，然后点击“添加到主屏幕”26 魔砂（4） (1/2)
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“波姆的理论是不是比哥本哈根学派的理论更好，只有实验才可以证明，当时谁也不知道，也根本就没有条件完成这样的实验证明，但波姆的理论比哥本哈根学派的更容易被普通人理解倒是真的。只是由于波姆拒绝了哥本哈根学派的思想核心和前提假设，自己另搞了一套，让哥本哈根学派觉得自己的学术统治地位受到了挑战，这才引起了他们的极度反感。”听了我的提问，米西雅随口又讲了一段简短的史话。
“那波姆到底说了些什么？可不可以直接告诉我嘛？”我越发好奇了。
“马上就会告诉你。其实波姆的理论是非常了不起的，在一定意义上已经接近了客观事实的真相。而它的不足和缺陷也同样突出，否则哥本哈根学派就找不出任何理由来喷它了。”米西雅先对波姆评价了一番，才开始正式介绍他的理论：“波姆看了波恩对粒子穿过两道狭缝后的分布规律的解释，觉得把粒子的波动性认为是运动粒子在不同空间位置分布的概率虽然可以解释粒子形成的干涉条纹，但还是对它不太满意，总感觉这种解释并没有把最根本的实质讲出来。我们从日常经验中可以知道，很多随机事件的概率大小是可以事先设置的。比如扔骰子，一般的立方体骰子六个面上分别写着1~6六个数字，只要骰子的密度是均匀的，扔出去以后得到其中任意一个数字的概率就是1/6. 如果我们在骰子的六个面上只写上1~5五个数字，在其中的两个面上都写的是数字2，那么你把这样一个骰子扔出去以后得到数字2的概率就比得到其他数字的概率大了一倍，变成了1/3，而得到其余四个数字中任意一个的概率还是1/6. 这样你通过设计一个数字在骰子上占据几个面的方式就可以把扔骰子时得到这个数字的概率调高或调低了。波姆从这类例子中得到启发，认为概率仍然不是决定粒子空间分布密度大小的根本，决定概率大小的因素才是。但究竟是什么因素决定着粒子分布在不同空间位置的概率高低呢？波姆之前的任何科学家都不知道，因为谁也没有考虑过这样的问题，于是波姆只好自己尝试着想办法解决——他假设具有一定动量的粒子在空间中会受到一种与运动方向垂直的力作用，这种力会把粒子拉向朝着某些方向运动，就像……你前不久学过的一个带有电荷的粒子在均匀的磁场中以一定速度运动时会受到始终垂直于运动方向的洛伦兹力一样。但是这种力对一个粒子来说，在空间中不同的位置处，大小和方向都是不同的，根据你去年学过的矢量场的定义，这就是一个力场。当粒子运动到不同的空间位置时，所受的力大小和方向也都是不同的，在某些空间位置上，粒子受到的力可以为零，而粒子一旦偏离这些位置，就会受到或大或小的力，把粒子朝着受力更小的方向拉，最终使得粒子的运动轨迹近似地沿着不受力的空间位置到达终点。虽然单个粒子的运动是完全随机的，但显然这个力场会使得粒子更倾向于朝受力为零的地方去，于是粒子分布在这些空间位置处的概率自然就大了，也自然会在最终的成像底片上看到这些位置具有更大的粒子密度形成的‘波峰’。波姆认为，这种力场才是左右微观粒子运动最根本的东西，哥本哈根学派所谓的概率也是由这种场决定的，他给这种力场取名叫做‘量子势’。”
“波姆的思想果然很深刻，可是，当微观粒子受到观测时，波动性会立刻消失，波姆对这个问题又怎么解释呢？”听完米西雅对波姆理论的介绍，我很快就注意到哥本哈根学派遇到的大麻烦也一样摆在波姆面前。
“这个问题确实也让波姆费了一番脑筋，不过他还是做到了自圆其说。”米西雅接着讲道，“波姆认为，量子势这种场非常非常微弱，只有足够微小的粒子才能明显地受到它的作用力影响，而对质量和尺度足够大的宏观物体来说，量子势对它们的作用力小到完全可以忽略不计。我们去观测一个微观粒子，所使用的仪器是宏观物体，我们自己也是宏观物体，当我们发现一个微观粒子时，这个粒子就已经成为宏观物体的一部分了，量子势对它的影响也就结束了。比如说，我们想要知道某个空间区域内一个光子的位置，于是我们在这个空间区域中的某个位置处放置了一个单光子探头，只要有一个光子碰上它，它就输出一个电脉冲，我们就知道有光子到达了探头这里。但是，探头之所以探测到光子就会输出电脉冲，是因为光子碰上探头时把自己的能量传递给了它，探头把光子的能量转换成了电势能，驱动导线中的电子振动，我们才能测到电脉冲。