[物理科普知识1] 有关八戒的那些事儿----物理真的很有趣，很神奇。

emanon

20 电子幽灵(2)



话说，在关于电子的波粒之争前，也曾有一场旷日持久的，规模浩大的争论。这场争论在科学界，哲学界持续了三百年。可谓前无古人，后无来者。这就是:光是粒子还是波的争论！
  
就在光的波粒之争还没有分出胜负的时候，关于电子的波粒之争又窜出来添乱！这真是火上浇油，雪上加霜。搞得物理界一片混乱，无头无绪，前途茫然。朝前看，路漫漫，向后看，云深不知归路。难怪量子力学的奠基人之一泡利，曾经暴跳如雷，并准备放弃物理学，他不怀好气地说:“物理学出了大问题！”并叫嚷道:“对我来说什么都太难了，我宁愿自己是一个电影喜剧演员(他是卓别林的fans)，从来也没听说物理是个什么东西。”当然，泡利坚持了下来，并取得了成功。这应证了那句话:“成功属于再坚持一下的人！”

相对于光的波粒之争，电子的波粒之争与我们的关系要大得多。因为电子是组成地球上所有一切(包括我们自己)的基本粒子之一。如果电子是波，那我们本身是不是一种波？万物是不是一种波？天各一方的两人存在心灵感应是不是真的？假若是真的，其科学依据是否就是这个？目前，这真的是一个悬而未决的谜。

日本的江本胜博士写过一本书，叫《水知道答案》，据说是一本畅销书。他在零下5度的温度下，用高速摄影拍摄水的结晶，结果发现，各地的水结晶都不同，更神奇的是，完全相同的两杯水，在一个杯子上贴上“感谢”“爱”“笑”等字样，在另一个杯子上贴上“混蛋”“去死”等字样。结果，前者的结晶美丽无比，而后者的结晶则丑陋不堪(呵呵，看来微笑使人变美是有科学根据的。或者，远离脏话连篇的人也是一种洁身自好) 对此，江本胜博士倾向于用量子力学来解释，他说，世间万物都是电子围绕原子核的波动，水能对人眼看不见的波动作出反应。对江博士的这种观点，我们只能说:仅供参考！要像《量子力学史话》之作者说的那样，我们应对这种事抱有这样一个原则:对于特别异乎寻常的声明，需要有特别坚强的证据来支持！

打个比方:我曾听人说，零晨12点的时候照镜子能看见鬼！行，那我们就做一次试验，如果真看见了。好，假若你还没有被吓死，就喝半瓶二锅头壮壮胆，再做一次试验，当你再次看见的时候，用手机把他拍下来，或者用一麻绳把他绑起来，扭到公安局，经鉴定:哦，这就是鬼无疑！那么，我们才能相信那句话。否则，一切都是扯谈！而对于一些神奇的事，我们不能自己做试验，但只要是很多科学家多次验证过的，不管他有多离奇！我们都要相信，因为你若不相信科学家，这个世界就再也没有你可相信的人了！

言归正传，当德布罗意用数学证明电子是一种波的时候，电子的波粒之争正式开始。关于电子的波动派和微粒派从此登上了历史舞台！虽然波动派先发制人，并首战告捷，但他们并没有兴高彩烈，而是忐忑不安，因为电子是波并不是他们最初的想法，只是用数学公式折腾出来了，他们也没办法！毕竟，数学是上帝的语言！信什么也别信有鬼，怀疑什么也别怀疑数学！
  
相对于波动派，微粒派阵容庞大，实力强劲。他们对波动派只有自句话:“走着瞧吧！懒得跟你们辩论。”

果然，微粒派动用了他们的有力武器--威尔逊云室，进行了反击。威尔逊云室是英国科学家威尔逊在1911年发明的仪器(他曾因为发明此仪器而获得诺贝尔奖)，水蒸气在尘埃或者离子通过的时候，水蒸气会以他们为中心凝结成一串水珠从而粒子通过的时候会留下痕迹。结果，令微粒派兴奋的是，电子在威尔逊云室的表现就是经典粒子的表现。微粒派质问波动派:“这，你们如何解释？”

不光如此，证明电子是粒子的现象还有，电子打在电视屏幕上会有一亮点，也就是雪花点。微粒派又质问:“这，你们又如何解释？”

说到威尔逊云室，请恕我再扯一下云和雾的形成过程。我们都知道，水蒸气，应该叫水蒸气分子，也可以叫气状水分子，他们是无色透明的，我们根本不可能用肉眼看见。只有大量的水分子聚集成水珠时，我们才能看见。大量的气状水分子叫水蒸气，而大量的细小水珠才是水蒸汽。要想产生一个细小水珠，得有一个核心，所以人工降雨就是在空中播撒大量的盐粉，干冰和典化银等粉尘和催化剂。因此大雾天要少出门，因为每一粒细小雾珠的中心都有一尘埃，吸多了当然不好，要不当年的伦敦大雾也不会死那么多人。

emanon

对于波动派，还有一个让他们更为胆寒的重量级敌手，那就是注定要名扬世界的海森堡。此人为了研究神秘的电子，竟然自个儿发明了一种数学，并以电子是粒子为出发点，用这种数学把电子的运动模型搞了出来，令人惊讶的是，海森堡的做法跟实验数据符合得很好。

顺便说一下，海森堡自个儿折腾出来的那种数学名叫矩阵，不过矩阵早在1858年就被剑桥一数学家所发明。但是海森堡之前对这种数学闻所未闻，也就是说，海森堡又重新创造了一遍，这真是既喜又悲，喜的是证明了海森堡的创造力是一流的，悲的是，除了诺贝尔奖外，海森堡本来还可以再获得一次数学奖的。

因为海森堡的矩阵力学是基于电子是粒子为出发点而获得成功的，所以电子肯定就是粒子了。对此，微粒派又质问波动派:“这，你们又如何解释？呵，呵呵，呵呵呵……”

波动派:“别笑得那么厉害，别笑得那么猖狂，小心你们的大牙！哼！谁能笑到最后还说不定呢！咱们骑牛看剧本，走着瞧！”

骑墙派:“说实话，电子是个粒子的可能性要大一些。电子是波？这可太玄幻了。波是个啥玩意儿，呵，虚无飘渺。”

观望派:“我也说实话，我最鄙视你们这些摇摆不定的骑墙派，简直就是一帮只会赶潮流和跟风的乌合之众。我们的观点是:急什么，在看看吧。”

八戒:“老师，我个人认为，双向交流在这几天的课上，落实的不是很好。这到底是怎么回事？”

哦，呵呵，因为这几天的课涉及到那么一点点量子力学，而这些知识甚至在一些大学都没开设。不是我看低你们，而是你们的…水平，也就……小学文化程度，所以谈不上什么双向交流。再说，量子物理是一门让人无可奈何的学问，很多科学家谈到他时总是谨小慎微又忐忑不安，更何况为师这个门外汉呢，所以难免严肃了点，课堂活泼性不是很好。不过，以后我会落实好的。

八戒:“呵，呵呵，我还以为你把我们四个忘了呢。哼，哼哼，搞了半天，原来是因为我们水平太低，无法沟通的缘故啊！嘿嘿，我们要是博士，还会来找你吗？真逗！”

你………………………

你………………………

唉……………这头猪模猪样的猪。

八戒:“抗议！！我是人模猪样的人！不是猪模猪样的猪！”

悟空:“呸…别废话了，反正你就是跟猪脱不了干系。”

八戒:“你……你……你是猴模猴样的猴！再怎么扯也跟人扯不上关系！哼！”

啪！啪啪……啪啪啪……
………

不好不好！课堂秩序严重失控！本节课就此打住。快快快，沙唐二僧！你俩分头行动，一头打110，一头打120，叫他们务必快点赶到，务必----

emanon

21 电子幽灵(3)


咦？哦，对不起，我走错教室了(假装往外走)

唐僧蹿起:“寒老师，寒老师，你没走错！”
噢，是吗？可教室里怎么多了两个阿拉伯人，却没了悟空和八戒？

沙僧:“寒老师你真近视呀！难道您就没看出来，头上缠着老多布条的这两位阿拉伯人就是---头部受到严重伤害的悟空和八戒？”

哦……哦……哦---
想起来了，上节课他俩打架了。唉……叫我说你俩什么好啊！算了，臭骂你们有损我内心的清纯和那一份宁静，我就给你俩讲评讲评吧！
上节课悟空以大欺小，是不对的。不过你也得到了教训。我希望你永远记住这个教训和为师的两句话:揍人百下，自伤八十;力虽大，好战必亡！
而八戒要吸取的教训是:病从口入，祸从口出！说话要经过大脑，不要信口雌黄。不过，你也有作对的地方，那就是敢于和比你强大的人斗争。这算得上英雄的行为。但是我有点纳闷，我纳闷的不是你头上缠着的布条，而是悟空头上的布条，请问这点你是怎么做到的？

八戒:“哼！打不过，我还咬不过吗？啃的！”
哦，原来是另一种九齿钉钯！难怪他防不胜防。
好了，咱们继续讲课。天气有点热，希望戴着头巾的两位同志能坚持住。

上节课讲到，微粒派取得了节节胜利，并喜形于色，可谓牛气冲天，不可一世。不过，波动派没有气馁，而是潜心研究。终于，在物理界这个乱世，英雄不可避免地诞生了，他就是大名鼎鼎的来自瑞士苏黎世大学的薛定谔。薛定谔沿着打出波动派第一枪的德布罗意开恳出来的道路，在仔细研究德布罗意思想后，终于拨云见日，“薛定谔波动方程”横空出世。这个方程可与爱因斯坦的质能方程相媲美。难怪它一出世，科学家们都惊为尤物。爱因斯坦对薛定谔说:“您的想法源于真正的天才。”埃伦费斯特说:“我为您的理论和其带来的全新观念所着迷。在过去的两个礼拜里，我们的小组每天都要在黑板前花上几个小时，试图从一切角度去理解它。”

人们的赞美之辞完全没有水份，因为薛定谔方程通俗易懂，简洁明了，最最重要的是，用方程求出的解跟实验数据完全符合。电子是神秘莫测，但它逃不出薛定谔波动方程的手掌心。就像太阳系的八大行星必须要遵守牛顿力学的三大纪律八项注意一样！

“不要搞得那么复杂！”薛定谔说，“只要把电子看成一种波而不是实在的粒子，然后用我的波动方程去求解，轻轻松松就搞定!”
薛定谔说的没错，那些学物理的大学生们终于可以松了一口气:啊！终于不用去学海森堡那连他自己都差点搞不懂的矩阵力学了。并且泡利和约尔当还分别证明，矩振力学和波动力学是等价的，两者可以互推。所以教科书上一些用矩阵力学写就的教材，现在被改写成了波动力学的形式。这让海森堡大为恼火。他在写给泡利的信中说:“我越是思考薛定谔理论的物理意义，就越感到厌恶……”(呵呵，情有可原，可以理解。)

虽然海森堡和薛定谔的理论被证明是等价的，但物理界没有因此而获得统一，从而天下太平。恰恰相反，波粒之争大大升级，一时狼烟四起，已到了针峰相对的地步。因为他们一个是从实在的粒子出发，一个是从看不见摸不着的波出发，虽然他们的终点一样，但他们的信仰并不一样。就像两个哲学家，一个从“人之初，性本善”出发，推出一道德规律A;另一个哲学家从“人之初，性本恶”出发，也成功地推出了道德规律A。显然，这两个哲学家是不会和解的。

