上帝不掷骰子!
爱因斯坦坚信斯宾诺莎的上帝,认为大自然规律就是“上帝”,但是量子力学中的不确定性原理让爱因斯坦感到不安,在和波尔的争论当中,爱因斯坦说出了那句名言——上帝不掷骰子!
在1935年,爱因斯坦为了论证量子力学哥本哈根学派的不完备性,提出了著名的“EPR佯谬”,该佯谬经过玻姆简化后的版本为:
一个母粒子分裂成两个相反方向的A粒子和B粒子,理论上A、B具有相反的自旋方向,当A和B相聚很远后,量子力学的哥本哈根学派认为我们对任何一个粒子的测量,将会瞬间影响远在另一边的粒子,这在爱因斯坦看来是一种超距作用,爱因斯坦则认为两个粒子在分开时状态就是确定的,与你何时测量没有任何关系。
隐变量理论
为了解决这个问题,爱因斯坦着手建立隐变量理论来代替不确定性原理,隐变量认为量子随机并非真正意义的随机,而是存在更深层的物理机制,只是我们还没发现这个机制而已,一旦我们发现了其中的机制,“不确定原理”也将变成确定的。
或许是爱因斯坦把精力都放在了统一场论当中,没有花太多精力在隐变量理论上,扛起隐变量理论大旗的是另外一位物理学家玻姆,玻姆使用超高的数学技巧打造了一个看起来可行的隐变量,但是其中的假设过于累赘,比如他假设了一个存在但是永远无法探测到的“势场”,与奥卡姆剃刀原理相悖,但是不管怎么样,隐变量理论是存在可能的。
然后一位数学大神出来捣乱了,说冯·诺依曼是20世纪最伟大的数学家之一,谁敢质疑?
1932年时的冯·诺依曼已经名满天下,他在《量子力学的数学基础》一书当中,以纯数学的数理逻辑,否定了隐变量理论的存在,以他的威望,当时没有人质疑,于是隐变量理论逐渐被人们冷漠了。
直到20多年后,才有人发现冯·诺依曼的错误,冯·诺依曼的论证依赖于五个假设,前面四个假设是没有问题的,问题出在第五个假设,数学描述为(A B C,ψ,Y)=(A,ψ,Y) (B,ψ,Y) (C,ψ,Y),而且是非常低级的错误,
换个比喻,该假设的意思是指“一个班学生的平均身高为170cm,那么班级上所有人的身高都是170cm。”以至于贝尔在一次访问中毫不客气地谈到:“冯·诺依曼的证明不仅是错误的,更是愚蠢的。”
贝尔是谁?
约翰·斯图尔特·贝尔(1928.6.28—1990.10.1),从小表现出极高的才智,大学主修实验物理,毕业后先在英国原子能研究所工作,然后转去欧洲粒子中心。