而光子的能量一旦全部给了别人，自己也就不复存在了——你知道光子是组成纯能量的粒子，自己本身是没有质量的。在我们探测光子位置的过程中，发现光子的那一刻，就是光子生命结束的那一刻，在这一瞬间，探头的位置就是光子的位置，然后光子便消失了。而探头是质量和尺度足够大的宏观物体，不受量子势影响，空间位置对我们来说是确定不变的，不会像微观粒子那样按波动的规律分布，因此没有波动性。说到底，整个事件的真相就是，当我们探测到光子时，用探头代替了光子，作为宏观物体的探头显然没有微观粒子的波动性，而这个时刻之后，被我们探测的光子自己都已经没有了，当然也就不可能还有什么波动性了。于是我们就会认为微观粒子一旦被观测到，波动性就立刻消失。
你可能会问，如果探测的是电子这样有质量的粒子，它们被探测之后不是还可以继续存在吗？为什么波动性也会消失呢？事实是，电子一旦撞上探头，就会被组成探头的原子俘获，再也不能像被探测之前那样在真空中自由自在地飞行了。这个电子会被探头中的大量原子周围的电场束缚在探头这个宏观物体内部，和探头融为一体。结果同样是在电子被探测到的那一瞬间，探头的位置就是电子的位置，电子被探头所取代，然后电子虽然不像光子那样消亡，但是却成了探头的一部分，失去了自己在自由空间中的动量和位置参数，也就等于失去了波动性。
不过，用电子和光子来举例说明还是缺乏普遍性，因为被观测之后既可以继续存在，又可以继续在自由空间中到处乱飞的微观粒子也确实是有的。但通过这些例子，你可以从中逐步理解这样一种思路，就是不管什么粒子，在被观测到的时刻，和观测仪器及观测者是一个整体，它们在这一刻共同具有同样的属性。而观测仪器和观测者都是没有波动性的宏观物体，所以微观粒子在这个时刻也就是没有波动性的。至于微观粒子在被观测之后去了哪里，是什么状态，其实是没人关心也无法去关心的。”
我听得彻底晕了，波姆的理论哪里比哥本哈根学派的容易理解了？
不过，虽然晕，我却发现波姆的理论中真的再也不需要哥本哈根学派理论中处于核心地位的“波函数坍缩”这个神秘莫测玄妙无比的玩意儿了！而且在解释微观粒子被探测的过程中，所使用的概念也都是来自日常经验的。唯一让我觉得神秘的一... -->>
“波姆的理论是不是比哥本哈根学派的理论更好，只有实验才可以证明，当时谁也不知道，也根本就没有条件完成这样的实验证明，但波姆的理论比哥本哈根学派的更容易被普通人理解倒是真的。只是由于波姆拒绝了哥本哈根学派的思想核心和前提假设，自己另搞了一套，让哥本哈根学派觉得自己的学术统治地位受到了挑战，这才引起了他们的极度反感。”听了我的提问，米西雅随口又讲了一段简短的史话。
“那波姆到底说了些什么？可不可以直接告诉我嘛？”我越发好奇了。
“马上就会告诉你。其实波姆的理论是非常了不起的，在一定意义上已经接近了客观事实的真相。而它的不足和缺陷也同样突出，否则哥本哈根学派就找不出任何理由来喷它了。”米西雅先对波姆评价了一番，才开始正式介绍他的理论：“波姆看了波恩对粒子穿过两道狭缝后的分布规律的解释，觉得把粒子的波动性认为是运动粒子在不同空间位置分布的概率虽然可以解释粒子形成的干涉条纹，但还是对它不太满意，总感觉这种解释并没有把最根本的实质讲出来。我们从日常经验中可以知道，很多随机事件的概率大小是可以事先设置的。比如扔骰子，一般的立方体骰子六个面上分别写着1~6六个数字，只要骰子的密度是均匀的，扔出去以后得到其中任意一个数字的概率就是1/6. 如果我们在骰子的六个面上只写上1~5五个数字，在其中的两个面上都写的是数字2，那么你把这样一个骰子扔出去以后得到数字2的概率就比得到其他数字的概率大了一倍，变成了1/3，而得到其余四个数字中任意一个的概率还是1/6. 这样你通过设计一个数字在骰子上占据几个面的方式就可以把扔骰子时得到这个数字的概率调高或调低了。波姆从这类例子中得到启发，认为概率仍然不是决定粒子空间分布密度大小的根本，决定概率大小的因素才是。但究竟是什么因素决定着粒子分布在不同空间位置的概率高低呢？波姆之前的任何科学家都不知道，因为谁也没有考虑过这样的问题，于是波姆只好自己尝试着想办法解决——他假设具有一定动量的粒子在空间中会受到一种与运动方向垂直的力作用，这种力会把粒子拉向朝着某些方向运动，就像……你前不久学过的一个带有电荷的粒子在均匀的磁场中以一定速度运动时会受到始终垂直于运动方向的洛伦兹力一样。