由于薛定谔的波动方程，波动派来了个绝地大反击！波粒之争再次扑朔迷离，电子就是那水中的月，雾中的花，她到底是什么？我们现在也说不清了。对于那时的人们，他们只能说:“嗯，可能是粒子，也可能是波。惟一能肯定的是，她不可能既是粒子又是波，因为这不合逻辑，也超出了我们的想像。说一个人既是男人又是女人，我可以想像;说一个人是活人也是死人，我也勉强可以想像。但是，你说一个人有一定的体积又完全没有体积，有一定的质量又完全没有质量，能看见(有实体)又完全看不见(波)，请问，你能想像吗？”

emanon

骑墙派(操着四川话口音):“搞啥子东东嘛！我本来已经在粒子派的阵营扎稳了脚跟，现在又不得不爬上墙！算啦，我也懒得下墙啦，就在这墙上睡一觉吧，我真的累了！”

观望派:“你还真作对了一件事，早这样不就得了？看我，多~~爽！让他们咬吧，闹吧，闹出结果了再说。”

粒子派:“波波们，难道你们没听见，旁观者们那刺耳的议论声？我们可没有你们那麻木不仁的驼鸟功夫。”

波动派:“想怎么的？”

粒子派:“就两个字，决战！”

波动派:“就等着你这句话，有你没我！有我没你！挑个时间和地点吧，是群殴还是单挑？”

粒子派:“……………”

八戒:“咦？粒子派怎么说不出话了？他们怕了吧？呵呵。”
怎么会呢！粒子派说的是悄悄话，悄悄话得悄悄说，他们怕狗仔队听到，把杀气冲天的决战场变成了闹轰轰的记者招待会。












题外话:
  
话说，某年某月的某一天，某楼的某某说，是否可以把我的八戒系列做成电子书，以方便下载。在这里，我想先对某楼的某某(抱歉，他没注册)说声谢谢，难得我的文章能让你喜欢，我很高兴。不过做成电子书我从来没想过，也不知道这样做好不好，是否行得通。所以就发短信问版主物之理和zmt0516，还有netroyal ，因为他不光给我解答排版问题，还免费给我发插图，想必他也会给我一个中肯的意见。结果三位好心人统统表示，愿意给我做电子书。说实话，我真的感到非常荣幸，并有点受宠若惊。考虑到，两版主每天除了自身的工作和学习外，还忙于中国的公益事业--对物理吧的辛苦经营和解答各位中学生遇到的物理问题。所以时间相当紧张和宝贵，于是就没好意思让他俩做。而是放手让netroyal 做，netroyal 昨天做到凌晨一点过钟，终于做好，并发给了我，我一看，惊为尤物，做得实在太棒了！打个比方，看到了自己的东西变成了电子书，我那高兴劲就像看到了钢笔写的字第一次变铅字似的。以前，都是我免费下载别人的电子书看，而现在，我终于可以发出由衷的感叹:“啊！netroyal！我俩终于可以为社会做出一点贡献了！”

netroyal 还说，如果能为每一章配上极其搞笑幽默的插图，那简直就是如虎添翼，画龙点睛了。但是他说他一个人做太慢，应该大力发扬团结就是力量，众人拾柴火焰高的精神，集思广义，在高手云集的“物理”吧广泛征集图片和各种创意，以打造百度贴吧第一书，以刷新一项吉尼斯世界记录---参与制作人数最多的电子书。

我对netroyal 说，netroyal ，你就是冬天里的那一把火，激情四射，你说咋整咋整吧！我思想上跟着党走，行动上跟着你走！

netroyal 对我说，寒木钓萌，你是冬天里，河边那棵没有一片叶子的柳树，长长的柳枝伸进冰冷的河水，想钓的，只是那给人希望的第一瓣萌芽！

我对netroyal说，netroyal呀，知己啊！

netroyal 对我说，只可惜，不是红颜知己！天呐！为何我俩都是男人啊？

我说，netroyal 呀，你不要对征集图片和创意抱有太大的希望。你是一团火，就很容易把很多人看成是很多团火，这是不现实的。

netroyal 说，寒木呀！你不要太悲观，你是一块冰，就很容易把很多人看成是很多块冰，这也是不现实的。

我说，netroyal 呀，我是说不过你了！不过让很多人为那本电子书忙活，我真的受之不起啊！难道你不清楚，来物理吧的大都是一些中学生，他们要中考还要高考啊！

netroyal 说，我说你呀！就不要操心了，我只要加上一条就行啦:所有初三生高三生，还有追女孩就差一厘米就要追到的男生，统统不在征兵之列，你们都忙活去吧。

我对netroyal说，netroyal呀，netroyal呀…………

emanon

22 电子幽灵(4)


八戒，我怎么觉得，你今天的目光那么呆滞啊！怎么了？上次跟悟空打架，被他弄成了脑振荡？还是……

八戒:“哪里呀，求求你不要瞎说好不好！搞得我那么不禁打。我只是觉得您的课越来越让我迷糊了。是因为你以前说过，要讲一些小学生都听得懂的小科普，我们才来报你这个班的，可现在，你似乎违背了你的诺言。”

唐僧:“哦？是吗，我怎么没有这感觉，我认为寒老师讲的课再通俗不过了。唉，也许这就是人脑筋和猪脑筋的区别吧！咳咳！”

呵呵，呵呵，在课堂上，如果学生认真听也依然没听懂老师的课，那学生应该首先怀疑的,不是自己的智商，而是老师的授课能力。所以，对于八戒提出的问题，我负有首要责任。

不过，著名的量子力学奠基人之一波尔，说过一句比他还著名的，被人多次引用的话:“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”所以，八戒困惑得非常是时候嘛，我不得不对你说:“八戒，你真聪明！你的悟性比某些自吹自擂的人要高得多！”

唐僧:“老师！你…你-你--你怎么这样啊？……我真的会被你弄哭的--”

好啦好啦，一个大男人，而且还那么帅，怎么轻易就说哭呀！咳咳，我们继续讲课。

今天我们学一个现象----干涉现象。这是所有中学生必须要学的现象之一。众所周知，在湖里扔一块石头，就会形成一个向四周扩散开去的波。如果我们在相距10米远的两地方同时各扔下一块石头，形成两个相同的波，那么，当这两个扩散中的波在中间相遇时会发生什么现象呢？

唐僧:“很简单，这两个波会你撞我我挤你，在中间相持不下。我就不信，这次我还说错了！”

早就告诉你们，要三思而后语，直觉常常会欺骗我们，很不幸，小唐同学又一次答错了。实际上，两个波将会互不影响地对穿而过。只是，波有波峰和波谷，当两个波的波峰叠加在一起的时候，波峰被抬高，波谷叠加在一起时，波谷变得更深，当波峰和波谷叠加时，就相互抵消,波就消失。这种波的叠加就是干涉现象。只要是波，就能产生干涉现象。

悟空:“老师，我以为我记性差，没想到你的比我的更差！上节课你不是讲到波粒大决战吗？怎么今天又扯到干涉了？I 服了YOU ！”

大家要记住，猴急真的是猴子的本性。好吧，那我们这就去吧，也许他们的战场已经布置完毕。
…………
…………
地点:某教堂
布局:台上有两排相对的桌椅，一边坐着波动派，一边坐着粒子派。台下  有上百个椅子，不过只坐着一个人，那就是爱因斯坦，他是唯  一的观众，也是心照不宣的裁判。
气氛:阴沉且浓烈

八戒:“咦？波粒两派怎么没带武器呢？他们是在搞和平谈判吧？”

唐僧:“啪！(八戒头上挨了一下)你以为决战就是拿刀砍啊？你真是俗不可耐，俗得不可救药！”

沙僧:“吵什么吵什么？你俩还小啊？波粒之战已经开始，注意听！”
…………
波动派:咳咳，微粒派的同志们，电子的双缝干涉不会没听过吧？
微粒派:呵！你真以为我们是科盲啊！电子的双缝干涉就是大量的电子在  通过两条缝时，在双缝的后面形成明暗相间的干涉条纹。
波动派:“回答正确，真聪明！电子始终是波，所以当电子通过左边的狭  缝后依然是波，通过右边的狭缝后依然也是波，这两个波形成  干涉，才有哪明暗相间的条纹啊！两个波的波峰叠加就是明，  波谷叠加就是暗。假如电子不是一种波动，何来干涉条纹？
微粒派:“呵呵，刚才说的是大量电子的现象，假如只有一个电子呢？一  个电子面对前面的两条缝，他将怎样行动呢？无疑，电子只能  通过左边那条缝或右边那条缝，并在后面形成一亮点。
波动派:“一点都不对，一个电子不是通过左边那条缝，也不是右边那条  缝，而是同时通过了两条缝！
粒子派:“我听着电子怎么像个幽灵啊？一粒电子能同时通过两条缝，那  一个人会不会同时通过两道门？还有，两缝之间的距离虽然很小，但相对于电子来说，可能就是华盛顿和北京的距离了。

emanon

波动派:人不会同时通过两道门，但电子会，因为电子是一种波。
粒子派:“好，就按你说的，电子是一个弥漫开去的波，当这种波同时通  过了两条缝后，又怎么在后面的屏幕上打出一亮点？若电子不  是粒子，他怎么会打出一亮点？没有亮点，你怎么能看见明暗  条纹？
波动派:“这…这…这是出于我们不完全了解的原理。这种原理我们暂时就叫它坍缩--弥漫开的波突然缩成一个点，并在屏幕上激发出一亮点！
粒子派:“一句“不完全了解的原理”就行了？呵呵…呵呵呵……

…………
…………
八戒:“寒老师，什么是双缝干涉？没见过呀！”
沙僧:“寒老师，什么又是坍缩？这可太抽象了！
…………
爱因斯坦扭过头:“谁在说话呢？”
…………
八戒:“他是谁？发型怎那么酷？”
他就是爱因斯坦啊！猪！

八戒:“据说他很有名？”
嘿嘿，如果地球还没有爆炸，并且还有人居住，人们就不会忘记他。

八戒:“那如果地球人都移民到其它星球呢？”
就算这样，人们也不会忘记他。咦，你这猪似乎在跟我抬扛啊？
…………
爱因斯坦:“你们快爬出来！我虽看不见你们，但我听到你们嘀咕了！”
…………
没办法，我们五个从椅子底下陆陆续续地爬了出来。

爱因斯坦:“你们干啥来了？”
是这样的，为了培养学生们对物理的浓厚兴趣，我带他们感受现场来了！

爱因斯坦:“你的学生们看上去都不小了，他们是在读研还是在读博？”
实际上，他们只有小学六年级水平。

爱因斯坦:“晕………死我啦！”
怎么了？

爱因斯坦:“听我的，如果你们在这儿再待下去，恐怕只会抹杀你们对物理的兴趣。回去吧，好好学习，天天向上，当你们再次来领略物理的时候，你们会感到更加的惊心动魄。”
……………
爱因斯坦说的对。我们不能操之过急，毕竟，馒头要一口一口的吃，坑要一个一个地刨！虽然八戒们不能再去观看波粒大战了，但我答应他们，会给他们讲述有关量子的种种神奇效应．

走出波粒大战现场后，我左手牵着八戒，右手拉着悟空，吆喝着沙唐二僧，蹦蹦跳跳，欢天喜地地回来了22 电子幽灵(4)


