2016年5月6日

愛因斯坦的最後一搏—EPR悖論

作者/賴昭正(前清大化學系教授、系主任、所長;合創《科學月刊》。)

十九世紀末的物理學家曾非常自滿地認為物理已走到了盡頭,該被發現的都已被發現了,剩下的只是些細節的小問題而已。沒想到20世紀的曙光才一現,普朗克(Max Planck)便不知覺地率先敲響了「量子力學」的革命鐘聲;1905年,在瑞士專利局做事的一無名小卒愛因斯坦,不但火上加油舉旗響應,他自己也在另一戰場發動了另一革命:相對論!

相對論雖然改寫了三百多年來物理學家對時間及空間的看法,但並未改變人類幾千年來對「客觀宇宙」──實在(reality)──的認知與經驗:不管我們是否去看它,或者人類是否存在,月亮永遠不停地依一定的軌道圍繞地球運轉。可是量子力學呢?它完全推翻了「客觀宇宙」存在的觀念。在它的世界裡,因果率成了或然率,物體不再同時具有一定的位置與運動速度. . . . . . 。這樣違反「常識」的宇宙觀,不要說一般人難以接受,就是普朗克及愛因斯坦本人也難以苟同!但在經過一番企圖挽回古典力學的努力失敗後,普朗克終於牽就了新革命的產物;但愛因斯坦則一直堅持不相信上帝在跟我們玩骰子! EPR論文就是他反對聲浪中的最後一篇影響深遠的傑作。

量子力學的世界
海森堡測不準原理是一耳熟能詳的量子力學原理:它謂我們不能非常準確地同時測定一物體之位置及其運動速度(動量)──因為測量位置(動量)時,測量這一動作無可避免地將影響到其動量(位置)。 事實上,測不準原理的內涵比此更深:它認為物體不可能同時具有非常精確之位置與動量!在我們沒去測量前,物體是處於一個只能以「波函數」來形容的物理態:該波函數只能告訴我們在什麼地方可以發現該物體,或測得某一動量值的或然率。只有在我們測量那「一瞬間」,波函數才會突然崩潰,集中到我們所量得之位置(或動量值)上,而其它的可能便同時全部消失。......【更詳細的內容請見科學月刊第557期】

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