第四章 不确定性原理（2 / 4）

甚至不能准确地测量宇宙现在态，就肯定不能准确地预言将来事件！们仍然可以想像，对于些超自然生物，存在组完全地决定事件定律，这些生物能够不干扰宇宙地观测它现在状态。然而，对于们这些芸芸众生而言，这样宇宙模型并没有太多兴趣。看来，最好是采用称为奥铿剃刀经济学原理，将理论中不能被观测到所有特征都割除掉。20世纪20年代。在不确定性原理基础上，海森堡、厄文·薛定谔和保尔·狄拉克运用这种手段将力学重新表达成称为量子力学新理论。在此理论中，粒子不再有分别被很好定义、能被同时观测位置和速度，而代之以位置和速度结合物量子态。

般而言，量子力学并不对次观测预言个单独确定结果。代之，它预言组不同可能发生结果，并告诉们每个结果出现概率。也就是说，如果们对大量类似系统作同样测量，每个系统以同样方式起始，们将会找到测量结果为A出现定次数，为B出现另不同次数等等。人们可以预言结果为A或B出现次数近似值，但不能对个别测量特定结果作出预言。因而量子力学为科学引进不可避免非预见性或偶然性。尽管爱因斯坦在发展这些观念时起很大作用，但他非常强烈地反对这些。他之所以得到诺贝尔奖就是因为对量子理论贡献。即使这样，他也从不接受宇宙受机遇控制观点；他感觉可表达成他著名断言：“上帝不玩弄骰子。”然而，大多数其他科学家愿意接受量子力学，因为它和实验符合得很完美。它确确成为个极其成功理论，并成为几乎所有现代科学技术基础。它制约着晶体管和集成电路行为，而这些正是电子设备诸如电视、计算机基本元件。它并且是现代化学和生物学基础。物理科学未让量子力学进入唯领域是引力和宇宙大尺度结构。

虽然光是由波组成，普郎克量子假设告诉们，在某些方面，它行为似乎显现出它是由粒子组成——它只能以量子形式被发射或吸收。同样地，海森堡不确定性原理意味着，粒子在某些方面行为像波样：它们没有确定位置，而是被“抹平”成定几率分布。量子力学理论是基于个全新数学基础之上，不再按照粒子和波动来描述实际世界；而只不过利用这些术语，来描述对世界观测而已。所以，在量子力学中存在着波动和粒子二重性：为某些目将波动想像成为粒子是有助，反之亦然。这导致个很重要后果，人们可以观察到两组波或粒子所谓干涉，也就是束波波峰可以和另束波波谷相重合。这两束波互相抵消，而不是像人们预料那样，迭加在起形成更强波（图4.1）。个熟知光干涉例子是，肥皂泡上经常能看到颜色。这是因为从形成泡沫很薄水膜两边反射回来光互相干涉而引起。白光含有所有不同波长或颜色光波，从水膜边反射回来具有定波长波波峰和从另边反射波谷相重合时，对应于此波长颜色就不在反射光中出现，所以反射光就显得五彩缤纷。