八戒，我怎么觉得，你今天的目光那么呆滞啊！怎么了？上次跟悟空打架，被他弄成了脑振荡？还是……

八戒:“哪里呀，求求你不要瞎说好不好！搞得我那么不禁打。我只是觉得您的课越来越让我迷糊了。是因为你以前说过，要讲一些小学生都听得懂的小科普，我们才来报你这个班的，可现在，你似乎违背了你的诺言。”

唐僧:“哦？是吗，我怎么没有这感觉，我认为寒老师讲的课再通俗不过了。唉，也许这就是人脑筋和猪脑筋的区别吧！咳咳！”

呵呵，呵呵，在课堂上，如果学生认真听也依然没听懂老师的课，那学生应该首先怀疑的,不是自己的智商，而是老师的授课能力。所以，对于八戒提出的问题，我负有首要责任。

不过，著名的量子力学奠基人之一波尔，说过一句比他还著名的，被人多次引用的话:“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”所以，八戒困惑得非常是时候嘛，我不得不对你说:“八戒，你真聪明！你的悟性比某些自吹自擂的人要高得多！”

唐僧:“老师！你…你-你--你怎么这样啊？……我真的会被你弄哭的--”

好啦好啦，一个大男人，而且还那么帅，怎么轻易就说哭呀！咳咳，我们继续讲课。

今天我们学一个现象----干涉现象。这是所有中学生必须要学的现象之一。众所周知，在湖里扔一块石头，就会形成一个向四周扩散开去的波。如果我们在相距10米远的两地方同时各扔下一块石头，形成两个相同的波，那么，当这两个扩散中的波在中间相遇时会发生什么现象呢？

唐僧:“很简单，这两个波会你撞我我挤你，在中间相持不下。我就不信，这次我还说错了！”

早就告诉你们，要三思而后语，直觉常常会欺骗我们，很不幸，小唐同学又一次答错了。实际上，两个波将会互不影响地对穿而过。只是，波有波峰和波谷，当两个波的波峰叠加在一起的时候，波峰被抬高，波谷叠加在一起时，波谷变得更深，当波峰和波谷叠加时，就相互抵消,波就消失。这种波的叠加就是干涉现象。只要是波，就能产生干涉现象。

emanon

悟空:“老师，我以为我记性差，没想到你的比我的更差！上节课你不是讲到波粒大决战吗？怎么今天又扯到干涉了？I 服了YOU ！”

大家要记住，猴急真的是猴子的本性。好吧，那我们这就去吧，也许他们的战场已经布置完毕。
…………
…………
地点:某教堂
布局:台上有两排相对的桌椅，一边坐着波动派，一边坐着粒子派。台下  有上百个椅子，不过只坐着一个人，那就是爱因斯坦，他是唯  一的观众，也是心照不宣的裁判。
气氛:阴沉且浓烈

八戒:“咦？波粒两派怎么没带武器呢？他们是在搞和平谈判吧？”

唐僧:“啪！(八戒头上挨了一下)你以为决战就是拿刀砍啊？你真是俗不可耐，俗得不可救药！”

沙僧:“吵什么吵什么？你俩还小啊？波粒之战已经开始，注意听！”
…………
波动派:咳咳，微粒派的同志们，电子的双缝干涉不会没听过吧？
微粒派:呵！你真以为我们是科盲啊！电子的双缝干涉就是大量的电子在  通过两条缝时，在双缝的后面形成明暗相间的干涉条纹。
波动派:“回答正确，真聪明！电子始终是波，所以当电子通过左边的狭  缝后依然是波，通过右边的狭缝后依然也是波，这两个波形成  干涉，才有哪明暗相间的条纹啊！两个波的波峰叠加就是明，  波谷叠加就是暗。假如电子不是一种波动，何来干涉条纹？
微粒派:“呵呵，刚才说的是大量电子的现象，假如只有一个电子呢？一  个电子面对前面的两条缝，他将怎样行动呢？无疑，电子只能  通过左边那条缝或右边那条缝，并在后面形成一亮点。
波动派:“一点都不对，一个电子不是通过左边那条缝，也不是右边那条  缝，而是同时通过了两条缝！
粒子派:“我听着电子怎么像个幽灵啊？一粒电子能同时通过两条缝，那  一个人会不会同时通过两道门？还有，两缝之间的距离虽然很小，但相对于电子来说，可能就是华盛顿和北京的距离了。
波动派:人不会同时通过两道门，但电子会，因为电子是一种波。
粒子派:“好，就按你说的，电子是一个弥漫开去的波，当这种波同时通  过了两条缝后，又怎么在后面的屏幕上打出一亮点？若电子不  是粒子，他怎么会打出一亮点？没有亮点，你怎么能看见明暗  条纹？
波动派:“这…这…这是出于我们不完全了解的原理。这种原理我们暂时就叫它坍缩--弥漫开的波突然缩成一个点，并在屏幕上激发出一亮点！
粒子派:“一句“不完全了解的原理”就行了？呵呵…呵呵呵……

…………
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八戒:“寒老师，什么是双缝干涉？没见过呀！”
沙僧:“寒老师，什么又是坍缩？这可太抽象了！
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爱因斯坦扭过头:“谁在说话呢？”
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八戒:“他是谁？发型怎那么酷？”
他就是爱因斯坦啊！猪！

八戒:“据说他很有名？”
嘿嘿，如果地球还没有爆炸，并且还有人居住，人们就不会忘记他。

八戒:“那如果地球人都移民到其它星球呢？”
就算这样，人们也不会忘记他。咦，你这猪似乎在跟我抬扛啊？
…………
爱因斯坦:“你们快爬出来！我虽看不见你们，但我听到你们嘀咕了！”
…………
没办法，我们五个从椅子底下陆陆续续地爬了出来。

爱因斯坦:“你们干啥来了？”
是这样的，为了培养学生们对物理的浓厚兴趣，我带他们感受现场来了！

爱因斯坦:“你的学生们看上去都不小了，他们是在读研还是在读博？”
实际上，他们只有小学六年级水平。

爱因斯坦:“晕………死我啦！”
怎么了？

爱因斯坦:“听我的，如果你们在这儿再待下去，恐怕只会抹杀你们对物理的兴趣。回去吧，好好学习，天天向上，当你们再次来领略物理的时候，你们会感到更加的惊心动魄。”
……………
爱因斯坦说的对。我们不能操之过急，毕竟，馒头要一口一口的吃，坑要一个一个地刨！虽然八戒们不能再去观看波粒大战了，但我答应他们，会给他们讲述有关量子的种种神奇效应．

走出波粒大战现场后，我左手牵着八戒，右手拉着悟空，吆喝着沙唐二僧，蹦蹦跳跳，欢天喜地地回来了……………

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23 神秘莫测的量子论(1)



1900年，普朗克提出了量子的概念，仔细算来，量子论已过了她的百岁寿辰。20世纪初，科学家们试图去描绘原子和原子的成分时，遇到了前所未有的困难，然而，恰恰正是在这种前所未有的困难的千锤百练下，一种前所未有的理论诞生了，他就是神秘莫测的量子论。

有人说，如果要评选出20世纪影响人类社会最为深刻的事件，那么可以毫不犹豫地说，这既不是两次世界大战，也不是共产主义的兴与衰和联合国的成立。而是量子力学的创立和发展！

比较相对论和量子论谁更伟大没有意义，但从实用性来说，相对论是比不过量子论的。从激光，手机，电脑，卫星，航天，核能，生物技术，宇宙探索等等，无一不依赖量子论。

虽然量子论在社会的各角落取得了巨大的成就，但滑稽的是，科学家们对量子论的解释却还没有统一起来。对量子论的解释至少存在五种，这五种解释不知道哪一种才是对的，显然，只有一种是对的，也许，都不对。

打个不恰当不贴切的比喻，就像一群猴子围着一台电脑，渐渐地，猴子们发现，电脑能做的事太多了，听歌看电影，上网，玩游戏，似乎无所不能。但电脑的原理是什么？猴子们始终争论不休，有的猴子提出这种解释，有的猴子又提出哪种解释，不管提出多少种解释，有一点是肯定的，那就是不知道哪一种才是正确的！就像现在的超女评选，我们真的不能肯定，哪位超女才是最好的，惟一知道的是，哪位超女的人气最旺！然而最旺的就一定是最好的吗？呵呵，也许你跟我有同一种看法:大不一定！

在一次会议上，波尔谈到量子论时说，问题不是它是否荒唐，而是它是否足够荒唐！有一个科学家也说:“我做实验的唯一目的，就是为了给别的物理学家看看，量子论究竟有多奇怪。”

既然量子论如此神奇，那就让我们去见识见识她的一些神奇之处吧！

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24 神秘莫测的量子论(2)


量子论的神奇体现在她的一些基本原理上，“互补原理”就是其中之一。前面我们已略微讲到，关于电子到底是个实在的粒子，还是看不见摸不着的波，双方进行了一次又一次，一年又一年的大辩论。而参与这些辩论的都是一些世界级的大科学家。电子是粒子还是波？怎么看，电子都像个粒子；怎么看，电子又都像个波！这可如何是好？

物理界不能老这么争下去，这种争论可能是无休无止的，没有尽头的。就像“光”是粒子还是波，就争论了三百年，难道对于电子，我们还去争论个三百年吗？再也不要这样了，我们的时间和精力都是宝贵而有限的。要统一！一定要统一！波尔这样想到。1927年，“互补原理”在波尔的日思夜想下终于成型。他把纠缠在一起的波粒两派用力扯开，对他们说:“嗳，兄弟们，这样有意义吗？看你们，一个个面红耳赤。听我的，再也不要争了。因为电子既是个粒子，也是个波！”

波粒两派一听，气得同声大叫:“你--走开~~(杰论语)”
委屈的波尔被凉在了一边，抽闷烟去了。

电子既是粒子又是波？什么奇谈怪论？要调解也不能这样啊！公婆打架，也许你这样调解是可以的:“嗳！我说公公呀，你说的完全正确，我非常非常之赞同。但是呢，你看，啊，婆婆说的也一点没错嘛！我认为婆婆说的也极有道理！那到底谁错了呢？很清楚，……都没错！你看啊，这个…嗯…哪个……总之一句话，你们都没错！”要想把正在吵架的人劝开，这真的是个好方法。但是，波尔这位兄弟，你要搞清楚，我们说的是科学啊！科学能模棱两可吗？要是可以，那她还叫科学吗？一加一既等于二，也等于八！行吗？就算是糊弄小孩子，这也过不了关啊！

但是，等等，你听，量子力学的奠基人之一，诺贝尔奖获得者波尔开始清嗓子了:“咳咳！咳咳！不好意思，最近雪茄抽的比较多。我说电子是粒子又是波。诸位有何异议？”

波动派跳将出来:“不可能，绝对不可能。电子要么是波，要么是粒子。在你大脑里，这种波粒混合体你能想像出来吗？呵呵，根本就无法在大脑里形成图像嘛！”

波尔:“为什么电子就不能既是个粒子，又是个波呢？双缝干涉无可辩驳地证明，电子是个波！光电效应，还有电子打在一屏幕上形成亮点又无可辩驳地证明，电子是粒子。我们要相信实验而不是自己那有限的思维！你说你无法想像电子的这种波粒两面性，我告诉你，在量子论里，千万不要用“形象”这个词，你最好也别去想像，原子是什么形态，电子又是个什么样子！波和粒子在同一时刻是互相排斥的，但在一个更高的层次上，它们却统一在一起，作为电子的两面被纳入一个整体概念中，这就是我独创的“互补原理”，希望你们好好学习并加予领会。”