但是这种力对一个粒子来说，在空间中不同的位置处，大小和方向都是不同的，根据你去年学过的矢量场的定义，这就是一个力场。当粒子运动到不同的空间位置时，所受的力大小和方向也都是不同的，在某些空间位置上，粒子受到的力可以为零，而粒子一旦偏离这些位置，就会受到或大或小的力，把粒子朝着受力更小的方向拉，最终使得粒子的运动轨迹近似地沿着不受力的空间位置到达终点。虽然单个粒子的运动是完全随机的，但显然这个力场会使得粒子更倾向于朝受力为零的地方去，于是粒子分布在这些空间位置处的概率自然就大了，也自然会在最终的成像底片上看到这些位置具有更大的粒子密度形成的‘波峰’。波姆认为，这种力场才是左右微观粒子运动最根本的东西，哥本哈根学派所谓的概率也是由这种场决定的，他给这种力场取名叫做‘量子势’。”
“波姆的思想果然很深刻，可是，当微观粒子受到观测时，波动性会立刻消失，波姆对这个问题又怎么解释呢？”听完米西雅对波姆理论的介绍，我很快就注意到哥本哈根学派遇到的大麻烦也一样摆在波姆面前。
“这个问题确实也让波姆费了一番脑筋，不过他还是做到了自圆其说。”米西雅接着讲道，“波姆认为，量子势这种场非常非常微弱，只有足够微小的粒子才能明显地受到它的作用力影响，而对质量和尺度足够大的宏观物体来说，量子势对它们的作用力小到完全可以忽略不计。我们去观测一个微观粒子，所使用的仪器是宏观物体，我们自己也是宏观物体，当我们发现一个微观粒子时，这个粒子就已经成为宏观物体的一部分了，量子势对它的影响也就结束了。比如说，我们想要知道某个空间区域内一个光子的位置，于是我们在这个空间区域中的某个位置处放置了一个单光子探头，只要有一个光子碰上它，它就输出一个电脉冲，我们就知道有光子到达了探头这里。但是，探头之所以探测到光子就会输出电脉冲，是因为光子碰上探头时把自己的能量传递给了它，探头把光子的能量转换成了电势能，驱动导线中的电子振动，我们才能测到电脉冲。而光子的能量一旦全部给了别人，自己也就不复存在了——你知道光子是组成纯能量的粒子，自己本身是没有质量的。在我们探测光子位置的过程中，发现光子的那一刻，就是光子生命结束的那一刻，在这一瞬间，探头的位置就是光子的位置，然后光子便消失了。而探头是质量和尺度足够大的宏观物体，不受量子势影响，空间位置对我们来说是确定不变的，不会像微观粒子那样按波动的规律分布，因此没有波动性。说到底，整个事件的真相就是，当我们探测到光子时，用探头代替了光子，作为宏观物体的探头显然没有微观粒子的波动性，而这个时刻之后，被我们探测的光子自己都已经没有了，当然也就不可能还有什么波动性了。于是我们就会认为微观粒子一旦被观测到，波动性就立刻消失。
你可能会问，如果探测的是电子这样有质量的粒子，它们被探测之后不是还可以继续存在吗？为什么波动性也会消失呢？事实是，电子一旦撞上探头，就会被组成探头的原子俘获，再也不能像被探测之前那样在真空中自由自在地飞行了。这个电子会被探头中的大量原子周围的电场束缚在探头这个宏观物体内部，和探头融为一体。结果同样是在电子被探测到的那一瞬间，探头的位置就是电子的位置，电子被探头所取代，然后电子虽然不像光子那样消亡，但是却成了探头的一部分，失去了自己在自由空间中的动量和位置参数，也就等于失去了波动性。
不过，用电子和光子来举例说明还是缺乏普遍性，因为被观测之后既可以继续存在，又可以继续在自由空间中到处乱飞的微观粒子也确实是有的。但通过这些例子，你可以从中逐步理解这样一种思路，就是不管什么粒子，在被观测到的时刻，和观测仪器及观测者是一个整体，它们在这一刻共同具有同样的属性。而观测仪器和观测者都是没有波动性的宏观物体，所以微观粒子在这个时刻也就是没有波动性的。至于微观粒子在被观测之后去了哪里，是什么状态，其实是没人关心也无法去关心的。”
我听得彻底晕了，波姆的理论哪里比哥本哈根学派的容易理解了？
不过，虽然晕，我却发现波姆的理论中真的再也不需要哥本哈根学派理论中处于核心地位的“波函数坍缩”这个神秘莫测玄妙无比的玩意儿了！而且在解释微观粒子被探测的过程中，所使用的概念也都是来自日常经验的。唯一让我觉得神秘的一... -->>
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