倒哥本哈根的解释。因为以哥本哈根解释，猫就是有可能死、有可能活。你没看它的时候，它在那个里头关着。 宗道法师：“这个实验真的做了吗？” 佛新居士：“这个实验做也没有意义。你要这么放也只能是说明它有可能死、也有可能活。” 宗道法师：“这是一个思想？” 佛新居士：“对，这是一个思想。” 他是举出这么一个情况来给哥本哈根的人看，这只猫到底是死是活，微观离子既然都服从了量子力学这三个假设，那么这个宏观只是微观的一个叠加而已，都是波函数和波函数的叠加。 1 奇特性质的生活运用  比如这个杯子由大量原子组成，每个原子有它的ψ函数。我不去看它的时候，这个杯子其实就是这一堆函数加在一起的几率分布。 后来就有一个说法：“那我不看月亮的时候，月亮也是不存在的吗？”你不去看月亮的时候，月亮也代表了它那一大堆的微观粒子，粒子的出现几率按着波函数的规律变化。 宗道法师：“可不可以说这个就是不生不灭的？” 佛新居士：“我们可以继续往下推论。” 我们先看看量子力学在讲什么，然后再看看它跟我们有什么联系吧。 这个月亮，你不去看它的时候，就像电子不存在空间里某处一样，你也不能去假设说空间里有那么个月亮存在那里，但你可以说它有那么多波函数的几率分布。 （七）存在就是被感知  当你去看它的时候，你是进行了测量，按那个几率分布，就刚好出现在这个地方。只不过因为它是宏观的，它这些波函数最后叠加起来的一个结果，刚好跟我们宏观是符合的。 以前有个主教叫贝克莱的，他就说：存在就是被感知。所谓的存在是要用感知来定义的，你完全感觉不到的东西，你说它存在吗？ 或者看王阳明的《传习录》里头有一段话，学生问他，这个花，没看它的时候这花有没有？当时王阳明回答是：“你未看此花时，此花与汝同归于寂。”王阳明是讲佛教的一些东西，他说：“你来看此花时，此花颜色一时明白起来。” 你没测此花的时候，此花并不存在于那里，它归于寂了，只是一团数的分布了，没有实实在在的这么个东西了；但是你来看此花的时候呢，它的那些波函数突然就选择一个点存在于那里让你看到，它颜色一时鲜明起来。 明天请收看“五堂课了解量子力学与佛教（四）” |
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