粒子派:“波尔兄弟，你的互补原理是对科学的一种牵强附会！你惧怕争论，你妥协了！每一样东西只有一个本来面目，怎么会有两个面目呢？假如有一只红色的狐狸躺在我们面前，我说它是一只红色的狐狸，而你却说，它同时是一只蓝色的狐狸。行吗？”

波尔:“行！假如我们当中有一个人是色盲，红色在他眼里肯定不是红色，肯定是其它什么颜色，就假设是蓝色吧，所以狐狸既是红色又是蓝色的，关键是我们用什么方式去看。”

八戒:“打住打住，连我老猪都听不下去了，什么东东！色盲是属于不正常的范围！”

噢，是吗？假若地球上百分之九十的人都是色盲，那剩下的百分之十还算正常吗？显然，他们的角色将颠倒(少数服从多数，不服不行！)。就像一个西方故事说的那样，一个国家，除了国王，所有人都是疯子。那么，可以想像，所有的疯子将会成立一个“不正常人研究中心”，把国王送进去，进行研究治疗。因为在疯子们的眼里，正常的国王才是真正的疯子。”

唐僧:“紧急插一句！我说呀，咱们的辩论有越来越水(网络用语)的趋势。红色的狐狸只可能是红色的狐狸，红色是它的本来颜色。像老师说的，狐狸既是红色，又是蓝色，那我倒要问，狐狸到底是什么颜色？拜托各位别玩文字游戏，我真的晕！”

小唐同学错了，咱们的辩论一点都不水！恰恰相反，我们的辩论越来越接近真正的哲学！当年，那些大科学家也是这么辩论来着。刚才，唐同学问，狐狸本来是什么颜色？显然，这种问题是没有意义的，除非我们先规定一个观察方式。如果你说用正常人的方式，那我就告诉你，狐狸是红色;如果是用色盲的方式，那我就会告诉你，狐狸不是红色，而是蓝色。也许我用色盲举例子，在你们看来有点狡辩的味道。那我们就换一个，大家都知道，蜻蜓是复眼，在蜻蜓的眼里，狐狸肯定不是红色，也许是紫色，咱们就当是紫色吧。现在我问，狐狸到底是什么颜色？或者狐狸本来是什么颜色？
蜻蜓说:“还用问吗？紫色！”
八戒说:“胡扯！狐狸是红色！”
蜻蜓说:“你这猪才胡扯！”
八戒说:“看我不钯死你！”
蜻蜓说:“来呀，追我呀，爷会飞！”
………

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25 神秘莫测的量子论(3)



显然，八戒和蜻蜓的争论是没有意义的。八戒错了吗？没错！蜻蜓错了吗？也没错！错的是我提问的方式！我问狐狸到底是什么颜色是没有一点意义的。除非我先定义一个观察方式。比如，用猪的方式，狐狸什么颜色？用蜻蜓的方式，狐狸又是什么颜色？

沙僧:“晕了晕了真晕了，我现在都不知道狐狸到底是什么颜色了！”

给自己一个左耳光，再给自己一个右耳光就不晕了。这个方法真的很管用，不信你就试试。

“是吗？”啪--啪--“哎！真的嘞！很管用！八戒你也试试？”
八戒:“嘿嘿，俺又不是真正的猪，哪会有你那么笨啊！”

行啦行啦，二哥不要说三哥，两个都差不多！咱们继续讲课！我们说，电子既是粒子又是波，它具有波粒二象性。它到底是什么，取决于我们用什么方式去观察它，如果我给电子一个双缝(一种观察方式)，电子就会形成干涉，电子在我们的眼里就是波！如果我给电子一个屏幕(另一种观察方式)，电子就作为一个粒子，在屏幕上打出一亮点。

八戒:“还是文字游戏！我们说的不是用哪种观察方式。而是问，电子到底是什么东西？”

又来了！电子是个什么东西？这种问题是没意义的！再说一遍，是无意义的！自从量子力学兴起后，大大地改变了人们的思维方式，现在的科学家都是这样一个观点:谈论任何一个物理量都是没有意义的，除非你先说出，你测量这个物理量的方式！

就像我说，两横一竖“士”是什么字？你说是“士”字，我说不对，是“干”字，怪你抢答太早，我还没说从哪头看呢;我说“W”是什么字母？你吸取了教训，说是“M”。又错了，我又没说要倒着看，所以是“W”。正所谓，横看成岭侧成峰！是峰还是岭，看你从什么角度去看。粒子还是波？得看你用什么方式去观测！

电子本来是什么？这句话不仅无意义，而且有问题。世界上没有什么“本来”，所有的属性都跟观察方式联系在一起！地球人都认为，泥巴本来是不能吃的，但蚯蚓可不这么看，蚯蚓会咂咂嘴巴,然后说:“伙计，泥巴香着呢！来，八戒，尝点？吃这东西只会长长，不会长胖！看我，多~~~苗条！”
………
正听课的八戒突然站起来，大吼道:“看我不钯~~死你！你这条烂~~蚯蚓！”
八戒快坐下快坐下，你太投入了。刚才我只是举例子，哪来的蚯蚓？就算有，人家蚯蚓也不会说话嘛！

八戒:“可……可……可蚯蚓说的跟真的似的！”
那是它说到你心坎上了，其实你一点都不胖！还有更胖的呢。

因为人是地球的统治者，所以就容易形成思维定势，认为很多东西都有一个“本来”，早晨的太阳本来是红的;淡水本来是没有味道的;海水本来是咸的………只要不涉及科学，这些“本来”是有意义的。但如果把这些人们自以为的“本来”用到物理上，是要出笑话的，也要出问题的。物理是研究宇宙本质的学科，而人只是宇宙的一份子，并没有超脱于宇宙之外。

我们的结论跟我们的观测行为大有联系！没有什么“客观真相”。如果有，那只是很多人强加的。一匹白色的马是白色的，那是我们人类给马强加的“客观真相”，人家蜻蜓可不这么看！超脱于人类之外，我们站在整个动物界的高度，就无法判断，到底是人类对，还是蜻蜓对。而物理正是用超脱于人类之上的视角来研究问题，所以物理学家只能说:电子既是粒子又是波。电子具有波粒二象性。在同一时刻，电子的波性和粒子性是互相排斥的，但在一个更高的层次上，它们却是统一在一起的，作为电子的两面被纳入一个整体概念中---这就是互补原理。创始人--波尔。

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26 神秘莫测的量子论（4）  


今天我们学“测不准原理”。
八戒:“啥？厕不准？还是车不嘴？或者扯不准？”
八戒别捣乱，测不准就是量不准的意思。

八戒:“哦，原来是这个意思啊！那你直接说“量不准”，或者“搞不准”不就得了！非说什么测不准。”

你说的也对，测不准就是搞不准的意思。
唐僧:“呵呵呵，猪啊猪…”
唐僧别笑，八戒的学习方法是对的，对于一个陌生的，抽象的术语，我们最好找一些熟悉的，形象的词汇去记忆它。

测不准原理是过去的叫法，现在我们都叫她“不确定性原理”。今天我们就来学习一下，什么是“不确定性原理”？怎么说呢，如果我们把量子力学比喻成一座两百层楼高的大厦，那不确定性原理就是这座大厦最最重要的根基之一。也许我这么说都小看了她，因为不确定性原理就像万有引力一样，是我们这个宇宙的基本属性之一。

要说不确定性原理，就不得不再次提起海森堡，因为这几乎是他一手搞出来的。大家还记得，当年海森堡因为弄出了个矩阵力学而在物理界红极一时，然而好景不长，这份难得的，一辈子也许只有一次的荣誉就被薛定谔过早地夺了去。用一句俗话就是“俺的屁股还没有坐热，怎就被人喊起立了？”所以，海森堡的抑闷是可想而知的。如果换做其他人，可能会这样想:“我在心里抑闷就行了，只要我不说出来，谁会知道我难受呢？”但年轻的海森堡不同，他不但心里憋得慌，还把这种憋得慌到处诉说。他写信给泡利说:“对于每一份矩阵的论文，人们都把他改写成波动的形式，这让我非常讨厌。我想他们最好两种方法都学学。”听听，听听，这语气，恼火中透出委屈，委屈中透出无奈，无奈中又夹杂着企盼。打个不是很恰当的比喻，海森堡遇到的这种情况就好像是:从前人们不知道怎样到达罗马，但海森堡发明了驴车，只要你会驾驶驴车，就能顺利到达罗马。可没过多久，薛定谔发明了小轿车，只要你会驾驶小轿车，也能顺利到达罗马，并且更快，更简洁，更风光。于是，对于丢弃驴车改学轿车驾驶的人，海森堡非常讨厌，并对大家说，我认为两种驾驶技术你们都应该学学。

对于海森堡的这种劝告，想必人们都露出了可爱的笑容，用一个词来形容这个笑容就是:一笑置之。
然而让人哭笑不得的是，老天最爱做的事就是跟人开玩笑。多数人认为错的不一定错，少数人，哪怕是一个人认为对的却真有可能是对的。海森堡再次向人们验证了那句话:真理总是掌握在少数人的手里。

海森堡是对的，两种力学形式年轻人们都应该学学，而不是偏废其一。因为在海森堡哪看似复杂的矩阵力学里，还隐藏着一个天大的秘密，至今未被人发现，这个秘密是如此之大，以至我们不得不说，这是我们这个宇宙的秘密。

不过在说这个秘密之前，我们先来想像一下，面对一颗飞驰而来的导弹，我们该怎么做。现在有一颗洲际导弹从太平洋某岛屿发射升空，导弹上装载着一颗一亿吨当量的氢弹，毫不疑问，这是一个威力巨大的导弹，当年美国用一颗两万吨当量的原子弹就能把一座城市夷为平地，而现在这颗导弹的威力是一亿吨，换言之，他可以夷平5000个城市。更为可怕的是，据羊肠小道社的消息说，这颗导弹的目的地是我国的长江三峡大坝，情况相当紧急，怎么办？还能怎么办，必须打下来！！可是用什么方法把他打下来呢？我们可以用激光，因为我国的激光是很厉害的。但是很不幸，今天阴云弥布，激光能量衰减太厉害。真是屋漏偏逢连夜雨啊，显然，这招不好使。那咱们在换另一招，用一颗装载着核武器的导弹与来犯导弹近距离引爆，利用核爆的巨大冲击波催毁导弹，或迫其改变轨道，但是，这招的把握也不是很大，虽然核爆威力大，但爆炸范围太广，其能量一平均，恐怕达不到催毁的力度。怎么办？就剩最后一招了，用一颗导弹去击中来犯导弹，这是最让人放心也是难度最大的一招，跟美国的导弹防御系统一样，其难度被人们形象地比喻为:这是在用一颗子弹去击中另一颗子弹的行为。

要想击中来犯导弹，需要的参数太多太多了，其中有两个参数不光要知道，而且是要极其精确地知道。这就是来犯导弹在某一时刻的动量p(质量和速度的乘积)，及位置q。我们只有知道导弹在某一时刻的速度和位置，然而才能计算出导弹在下一个5秒时的具体位置，一句话，我们要想击中他，就必须要同时知道他现在的位置和速度。可怎样测量导弹的位置和速度呢，很简单，可以向导弹发射雷达波，也可以发射激光束，记录下激光束往返的时间，再用这个时间乘上光速，得到的结果除以2就是导弹与我们的距离。如此这般，我们就可以得到导弹的速度和位置。于是摧毁它便成为可能了！
………
好，我们现在回到主题。
八戒:“可是到底打下来没有啊？你怎么就不说了呢，真烦人！”
呵呵，这个我也不知道，你可以去羊肠小道社打听打听嘛。

