1927年,量子力学的基本形式已经确立,矩阵力学和波动力学这两种力学体系,为量子世界从根基上提供了理论支撑。

这两种力学的重要性,就跟牛顿力学在经典物理学中的地位一样。而且人们也发现,牛顿力学只不过是矩阵力学的一种特殊形式,矩阵力学囊括了牛顿力学。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

同时新力学也对物理现实做出了新的解释,概括起来主要有三点,波恩的对波函数的概率解释,海森堡的测不准原理,以及玻尔的互补原理。

这三点就是,我们现在常说的哥本哈根诠释,是目前公认的量子力学对世界本质的正统解释,那根本哈根诠释现在也成为了量子力学的同义词,哥本哈根诠释就等于量子力学。

那么哥本哈根诠释这个词是怎么来的?

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

其实在1955年,海森堡第一次使用这个名词以前,还没有这样的称呼。在这之后,这个词就迅速地流传,慢慢地就成为了量子力学的同义词。

那为什么叫哥本哈根诠释?而不叫哥廷根诠释?慕尼黑诠释?

原因就是玻尔和他在哥本哈根建立起来的研究所,这里吸引了大批为量子力学做出贡献的青年才俊,培养了很多年轻的科学家。

当然就有海森堡和泡利,他俩最后也成为了莱比锡大学,苏黎世理工学院的物理系主任,包括哥廷根大学的波恩,他们都对量子力学的解释一致。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

玻尔在量子力学的发展中,一直扮演者教父的角色,当时在所有年轻的研究生中就流传着这样一段话,条条大路通“漂普塘路17号”,这是玻尔研究所的地址。

因此就有了哥本哈根诠释,当然我们也会将这些持有哥本哈根诠释的人,称为哥本哈根学派。

下面我们说下,什么是哥本哈根诠释?下面的内容非常重要,这是你理解量子力学非常重要的一课。

概率解释和测不准原理,它俩直接击碎了经典物理学的决定性和因果性,测不准原理和互补原理,击碎了经典世界的客观现实性。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

概率解释说,我们只能对量子客体的力学量做出统计学上的描述,比方说,我们无法说准确地说出在哪个位置一定可以找到电子,只能说,在某个地方电子出现的概率是多少。

而且电子出现在某个地方,没有任何的因果关系,一切都是随机的,这不仅否定了现实的决定性,还否定了因果性。

再比方说,单个放射性原子衰变的时间是不确定的,我们无法准确地说出单个原子衰变的时间,只能在统计学上给出,大量的原子衰变一半所需要的时间。

而且单个原子在某个时刻衰变,是没有任何原因的。这又否定了决定性和因果性。

再比方说,激发态的电子往回跃迁的时间,也没有确定性,你无法说出这个电子会在哪个时刻往回跃迁,只能给出概率,而且电子在某个时刻跃迁,也是没有原因的。

等等,在微观世界这样的例子非常多,都不满足宏观世界的决定性和因果性。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

不确定性原理说,不仅量子客体的力学量要用概率描述,而且我们从一开始就不能准确地同时测量出量子客体的位置和动量信息。

你决定论不是说,只要我们能测量出宇宙中每一个粒子此刻的运动状态,根据它们所经历的相互作用,只要算力足够大,就能算出过去,现在和未来。

现在你连粒子的初始状态都无法准确测量了,谈何决定性。所以说不确定性原理,从根本上否定了决定论。

不确定性原理还说,既然我们无法同时准确的测量出量子客体的动量和位置信息,那么我们就认为测不到就是没有,比方说,我们不能同时准确的测量出电子的位置和动量,那就说明,电子在任何一个时刻都没有同时确定的动量和位置信息。

这种说法直接否定了独立于观测者的客观现实性,把客观现实性和观测者联系在了一起,只有我们能够测量到的量,才会被认为是真实存在的。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

玻尔的互补原理更绝,他说,客观现实性不能独立与观测者,也就是在没有观测之前,没有客观现实性。

比如在没有观察电子的时候,它什么也不是,我们不能对它现在是什么?这个问题进行描述,甚至你可以认为电子不存在,只有我们用实验手段观测了电子以后,我们才能说它是粒子,或者是波。

因为在没有观测之前,微观粒子会存在叠加态当中,没有确定的本征值,所以我们甚至可以认为,在没有观测电子之前,它没有位置信息,没有速度信息,只有观察了以后,我们才能说电子存在,才能说它现在是波还是粒子,才能认为电子其他的力学量是客观存在的。

这种说法简直匪夷所思,其实爱因斯坦最接受不了的,就是哥本哈根否定客观现实性的存在。像否定决定性和因果性,爱因斯坦虽然也无法接受,他也说了“上帝不骰骰子”,但还不至于让爱因斯坦血压飙升。毕竟,早在1916年,爱因斯坦就已经发现了量子论中违反因果性和决定性的现象。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

但否定客观现实性,爱因斯坦是真的万万没想到, 所以爱因斯坦气地说,难道我没有看月亮,月亮就不存在吗?爱因斯坦认为,客观现实性独立于观测者。难道没有人类,地球就不是真实存在的?

难道没有人类,宇宙就不存在了?相信你听了,哥本哈根对世界本质的解释以后,也觉得难以接受,但是哥本哈根诠释就是这样,它现在依旧是量子力学对世界主流的解释,目前还没有发现有违背实验的情况。

所以,我们现在有两条路可以走,无条件地接受哥本哈根诠释,另外一个就是像爱因斯坦一样,站起来反击哥本哈根诠释。

量子史话(24)什么是哥本哈根学派?什么是哥本哈根诠释?

那我也就完成了,科普量子力学的任务。剩下的内容其实你也不必往下继续看了。

但是我们相信,绝大部分的人跟爱因斯坦一样,无法接受哥本哈根诠释,更不愿意抛弃客观现实性,那我们就继续寻求对现实本质的其他解释,跟随爱因斯坦的脚步决战量子之巅。

不必往下继续看了。

但是我们相信,绝大部分的人跟爱因斯坦一样,无法接受哥本哈根诠释,更不愿意抛弃客观现实性,那我们就继续寻求对现实本质的其他解释,跟随爱因斯坦的脚步决战量子之巅。