科学家为什么说量子力学是在掷骰子呢？它打破了决定论

这就要从量子力学的诞生说起了，因为当时我们的经典物理学建立在微积分的基础上，认为一切的自然过程都是连续不断地可以无限切分。但是普朗克发现能量的传输并不是连续的，而是有一个最小单位，这就是量子。

随着量子论的不断发展，这门学科展现出了越来越多的让人匪夷所思的性质。而且和以前不同的是，很多物理性质是通过数学推导才发现的。

一般认为只有先掌握了物量的定义，然后才能在这些物理量之间建立数学关系。

比如，我们先知道什么是力，什么是质量和加速度，然后才发现力等于质量乘以加速度。

但是在量子力学，包括现代物理学的其他领域，经常是科学家们用数学方法算出了一个函数或者是方程，然后才去寻找这个函数究竟是什么意思。这就像是你在不知道什么是力的情况下，先通过计算得出了一个数据，然后才发现原来这个数据代表了力的大小。

著名的奥地利科学家薛定谔在研究原子的过程当中，得到一个名垂物理学史的著名方程，叫做薛定谔波动方程。

这个方程里有一个用希腊字母Ψ（普西）命名的函数，它代表电子在空间中的分布，但是人们并不知道他明确的物理意义到底是什么。薛定谔本人认为Ψ（普西）函数的物理意义是电子在空间中的实际分布。

这是什么意思？

就是说如果我们把电子或者光子这些微观粒子放大来看的话，就会发现他们不是一个一个小点，而是在空间当中融化开来了，就好像是涂在面包上的黄油那样。这个Ψ（普西）就是代表电子的这种实际的位置分布。

但是另外一位诺贝尔奖获得者波恩却认为薛定谔的这个解释是错的，波恩提出了一个惊世骇俗的预言，说Ψ（普西）函数代表的不是电子的实际分布，而是代表一种随机分布，也就是电子在某个地点出现的概率。

那么到底谁是对的？

我们来看一个著名的实验电子的双缝干涉实验：

假如我们有一台仪器和一个感光屏，两者之间还有一块有两条缝的板子，那么现在如果仪器发射出一个电子，那么这个电子到底会出现在感光屏上的什么位置？

答案是无法确定，我们不知道这个电子会出现在哪里，完全摸不到头绪，因为它根本就是一个随机过程。但是如果我们进行大量观察，就会发现电子的出现不是完全没有规律的。

感光板上有些位置出现电子的可能性高，有些位置可能性低，这个概率是完全符合概率计算的。

所以如果我们大量发射电子，就会发现感光板上有些地方亮一些，有些地方暗一些。亮的地方就是电子出现概率高的地方，暗的地方就是电子出现概率低的地方，而且每一次的明暗分布都是有规律的。

所以虽然我们没有办法确定单个电子的位置，但是可以计算大量电子会组成怎样的图案。因为电子的随机分布是符合数学规律的。说到这儿你可能明白了，在这个问题上薛定谔错了，波恩才是对的。

我们根本无法预言电子的实际位置，而是只能预言电子的出现概率。那么这个结论意味着量子论彻彻底底的从最根本的因果关系上颠覆了整个物理学。

在这个结论出现以前

伽利略牛顿这样的伟人建立起了物理学的恢宏大厦，向人们解释了世界万物的运行规律，并且预言了未来。在这个基础上，人们可以完美的预言几点几分几秒会出现日食，掌握所有运动的来龙去脉。

总之，一切事物之间都是有因果联系的。宇宙像是一台精密的仪器，所有零件按照规则来运行，只要我们掌握了足够多的规律，拥有足够强的计算能力，那么整个宇宙里所有事物的过去和未来都应该尽在掌握。

人类之所以还没有做到这一点，是因为目前我们知道的信息还不够多而已。这种观点在哲学上叫做决定论。

这个结论出现之后

量子力学对于微观粒子的研究发现世界的运行规律跟我们想象的完全不同，即使是我们掌握了电子的初始状态，拥有最强大的计算工具，考虑了所有可能的影响，也不可能准确预言电子的位置。更重要的是，这不是因为我们能力不足，而是大自然从根本性质上就是不可预测的。

这不是推翻某一条规律的问题，而是要完完全全的推翻整个决定论系统，推翻当时所有科学的基本基础。

那么在量子力学当中，概率是深藏在世界底层的根本性质，一切事情都是靠掷骰子来决定的。这个堪称诡异的结论，对于很多科学家来说是完全不能接受的。

爱因斯坦错了

爱因斯坦在写给量子力学奠基人之一波恩的心中就明确表示，自己完全不能容忍这样的想法，绝不愿意放弃因果性。他坚信量子论的基础一定是有问题的，一定能够挑出毛病。爱因斯坦在信里说：我毫无保留的相信上帝是不会掷骰子的。

之后，以爱因斯坦和玻尔为代表，薛定谔，波恩，海森堡，德布罗意，这些物理史上金光闪闪的天才伟人，全都投入到了量子力学的大战当中。爱因斯坦给波尔出了很多看似不可解决的难题，但是波尔都给出了非常精妙的解答。

不过直到临终之前，爱因斯坦也仍然没有被说服，他一直在为自己的信仰所辩护。

这场关于量子论的征战的结果很明确。爱因斯坦错了，量子力学是正确的，上帝的确掷骰子。