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27 神秘莫测的量子论（5）  

  
我们说，当人们不再去学海森堡那复杂无比的矩阵力学的时候，其实，那里面还藏着一个天大的秘密，因为自己对自己创造出来的东西最独有情钟，所以这个秘密由海森堡独自发现就不足为奇了。

话说，当年海森堡把电子的动量p(质量和速度的乘积)用一种表格来表示，电子的位置q也用一种表格来表示。接着，他用p乘以q，得到一个值;也许是为了验算，也许是出于一种好奇，也许是出于一种习惯，海森堡又反过来算一遍，用q乘以p，结果发现，p×q不等于q×p，呵呵，肯定算错了，再来一遍吧，虽然费力，但谁叫他粗心呢？粗心就得付出代价！于是海森堡又很抑闷地算了一遍，结果又发现，p×q不等于q×p
。呵呵，怪了，奇了，抑闷了，这宇宙中竟然还有不符合乘法交换律的东东？大家都知道，长乘以宽肯定等于宽乘以长，这是乘法交换律。海森堡又不信，又来了一遍，结果依然如故！看来海森堡并不粗心，“这里面肯定有问题。”海森堡这样想到，他想啊想啊，“p×q不等于q×p”到底表示什么意思呢？他想了很久很久，才终于豁然开朗，哦！p×q不等于q×p表示的意思是:测量顺序不一样，测量结果就会不一样。比如，我们先测量电子的动量p，再来测量电子的位置q，其结果并不等于先测量位置，再来测量动量。为何会出现这种问题呢。“除非我们的测量会干扰电子。”海森堡又这样想到。他的确想到了关键处。我们的测量的确会给被测量的东西带来干扰。想像一下，有一个电子在我们面前，现在我们想测量他的位置，怎么测量呢？还能怎么测量，向他发射光子呗。就像现实中一样，我们若想看见一个人，就必须有光照在这个人身上。我们之所以能看见这个人，是因为无数的光子打在人身上后发生反射(也可以理解为反弹)，当反射回来的光子进入我们眼睛，于是就被我们所看见了。没有任何光源，我们就看不见任何东西。

我们向电子发射一光子，当光子打在电子身上后反射到某种仪器上，于是我们就可以判断出电子在哪了。好，我们现在再去测量电子的速度，咦，奇怪了，电子不见了，他刚才还在，怎么突然就不见了！难道他真的是幽灵？或者是传说中的鬼？不可能，信什么也别信有鬼！哦，终于知道了，电子被光子打飞了！对于宏观物体，比如导弹，我们向它发射激光，激光对导弹的影响很小很小，但电子就不同了，他是如此的小，光子打在他身上也许就相当于一个足球打在篮球上。篮球肯定会被打飞的。也就是说，在量子的世界里，或者说在微观的世界里，我们的测量肯定会对测量的对象造成干扰！

p×q不等于q×p这个式子表示，我们无法同时测量一个电子的动量和位置！也就是说，我们可以知道电子的位置，也可以知道电子的速度，但我们永远也别想同时知道电子的速度和位置！

八戒:“不可能，没有永远办不到的事，假设我们同时测量动量和位置呢。”

这也不行，因为理论限制了我们这么做。而p×q不等于q×p就是理论。理论决定了我们能看到什么，也同时决定了我们不能看到什么。

唐僧:“呵呵，因为我们没有这个技术，就把责任推到理论身上，好玩。其实呀，就算物理学家们说，我们能同时观测到电子的动量和位置，只是现在我们还没有这种能力！如果这样说的话，那我们也不会认为物理学家们多么无能，更不会影响他们在我们心目中的伟大形象。我想，等以后技术发达了，同时测量电子的位置和速度是不成问题的。我们能用一颗导弹去击中另一颗导弹，我就不信，我们不能把小小电子的速度和位置同时测出来。”

我们以前说过，怀疑什么也别怀疑数学！不能同时测量电子的位置和速度，这绝不是因为我们的技术问题，更不是什么误差问题。这是由于理论上的限制。就像我说:“我们永远也找不到一个比零大的最小的数！”结果你偏不信，非得去找，可以肯定，就算你能活到宇宙终结的那一天，你也是找不到的。

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28 神秘莫测的量子论（6）  
  

悟空:“我相信老师的话，如果我们相信科学，就要相信理论，因为科学都是由理论构成的。”
不愧是是悟空，悟性比你师父强多了。

唐僧:“呵，呵呵，呵呵呵，阿弥陀佛，唉……只怕某些人，错了，应该说某些灵长类动物，表面赞同寒老师的话，只是因为极其无知而导致的盲目崇拜，并不是心里真的就这么认为啊！”

悟空:“你什么意思你？你不给说清楚我们俩没完！你是我肚里的蛔虫吗？你怎么知道我心里就不这么认为？希望你能记住，我们头上已没有什么烂圈圈，臭铁环。下次说话注意点，灵长类动物都搞出来了！！亏你想得出！”

八戒:“哎呀，别吵了，你俩又不是小孩子。记住，我们这是在搞学术争论，不是王大妈骂街！”
嗯，八戒对他俩的批评很到位。

八戒:“嘿嘿，过奖过奖，严重严重。我也是这么认为的，虽然电子同时具有动量和位置，但我们是没法同时测量到的。”

八戒，你又错了！宇宙中根本就不存在同时具有速度和位置的电子！

八戒:“寒老师，呵呵，这你就搞大了！一辆匀速行驶的QQ轿车，在某时刻，轿车肯定同时具有一个准确的位置和一个准确的速度。你怎么胆子那么大，竟然敢宣称不存在同时具有位置和速度的电子呢？你就不怕某天在路边散步，突然飞来砖头？”

紧急声明，不是我搞大了，是物理学家们这么说的，我只是转述而已。我一看见砖头我就晕，砸在我头上，那就是真的晕了。

沙僧:“原来你只是照本宣科啊，其实你并不赞同这种说法是吧？”

错了，我非常赞同这种说法。如果我们相信数学，就没有理由不相信不确定性原理，相信不确定性原理，就没有理由不相信不存在同时具有速度和位置的电子。就像我说，找不到比零大的最小的数。你说正确，确实找不到这个数，但这个数是存在的！而我说，这个数是不存在的！

我们这个宇宙有什么？或者说，我们这个宇宙是什么？对这个问题我们只能说，理论上能让我们看到什么，宇宙就有什么，或者说宇宙就是什么。理论上我们不可能测量到的东西，他在宇宙中是不存在的。如果我们不坚信这一点，这个世界就会乱了套。比如我说，其实呀，我们的身边时时刻刻都有鬼在无声地穿梭，只是我们不可能测量到它们的存在而已;其实呀，一个原子就是一个世界，在那个世界里，原子核就相当于太阳，电子就相当于行星，电子上也住着人，那里有山也有水有河流，也有因特网，一句话，电子上的世界跟我们地球上的这个世界是一模一样的。不过，电子上的这个世界我们是观测不到的，虽然它真的存在！其实呀，你能不能考上大学，或者说能不能考上个好大学，跟你家祖坟葬在哪里？葬的怎么样？是有极大极大关系的！至于祖坟是通过什么方式以及怎样影响考学，影响升官发财的，我们永远也别想知道。但祖坟通过某种我们无法观测到的方式，来影响很多活人。这种情况是存在的！

八戒:“哦，我明白了，这就相当于上次你说的，那位眼睛里会喷火的女人一样。其实呀，这种例子在电视上经常上演。我们就常常听到某位女主角对男主角说，你爱我你就说嘛！你不说我怎么知道呢？我不知道的话，那不就等于你没爱过我吗？……怎么样？我这个例子经典吧？嘿嘿嘿…”

你这个例子确实很经典，不过是错的很经典！男主角如果真爱女主角的话，就算他没说，也会在语气上，行动上，眼神上露出蛛丝马迹，而女主角没有发现，可能有以下原因：
一、女主角是白痴，不具备观测能力（属于仪器不先进的那种）。
二、女主角从来没有去观测过，因为她对男主角根本没花过心思(属于倒打一钯的那种)。
三、女主角要面子，明明知道男主角爱她，却非让他说出来不可（属于死要面子的那种）。

总之一句话，女主角不知道男主角爱她，并不能说明，男主角的爱是无论如何也没法观测到的。也就是说，男主角的爱是真实存在的。这跟同时具有动量和位置的电子完全不一样，同时具有动量和位置的电子是用尽任何办法也不可能观测到的，所以我们说：这样的电子在我们的宇宙中是不存在的！

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29 神秘莫测的量子论(7)


上回说到，不确定性原理是我们这个宇宙的基本属性。当我们把电子的速度测量得越精确，电子的位置就越模糊。反过来，当把电子的位置测得越准，其速度的测量就会产生极大的误差。所以，同时具有精确速度和精确位置的电子是不存在的，因为理论上我们无法观测到。

沙僧:“说实话，我真的不是很同意这种观点。因为我们无法测量到，所以就说不存在，再怎么以人为本也不能这样啊！”

这不是以人为本，这是一种科学理念。说到这里，兴许我们可以顺便学另一个原理，来帮助我们解答这个困惑。这个原理在科学界无人不知，其大名叫“奥卡姆剃刀原理”

八戒:“嘿嘿，这应该是某位叫奥卡姆的理发师独创的。”

不对，奥卡姆是英国的一个地名，提出这个原理的也不是剃头师，而是一位逻辑学家，他还有一个身份--修士，他的名字叫威廉。14世纪，关于“共相”、“本质”的争论没完没了，吵个不停，威廉对此很厌倦，主张唯名论，只承认确确实实存在的东西，认为那些空洞无物的要领都是无用的累赘，应该被无情剃除。他的观点是“如无必要，勿增实体。”这就是奥卡姆剃刀，这把剃刀寒光四射，冷面无情，令许多人感到了威胁。威廉用上剃刀原理，经过思辩，得出了上帝不存在，当然，他也因此遭到教会的不欢迎，受到伤害在所难免。

奥卡姆剃刀历经数百年，却没有锈迹斑斑，而是越来越锋利。它在很多方面都有应用，而在科学上，人们是这样用它的:
如果你有两个处于竞争地位的理论，并且它们都能解释观测到的事实，那么，你应该使用最简单的那个。所谓最简单，就是条件最少，假设最少。正因此，人们认为奥卡姆剃刀原理也可以称作“吝啬定律”或“朴素原则”。

在生活上，奥卡姆剃刀也有指导意义，我们要记住:把简单的事情搞复杂很简单，这是无奈;把复杂的事情搞简单很复杂，这是能耐。

虽然奥卡姆剃刀简单实用，但我们不能随便乱用，我们不可能用它创造某个理论，说白了它就是一个过滤器，一种判断的方法。所以，在用奥卡姆剃刀原理的时候，记住爱因斯坦的一句格言是有必要的:“万事万物都应该尽可能简洁，但不能过于简单。”

剃刀原理我们就学到这儿，下面我们来牛刀小试一下。

话说，某年某月的某一天，八戒和沙僧在路上散步，途中，八戒捡到一馒头，他二话没说，一口就把馒头吞了下去。沙僧一看，彻底火了，脸红脖子粗的质问八戒:“你为何不分我一半？就算不分一半，分我一口也行啊，八戒你太自私了，太没有哥们义气了！”

八戒闻言，也很抑闷，心里说:“馒头本来就够我吃一口，若分你一口，那我喝西北风啊？”
心里这么说，但话不能这么讲，他打了一个饱嗝，然后说:“嗳，我说沙师弟呀，你严重了，虽然我没有分给你馒头，但是，并不能证明我不想分给你，也不能证明我没有哥们义气。实际上，我想分给你馒头，这份心是真实存在的。假设我的手没有那么快，抑或我那该死的嘴张的没那么早，我可能就分给你了！咱们朝夕相处这么多年，难道你还不知道，我就好这一口？实际上，刚才我是怎么把馒头吃下去的，我也真不知道，因为这是在不知不觉中进行的.......唉，想起你骂我的那些话，真是伤心啊！我宁可不吃三天的饭，也不想听你那么说我呀！沙老弟，你说，至于吗？不就一个馒头！一个馒头呀！！”

沙僧一听，刚刚由红变黄的脸又红了起来:“是呀，是呀，不就一个馒头嘛！至于吗？二师哥，真对不起，我太冲动，我错了！”

八戒:“呵呵，严重了严重了。下次我若捡到一火车的面包，保证全部都送给你！”

沙僧:“不，确实严重，二师哥你知道吗？刚才我还想跟你狠狠地干一架呢！”

八戒一惊，又打了一饱嗝:“嗬！(打嗝声)是吗？哦，好险！幸亏你没有，否则就是一个馒头引发的血案了！嗬！”
…………
好啦，案例我们就介绍到这儿，下面我们来分析一下。
现在，有两个理论摆在我们面前，而且这两理论都能解释同一个事实--八戒没有分馒头给沙僧。

沙僧当初坚持的理论是:八戒自私，所以没分馒头给自己。

而八戒的理论是:想分馒头给沙僧的心是真实存在的，只是由于出手太快，嘴巴张的太早，而且还好那一口，所以在不知不觉中吃下了馒头，因此才没有分给沙僧。

显然，这两种理论，前者最简单，所以第一个理论是对的。沙僧之所以没有坚持到底，想必是被八戒复杂的理论弄晕了，以至被倒打一钯！老猪是谁啊？那可是耍九齿钉钯的高手呀。

一般情况下，我们在科学上这样应用奥卡姆剃刀原理:如果你有两个处于竞争地位的理论，并且它们都能解释观测到的事实，那么，你应该使用最简单的那个。所谓简单，就是条件最少，假设最少。

好，现在我们再来看两个处于竞争中的理论。
一个是“电子本来具有精确的位置和速度，但观测的时候，我们无论如何只能看到其一。”
另一个是“只存在具有位置或只具有速度的电子”。

可以肯定，这两个理论都能解释同一个现象，那就是“对于电子的速度和位置，我们无论如何也只能观测到其一。”但是显然，第一个理论比第二个理论后者多了一个假设，所以我们只能相信后者。

如果还不是很明白，我们还可以继续举例子，比如我说，月球上本来有一个女儿国，而嫦娥就是她们的国王，但是我们观测的时候，月球上呈现出没有人烟的迹象。这和“月球上无人居住”说的是同一码事，所以我们要相信后者，因为前者多了一个臆想。

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30 神秘莫测的量子论(8)


“不确定性原理”不同凡响的名气来源于她巨大的破坏力。她撕碎了不是几乎，而是所有科学家曾经的看法。面对她，我们不得不无奈地承认--我们也有无能为力的时候，不管我们如何如何的聪明。

下面我们就来看看，她是怎样撕碎物理学家们曾经最引以为豪的东西的。

我们说，面对电子的速度和位置，我们只能测得其一，鱼和熊掌不能兼得。下面，我们来做个题，谁答对了我就颁“挪被儿”奖给他。已知电子的位置是A，请你预测出电子在下一秒的位置，也许太长了，那就0.1秒吧，或者0.0001秒。

八戒:“这几乎不可能！条件太少，除非你再把电子的速度告诉我，然后我用速度乘以时间，就可得出电子的位置。否则的话，就是上帝，也别想知道电子在下一个时刻的位置。”

我也告诉你，就是上帝(假如她存在的话)，也无法把电子的位置和速度同时告诉你。

八戒:“呵呵，那还有什么好说的，对于电子的行为，我们是无法准确预测的，任何人都办不到！任何时候也办不到！”

说得好，这就是我要告诉你们的，不确定性原理直接导致了不可预测性！这才是问题的严重性所在。

八戒:“恐怕有点小题大做了吧，我真的看不出这有多严重。不就是一个小小的电子嘛，我们完全可以忽略她。”

嗯…八戒，你觉得不严重，那是因为:无知不仅会带来无畏，也会带来麻木。打个比方，如果你完全不懂足球规则，却让你去看世界杯，你会觉得精彩吗？相反，你可能会想:“咦！怎么那么多人都去抢一个球？难道那个球是一个特好吃的大馒头？……不对不对，为何抢到了大馒头却要把它踢出去呢？唉，不懂不懂，没劲没劲，什么狗屁世界杯嘛，吃饱了撑的……”

很多很多的人，对科学的麻木，甚至是反感，缘于对科学的极度无知。所以，科普非常重要，当一个民族整体的科学素养不高时，歪风邪气就会乘虚而入，封建迷信就会抬头，像某些邪教也就有了生存的土壤。

言归正传，自从地球上有了牛顿，并有了他的牛顿力学后，科学开始走向从没有过的辉煌，物理学家在人们的心目中是无所不知的化身。因为他们能用牛顿方程预言出未发现的行星，更能预测出500年，甚至是1000年，2000年后的月食或者日食，时间精确到秒。在科学家们的眼里，没有过去，现在和未来之分，因为一切都历历在目。宇宙的一切都在物理定律的监视下运作，就像孙悟空逃不出如来佛的手掌心。过多的胜利最终会冲昏一个人的头脑，物理学家们更不例外，他们认为，是物理学在统治着整个宇宙，而不是上帝，这种看法被多次印证后，不可避免地成了一种信仰，这就是“决定论”的起因，认为万事万物在物理学的统治下都是决定好了的。

只要我们足够聪明，电脑的运算速度足够快，我们就能预言一切。有个故事被人引用多次，因为它淋漓尽致地反应了那时的科学家那时的心态。19世纪初，法国科学家拉普拉斯用牛顿方程计算出行星的轨道后，得意洋洋地拿给拿破仑看。拿破仑问:“在你的理论中，上帝在哪儿？”拉普拉斯表面平静，内心却自豪无比地说:“陛下，我的理论不需要这个假设。”在科学家的心目中，他们有自己的上帝，那就是物理学。

是的，物理学家们还不能精确地预言出:何时发生海啸？几时发生地震？明年的今天，北京又会是一个什么天气，温度多高，天上有几朵云彩？下周的股票怎么样？会有大跌吗？会在多大程度上影响红红火火的基金市场？等等这些问题还是不能预测的。但是，这绝对影响不到科学家们对“决定论”的信仰。之所以现在还不能对天气预报做出长期的并且精确的预测，那是因为我们的科学还不发达。假如我们有一台超级电脑，能算出任何一个对气候影响的因素，那么我们肯定能知道明年的今天，北京是下雨还是晴天，还是沙尘暴。更有甚者，科学家们说，假设我们有一台超级电脑，它能知道宇宙中所有分子，原子还有其他粒子某个时刻的运动状态，并且这台电脑有着几乎无限的运算能力，那么，我们就可以把宇宙从头到尾推演出来，换言之，我们可以知道宇宙任意时刻的状态，知道太阳在哪天爆炸，地球何时被吞没，银河系会不会真的与相距250万光年的仙女座猛烈相撞，而位于银河系边缘的我们又会有怎么样的结局，等等这些，都是在预料之中。

emanon

31 神秘莫测的量子论(9)  


也正因此，物理学被喻为是科学中的科学，物理学家的老大地位是不可高攀的，曾有一段时期，在物理学那波澜壮阔的光辉岁月，物理学家们特别瞧不起其他领域的科学家。当奥地利物理学家泡利的妻子离他而去，转嫁给一位化学家的时候，泡利惊讶得差点说不出话来:“…要是她嫁了个斗牛士，我倒还能理解…可是…嫁个化学家？”对此，卢瑟福肯定有同感，他说:“是的，科学要么是物理学，要么是集邮……”呵呵，也许泡利对女人不是很了解，女人嫁的是人，而不是某个职业。

然而，该是结束的时候了，物理学家甚至不能预测一个小小电子的行径，又谈何预测宇宙，要知道，宇宙中所有一切都是由这些基本粒子组成的啊！

八戒:“等等，等等，这里出现一个问题。虽然我们永远不知道，下一秒电子会在什么地方，但是！我们有必要知道吗？电子是如此的小，其直径也就10^-23米，质量不到10^-30千克。只要我们能把大量的电子打在屏幕的某个地方，让它形成清晰的图像就行了，至于某个电子将会走向何方，我的看法是:爱去哪去哪！”

八戒，此问题非彼问题，原来决定论认为，只要我们技术足够发达，就能预言宇宙中的一切。而现在是，不管我们的技术如何发达，某些东西是无论如何都不能预测的，这从根本上就推翻了决定论。这是个大问题。

另外你说，因为电子小，所以对我们不会有什么影响，用不着去考虑它。这是错误的，正如洛仑兹的“蝴蝶效应”说的那样:巴西一只蝴蝶轻轻地拍动一下翅膀，可以触发一系列事件的因果链，最终足于导致美国德克萨斯州刮起一阵强烈旋风。就像“多米骨诺牌”一样，牵一发而动全身。任何细微的扰动都可能对全局造成翻天覆地或苦笑不得的影响。如果你留意的话，每天天气预报的主持人杨丹肯定是说:“明天的降雨概率是30%……”而不是说，明天降雨，或者明天就一定是晴天。曾听人抱怨说，现在的天气预报简直就是天气瞎报！这是不对的，假设他学过“测不准原理”，就不会有这种怨言了。

虽说测不准原理直接导致了不可预测性，但并不是说，我们就真的无法知道明天的天气，因为我们可以预测概率。假设八戒每科的考试成绩从来没有超过59分，那么可以预测他考上清华大学的概率是0.1%。只是，无论他的成绩如何差，你都不能说，八戒考上清华大学的概率是零，你可以说是0.1%，也可以说是0.0000001%，但就是不能说是0%！假设那猪破天荒地在网上弄到一份答案呢？呵呵，种种情况总是无法预料的。这个想必大家也知道。

另外，我们也不必因为测不准原理而感到绝望，因为我们还有统计学。虽然我们不知道一个硬币扔下去，在地上弹跳了十多次后，到底是正面在上，还是反面在上。但是我们完全可以知道，硬币正反两面的出现概率都是50%，当我们扔下一万次硬币后，就会发现，正反两面出现的次数几乎是一样多的。

测不准原理导致的不可预测性今天就讲到这儿，下面我们就用一段轰动一时的发言来结束本节吧。虽然这段发言被人引用了N多次，以至搞得我不好意思再引用。但是，经典的话就算被人说过一万遍，也依然是经典，而庸俗的话哪怕是第一次说，也改变不了庸俗的命运。何况，学而时习之，不亦乐乎。何况，这段发言是如此重要，我们完全有把它背下来的价值。其意义绝对大于去背一篇英语课文。

剑桥的卢卡逊教授席位可能是最有名的席位，因为在此席位上待过的有牛顿，狄拉克，还有霍金等等，这些人中，有一个名气虽没那么大，却也是个实力战将，他就是流体力学权威詹姆士•莱特希尔，1986年，他在纪念牛顿《数学原理》发表300周年的大会上发表了轰动一时的道歉:“现在我们都深深意识到，我们的前辈对牛顿力学的惊人成就是那样崇拜，这使他们把他总结成一种可预言的系统。而且说实话，我们在1960年以前也大都倾向于这种说法，但现在我们知道这是错误的。我们以前曾经误导了公众，向他们宣传说，满足牛顿运动定律的系统是决定论的，但是在1960年后这被证明不是对的，我们都愿意在此向公众表示道歉。”

emanon

32 神奇的量子论(10)


上节说到了“蝴蝶效应”，出于说到哪扯到哪的原则，所以今天我们就来好好说一下。

蝴蝶效应的名气是如此之大，以至我们可以说，几乎是无人不知，无人不晓。她的魅力也如此之强，以至每一个第一次听见她的人都会在心里留下深深的印象。

蝴蝶效应是在1963年才被提出来的，其大体意思是说，南美洲一只蝴蝶轻轻地扇动一下翅膀，就可能在几个月后的北美洲，或者亚洲形成电闪雷鸣的大风暴，或者无所不催的龙卷风。

全球的气候是一个环环相扣的，统一的大系统。在这个统一的大系统中，我们可以把任何一个时刻定为起始，而起始时候的各种气候参数就是初始条件.蝴蝶效应是混沌学中的一种理论，她指的是混沌系统对初始条件高度敏感的一种依赖现象---输入端极其微小的差别，会迅速在输出端被极度的放大。

其实，这种思想早就有之，在中国，这种思想的表述极其精炼，如:"差之毫厘，谬以千里(出自《汉书·司马迁传》);千里之差，兴自毫端;千里之堤，溃于蚁穴(出自《韩非子·喻老》;牵一发而动全身"等等。我之所以把成语的出处写出来，绝不是为了别的，而是想告诉大家，蝴蝶效应这种理念在中国上千年前就有了，说到这里，你不得不服，不得不骄傲和自豪。中国文化的博大精深是我们难于想像的。

在西方，这种思想却被写成一个耐人寻味的民谣:

丢失一个钉子，坏了一只蹄铁;
坏了一只蹄铁，折了一匹战马;
折了一匹战马，伤了一位骑士;
伤了一位骑士，输了一场战斗;
输了一场战斗，亡了一个帝国!

不过要说名气的话，国内外这两种不同的表述都远远赶不上蝴蝶效应。这就有点耐人寻味了，我想，原因是多方面的，首先蝴蝶效应的表述相当有震憾力.你想，我轻轻地叹一口气，几个月后就可能在万里之遥的美国形成一风暴，这真是有点不可思议。而中国的“千里之堤，溃于蚁穴”虽然说的相当精炼，极富哲理，但是，从阅读心理学角度来讲，它没有给人带来神秘感，千里之堤和蚂蚁窝是在同一个地方，没有距离感，而恰恰距离又产生美，产生神秘。另外，蚂蚁窝被水逐渐冲大，从而大堤溃塌，这是很容易被人想像的，而容易的东西又常常被人瞧不起。这就有点类似于蒙娜丽莎的微笑，难于琢磨恰恰是其魅力所在。做人何尝不是这样，阿来的名作《尘埃落定》，里面的傻子主人公就说:“我发觉，只要我一说话，马上就会变得很弱小。”原话似乎不是这个，但大体意思就是这样。那个大智若愚，也可能是大愚若智的傻子，为了让自己的内心很强大，好几天都紧闭其嘴，不说一句话，以至口臭变得很严重(这就是装酷的代价)。

另外，虽然蝴蝶效应的思想早以有之，但只是一种思想而已，没有形成理论。而蝴蝶效应就不同了，因为她，混沌学才得于诞生。发现蝴蝶效应的洛伦兹也被公认为“混沌之父”。说到洛伦兹，咱们要注意，别搞混了，因为有两个洛伦兹，麻烦的是，还都大大的有名。

第一个洛伦兹因为在理论物理方面做出种种贡献,而在1902年获得诺贝尔物理奖(诺贝尔奖是从1901年才开始颁发的).另外，洛伦兹的坐标变换公式几乎接近了狭义相对论，但因为他对牛顿崇拜太深，以至"绝对时空观的思想"根深蒂固，最终与相对论擦肩而过。

也许我们可以说，爱因斯坦相对论的建立，直接从洛伦兹哪儿得到了些许帮助。但是，有人认为，爱因斯坦有剽窃之嫌，这就有点过火了！!还是牛顿那句话:“我之所以伟大，是因为我站在了巨人的肩上。”

洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz)于1853年生于荷兰的阿纳姆，于1928年逝世于哈勒姆，在举行葬礼那天，荷兰这个国家的电讯，电话中止三分钟，以表哀悼。荷兰王室及政府代表，还有世界各地的科学家参加了葬礼。爱因斯坦在悼词中称赞洛伦兹是“我们这个时代最伟大，最高尚的人。”

这就是第一个洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz)的那些事儿。而第二个则是美国气象学家爱德华·洛伦兹(Edward N．Lorenz)。注意，我们以下说的，都是爱德华·洛伦兹。

洛伦兹在1963年用计算机求解13个有关地球大气的方程，以便更准确地预报天气。洛伦兹为了让结果更精确，于是在第二次计算中，把一个中间解0.506抽出，提高精度到百万分位，也就是0.506127，然后再送回计算机。为了等待，他去喝了杯咖啡，回来后往计算机一看，结果让他目瞪口呆。两次计算的结果竟然相差那么大，打个比方就是，第一次是晴空万里，而第二次则电闪雷鸣，还有龙卷风。洛伦兹以为计算机有问题，又算了一遍(也许是两遍)，结果依然如故。洛伦兹当即意识到，由于误差会以指数形式增长，就像滚雪球一样，越滚越大，所以小小的误差由于不断推移，最终形成巨大的后果。于是，他得出结论，要想对天气预报作出长期的预测是不可能的。天气的发展是随机的，地球的大气就是一个混沌。

前两年在报纸上看到有人这么说，随着计算机运算速度越来越快，科学家对天气预报能力也将会越来越强，以后我们平民百姓如果想知道下个月的某一天是什么天气，只要用手机上上网就可以查到数据了。

呵呵，这看来是不可能的了，不管我们电脑的运算速度有多快，都不能对天气预报作出长期精确的预报。地球是如此之大，影响气候的因素是如此之多，我们怎么可能把所有的影响因素都采集完呢，就算采集完了，又怎么能保证，这些参数都是百分百精确的呢？

假设能对天气作出长期预测，每天<<新闻联播>>后就不会有《天气预报》这个节目了。何必那么麻烦呢？直接把未来三个月内每天的天气情况公布在网络上，或者报纸上不就得了。

显然，这样的美事是永远永远不会实现的。如果各位不信，那就好好学习，天天向上，以后努力钻研混沌学，看看到底能不能实现。混沌学是那么的神奇，那么的充满魅力，人类对她的研究和认识，也许真的才刚刚开始。

emanon

34 神秘莫测的量子论(12)


对于量子论，我们已讲了互补原理，不确定性原理，今天我们说说波恩的概率解释。

当年，薛定谔以论文的形式发表了他独创的波函数后，科学界大为惊喜，每个人都松了一口气，呵呵，电子这个老鬼终于被搞定！然而好景不长，人们发现，事情并没有想像的那么简单。薛定谔的波函数虽然跟实验符合的相当好，但是，怎么去解释这个波函数却是个难题。这个波函数代表了什么？意义何在？对这些问题，科学家们是一头雾水，只知其然，不知其所以然。而更加糟糕的是，波函数的发明者薛定谔，也不是很清楚波函数的意义何在。以至常有人向薛定谔开玩笑:“嗨，薛同志，你的波函数比你还聪明呢！”

这可真是怪事啊，大家都知道，S=Vt这个函数表示的意思是:一个速度为V的物体在t时间内走过的路程为S。每一个函数都会有一个意义，但是我们薛同志弄出来的波函数，他自己硬是不知道是什么意思！呵呵，这不会是薛同志的涂鸭之作吧？显然，这不可能，因为这个波函数能很好地解释观测到的事实。

大家还记得，薛定谔的的波函数出来后，埃伦费斯特就对薛定谔说:“我为您的理论和其带来的全新观念所着迷。在过去的两个礼拜里，我们的小组每天都要在黑板前花上几个小时，试图从一切角度去理解它。”你看，薛定谔的波函数就像蒙娜丽莎的微笑，是如此的不可琢磨，以至埃伦费斯特和他的小组成员每天都要花那么多时间去理解她，然而可以肯定的是，他们最终还是没有抓住波函数的精髓。

时势造英雄，一位重量级的大师终于从幕后走到了前台，只见此人着一件黑色的披风，戴一副很酷的墨镜，右手拄着一黑色拐杖，左手夹着一根巴西大雪茄，这就是海森堡的老师---波恩。他一出现，大家立马静了下来，因为被吓住了。波恩面无表情，只见他吸了一口雪茄后，却大咳不止起来:“咳！咳！咳……”他被雪茄呛着了，叫你装！

摘下墨镜，擦干了被呛出来的泪水，波恩说话了:“关于薛同志的波函数，很简单，她表示的意思是，电子在某个地方出现的概率！也就是说，电子的行为是随机的，她要去哪里我们永远不知道，我们只知道她出现在某个地方的概率。就像抛出的一个硬币，我们不知道是正面朝上，还是反面朝上，我们只知道硬币正反面都朝上的概率，那就是50%。”

波恩说完，众人纷纷陷入沉默，许久，大家这才回过神来。概率？呵呵呵，真是搞笑得很啊，物理是那么的精确，那么的优美，怎么会跟概率扯上了关系？轰下去，轰下去…在一片喊声中，人们将吃了一半的冰淇淋，雪糕，苹果纷纷砸向了波恩，而波恩在台上那叫一个应接不暇，狼狈不堪，他不敢再装了，急忙可怜巴巴地求饶道:“给点面子嘛！给点面子嘛！……”

波恩本想粉墨登场，却弄得如此下场，一句话，他的包装没弄好。自此事件后，波恩的概率解释引起了很大的争论，这个争论没完没了，以至很多年后才终于见分晓，所以波恩同志苦等28年后，才因为自己的概率解释而获得诺贝尔物理奖。想必波恩在接过诺贝尔奖金时，可能会有这想法:“我的一句话，你们竟然28年才弄明白，才承认！对于你们的智商，我严重鄙视！老天有眼，幸亏我活到现在，哦，谢天谢地！”

如果波同志的概率解释没有获得诺贝尔奖，那我们还是别费那心去讨论了，可人家的理论是经过“国际ISO诺贝尔”认证的，所以我们有必要学习一下。

波恩的意思是说，薛同志的波函数表示的是电子在某个地方出现的概率，而不是电子的实际分布。大家还记得，由海森堡的不确定性原理可以导出不可预测性，要知道电子下一秒会在什么地方，必须知道电子现在的位置和速度，但这两个量我们不可能同时知道，所以电子下一秒会在那里，我们永远不知道。相对海森堡的不确定性原理，波恩的概率解释做的更绝，他说，就算电子的初始条件全部知道，就算上帝把电子的位置和速度同时告诉了你，你也不能预测出电子会在什么地方出现。因为电子的行为是随机的，电子为何出现在A处？我们不知道原因;电子为何出现在B处，我们也不知道原因！

emanon

这是不是有点过火了，要知道，所以的事情都有因为所以的，宇宙中所有一切都严格地符合因果论。有些东西，比如“不明飞行物”，我们虽然还不知道出现不明飞行物的原因，但是，只是我们还没有发现而已，不明飞行物为何飞的比飞机还快？它来自何方？是不是遥传？终有一天我们会知道。

无风不起浪，没根不长草，任何事件都有内在的原因。打个比方，八戒今天拉肚子很严重。于是唐僧就问他:“八戒，你怎么拉肚子了？”
八戒说:“因为我饭前没洗手。”

唐僧：“为何饭前不洗手就会拉肚子？”
八戒:“为了多吃点，我饭前还上了个厕所，由于太急，事后忘了洗手！你别问了，羞死我了。”

唐僧:“哦，不过我就不明白了，为何便后不洗手就可能会拉肚子呢？难道……你忘了带卫生纸？而是直接用………手？”
八戒:“啊！你怎么会这么想？太侮辱我人格了！我敢发誓，我绝对是用纸！而且还是高级卫生纸！”

唐僧:“可是，既然你用了纸，而不是手，那怎么还拉肚子？”
八戒:“哎！我说你有完没完？不是告诉你了吗！因为马上要开饭了，我比较急，所以难免粘到那么一小点！”

唐僧:“哦，我终于知道了！因为从你身体里出来的东西，有那么一小丁点，又被你重新吃到了肚里，八戒，是不是这样？”
八戒:“算是吧！！！！！……咦，今天天气真好啊，阴沉沉的，你们说是不是？”

唐僧:“八戒你别岔开话题，我还不是很清楚呢！为何那东西吃了一小点就会拉肚子呢？怪了！沙僧，悟空，你们说怪不怪？”

沙，悟同声说道:“太怪了！对我们来说，这简直就是未解之谜！”

八戒:“嗳我说你们是故意的还是真的傻？寒老师给你们说了那么多天的科普，难道你们连这点都不知道？这是因为那东西里面，有很多的病菌，比如大肠杆菌什么的。”

唐僧:“哦，八戒，你真聪明，我们得向你学习。可是那些病菌为何只会让你拉肚子，而不是让你生其它病呢？比如癌症什么的。”
…………
…………
显然，如果唐僧肯问，而八戒又博学多才并且爱卖弄的话，八戒可以为唐僧的所有问题提供解释，这就会形成一长串因果链。也就是说，一切事件都有原因！而物理之所以迷人，是因为他是一门对宇宙进行探索，并对各种事件提出科学解释的学科，这也是很多人热爱物理的原因。

可是，听听，我们的波恩同志是怎么说的，他说，有些东西是随机的，没有原因的！注意，他不是说，有些事件有原因，只是我们找不到而已！而是说，有些事件的原因根本就不存在！呵呵，你相信吗？如果你们老师问你:“为何猪肉这些天越来越贵？”
而你回答:“所以越来越贵！”  
那原因呢？
你说:“有些事根本就没有原因！”如果你这么回答，想必你们的老师会大眼瞪小眼，立马陷入晕的状态。

八戒:“波同志的理论离谱得让人难于理解，难怪他28年后才获得诺贝尔奖，该！”

其实一点也不难理解，我们可以想像。假若我们手中有一把电子狙击枪，每次能射出一个电子，而且这把枪还配有宇宙中最好的瞄准器。现在，我把这把大狙瞄准了八戒的眼珠子……

八戒:“寒老师，我什么地方得罪你了！为何偏偏要瞄准我眼珠子？”
八戒，非常抱歉，有些事是根本没有原因的。
悟空:“老师你跟他这么委婉实在是抬举他了！有些猪啊，自己脸皮厚还装作不知道，呵呵，真是可笑。”

呃…言归正传。现在，我们瞄准了八戒的眼珠，扣动了扳机，咦！电子怎么射到八戒的鼻子上了？误差太大，再来一次，咦，怎么又打到了八戒的嘴唇上？我明明瞄准的是眼珠嘛！呵，再来一次，不好，这次又打在了八戒的眉心上！到底怎么回事？我有点火了，我可没这么大耐心，我飕飕飕，飕飕飕……一下子向八戒的眼珠射了一百万发电子。最后，我扔掉电子大狙，跑过去检查八戒的伤势，结果我发现…………

emanon

35 神秘莫测的量子论(13)


上次说到，我用电子枪瞄准八戒的眼珠，开始的时候，总是打歪，于是我火了，飕飕飕射了一百万发电子(都是经过精确瞄准的)，这下，呵呵，八戒肯定面目全非了，因为我虽然瞄得准但总是打不准嘛。可是，当我跑过去观察后，却出乎意料，八戒没有面目全非，七零八乱，相反，被击中的地方很有规律，我发现，有90%的电子射在了八戒的眼珠上，而10%的电子却射在了鼻梁上。

这可真怪了，如果说我射不准，那八戒的脸应该七零八乱才对，可事实没有这样，相反，被击中的地方呈现出极强的规律性。呵呵，看来我枪法还是蛮不错的嘛。但是，若说我是神枪手，那所有的电子都应该射在八戒的眼珠上才对呀！请问，大家如何解释这种奇怪现象呢？

八戒:“哎呀，费哪心干嘛？依我看，直接当成未解之谜就行了！”

呃，看来你们是无法解释了。那就好好听，看看量子论是怎么说的。量子论说，首先，因为我们用的是宇宙中最好的瞄准器，这是CS里面的大狙无法比拟的，所以，我们可以这样认为，发射一百万发不同的电子等效于同一粒电子被发射一百万次。尽管我们的瞄准器是最好的，但是，无论我们射多少次，也不能保证把电子都射到八戒的眼珠里，而这现象你们也看到了。因此，对于一粒电子，我们只能这样预测，他打在八戒眼珠上的概率是90%，打在鼻梁上的概率是10%。我们真的不知道，电子最终会射到什么地方。一粒电子射到什么地方不是我们能决定的，因为电子的行为是随机的，没有原因的。你绝不能认为“电子射在鼻梁上”这个事件是由于某种原因造成的。

八戒:“呵呵，这可真神奇，我一直以为，任何事件都是有原因的，看来不全是。”

嗯，还有更神奇的呢！正统的量子论还坚信:从电子枪射出来的电子，你不能认为他就已经存在，电子的状态是不确定的。只有当我们去观测这个电子时，电子才从不确定的状态变为确定的实在的东西，也就是说，你还没去观测之前，电子就是个扩散开去的幽灵。

八戒:“我一百个不赞同，这太不可思议了嘛！”

呃，八戒，你的科学素养与日俱增，恭喜你，你竟然跟爱因斯坦想到一块了。

噢！！十分不好！说曹操曹操真到了。爱因斯坦的左脚已跨入了我们的教室。这下玩完了！

爱因斯坦(叼着烟斗):“听说你在这里……给唐猴沙猪讲述量子论？”

正是，正是，您老光临寒室，真是让我们这里蓬荜生辉啊！

爱:“少来！据说你是那个自比于秃柳的寒木钓萌寒老师？”

正是，正是，您老请坐，请上坐！唐--倒茶，倒好茶！猴--捶背，捶好背！沙--揉腿，揉小腿！猪--掐腿，掐大腿！

爱:“都都都给我散开！把我当成什么了？腐败高官吗？我说呀，姓寒的这位同志，我本来不烦你这家伙的，可是你竟然向大家宣扬量子那些奇谈怪论！我就烦你了！而且是很烦很烦！”

爱因斯坦同志，我知道，量子论是你永远的痛。但是你也说严重了。虽然有人说，你下半生若是改行去钓鱼，也不会对科学界造成什么损失。但是我认为，他们说的是屁话，若没有你！量子论发展的就不会这么快，普及得就不会这么好。您后半生花了很多精力反对量子论，虽然您都错了，但是，这不就从另一个角度说明，量子论是站得住脚的吗？若是你不英勇地站起来反对，也肯定会有其他人反对，比如我们的八戒同志，但是，如果让八戒来反对的话，他就算错了一亿次，也不能证明量子论是对的。所以，我认为，对量子力学的贡献，你应该跟波尔，海森堡，薛定谔，泡利，波恩等同志一样--齐鼓相当。

爱因斯坦:“谁说我错了？我没错，永远都没错！量子论说，微观粒子在我们没有观察前，其状态都是不确定的，只有我们去观察了，粒子才从不确定变为确定，这是地地道道的屁话！我认为，微观粒子的状态是早已确定的，我们去观察，只是印证这种确定的状态而已。就像薛定谔家养的那只猫，它到底是活的猫还是死的猫，在我们没有观察前，是死是活早已确定。我们怎么可能说，在我们没有观察猫前，猫处于一种既死又活的不确定的叠加态呢？”

八戒:“哇塞！经典，爱因斯坦，你竟然跟我想到一块了，真了不起，你就是我的知音！如果你在百度物理吧发贴，我保证一天顶你三次！”

爱:“谢谢，人生得一知己足于！我观察过了，百度物理吧是个好东西，哪天有空，我一定过来发发贴，题目我也想好了，就叫《有关量子论的那些事儿----波尔是怎么给科学家洗脑的》”

物之理(物理吧版主):“爱因斯坦，不是我吹牛，你要敢来物理吧发贴，我就敢给你加精！这点权力我还是有的。嘿嘿。”

Zmt0516(物理吧版主):“嗳嗳嗳，我的好搭裆，你也太抠门了吧！应该置顶！永远置顶！对于爱因斯坦，我们要鼓励！更要呵护！”

爱因斯坦:“这两位又是从哪里钻出来的？他俩说的话我怎么越听越别扭啊！真搞笑，就凭我爱因斯坦这个名号，还用得着你们为我加精置顶吗？呵呵呵，差点把我笑活了！”

八戒:“是呀！快快快，把他俩给我轰下去！”

于是，在一片喊打声中，臭馒头，烂苹果及各种鸟蛋纷纷吹着口哨，寻找物之理和Zmt0516去了……

两版主抱着头，声嘶力绝地喊道:“给点面子嘛！给点面子嘛……”

爱因斯坦(嘴里叼着烟，右手理了理发型):“嘿嘿，真好玩！来来来，咱们继续砸！”

我说，咱们别闹了，爱因斯坦，您老先回我单身宿舍喝喝茶，等我下课后请你吃烤猪肉串。

爱:“我说你怎么这么顽固不化，在我面前，你怎么还提量子论？告诉你，量子论是错的，是一派胡言！”

我不这样认为！

爱:“好好好，不知你们听过‘EPR佯谬'没有？EPR分别是我，波多尔斯基和罗森三人名字首字母的缩写。这个佯谬是我们三人一起给量子论量身定做的棺材，只要使用这佯谬，就能把量子论彻底打翻在地，并且口吐白沫。”

八戒:“噢！是吗？那你快把EPR佯谬说来听听！”

爱:“好，不过我今天想把EPR佯谬改成“唐猴爱沙猪佯谬”，让我们团结起来一起抵抗量子论，怎么样？”

唐猴沙猪:“好得不得了！你永远是我们的领袖，不管是天之涯，还是海之角，你走到哪，我们就跟到哪！”

爱:“好得不得了！唐猴爱沙猪徉谬就是…………