一三中文网 www.13zw.com，最快更新上帝补完计划 ！
“波姆的理论是不是比哥本哈根学派的理论更好，只有实验才可以证明，当时谁也不知道，也根本就没有条件完成这样的实验证明，但波姆的理论比哥本哈根学派的更容易被普通人理解倒是真的。只是由于波姆拒绝了哥本哈根学派的思想核心和前提假设，自己另搞了一套，让哥本哈根学派觉得自己的学术统治地位受到了挑战，这才引起了他们的极度反感。”听了我的提问，米西雅随口又讲了一段简短的史话。
“那波姆到底说了些什么？可不可以直接告诉我嘛？”我越发好奇了。
“马上就会告诉你。其实波姆的理论是非常了不起的，在一定意义上已经接近了客观事实的真相。而它的不足和缺陷也同样突出，否则哥本哈根学派就找不出任何理由来喷它了。”米西雅先对波姆评价了一番，才开始正式介绍他的理论：“波姆看了波恩对粒子穿过两道狭缝后的分布规律的解释，觉得把粒子的波动性认为是运动粒子在不同空间位置分布的概率虽然可以解释粒子形成的干涉条纹，但还是对它不太满意，总感觉这种解释并没有把最根本的实质讲出来。我们从日常经验中可以知道，很多随机事件的概率大小是可以事先设置的。比如扔骰子，一般的立方体骰子六个面上分别写着1~6六个数字，只要骰子的密度是均匀的，扔出去以后得到其中任意一个数字的概率就是1/6. 如果我们在骰子的六个面上只写上1~5五个数字，在其中的两个面上都写的是数字2，那么你把这样一个骰子扔出去以后得到数字2的概率就比得到其他数字的概率大了一倍，变成了1/3，而得到其余四个数字中任意一个的概率还是1/6. 这样你通过设计一个数字在骰子上占据几个面的方式就可以把扔骰子时得到这个数字的概率调高或调低了。波姆从这类例子中得到启发，认为概率仍然不是决定粒子空间分布密度大小的根本，决定概率大小的因素才是。但究竟是什么因素决定着粒子分布在不同空间位置的概率高低呢？波姆之前的任何科学家都不知道，因为谁也没有考虑过这样的问题，于是波姆只好自己尝试着想办法解决——他假设具有一定动量的粒子在空间中会受到一种与运动方向垂直的力作用，这种力会把粒子拉向朝着某些方向运动，就像……你前不久学过的一个带有电荷的粒子在均匀的磁场中以一定速度运动时会受到始终垂直于运动方向的洛伦兹力一样。但是这种力对一个粒子来说，在空间中不同的位置处，大小和方向都是不同的，根据你去年学过的矢量场的定义，这就是一个力场。当粒子运动到不同的空间位置时，所受的力大小和方向也都是不同的，在某些空间位置上，粒子受到的力可以为零，而粒子一旦偏离这些位置，就会受到或大或小的力，把粒子朝着受力更小的方向拉，最终使得粒子的运动轨迹近似地沿着不受力的空间位置到达终点。虽然单个粒子的运动是完全随机的，但显然这个力场会使得粒子更倾向于朝受力为零的地方去，于是粒子分布在这些空间位置处的概率自然就大了，也自然会在最终的成像底片上看到这些位置具有更大的粒子密度形成的‘波峰’。波姆认为，这种力场才是左右微观粒子运动最根本的东西，哥本哈根学派所谓的概率也是由这种场决定的，他给这种力场取名叫做‘量子势’。”
“波姆的思想果然很深刻，可是，当微观粒子受到观测时，波动性会立刻消失，波姆对这个问题又怎么解释呢？”听完米西雅对波姆理论的介绍，我很快就注意到哥本哈根学派遇到的大麻烦也一样摆在波姆面前。
“这个问题确实也让波姆费了一番脑筋，不过他还是做到了自圆其说。”米西雅接着讲道，“波姆认为，量子势这种场非常非常微弱，只有足够微小的粒子才能明显地受到它的作用力影响，而对质量和尺度足够大的宏观物体来说，量子势对它们的作用力小到完全可以忽略不计。我们去观测一个微观粒子，所使用的仪器是宏观物体，我们自己也是宏观物体，当我们发现一个微观粒子时，这个粒子就已经成为宏观物体的一部分了，量子势对它的影响也就结束了。比如说，我们想要知道某个空间区域内一个光子的位置，于是我们在这个空间区域中的某个位置处放置了一个单光子探头，只要有一个光子碰上它，它就输出一个电脉冲，我们就知道有光子到达了探头这里。但是，探头之所以探测到光子就会输出电脉冲，是因为光子碰上探头时把自己的能量传递给了它，探头把光子的能量转换成了电势能，驱动导线中的电子振动，我们才能测到电脉冲。而光子的能量一旦全部给了别人，自己也就不复存在了——你知道光子是组成纯能量的粒子，自己本身是没有质量的。在我们探测光子位置的过程中，发现光子的那一刻，就是光子生命结束的那一刻，在这一瞬间，探头的位置就是光子的位置，然后光子便消失了。而探头是质量和尺度足够大的宏观物体，不受量子势影响，空间位置对我们来说是确定不变的，不会像微观粒子那样按波动的规律分布，因此没有波动性。说到底，整个事件的真相就是，当我们探测到光子时，用探头代替了光子，作为宏观物体的探头显然没有微观粒子的波动性，而这个时刻之后，被我们探测的光子自己都已经没有了，当然也就不可能还有什么波动性了。于是我们就会认为微观粒子一旦被观测到，波动性就立刻消失。
你可能会问，如果探测的是电子这样有质量的粒子，它们被探测之后不是还可以继续存在吗？为什么波动性也会消失呢？事实是，电子一旦撞上探头，就会被组成探头的原子俘获，再也不能像被探测之前那样在真空中自由自在地飞行了。这个电子会被探头中的大量原子周围的电场束缚在探头这个宏观物体内部，和探头融为一体。结果同样是在电子被探测到的那一瞬间，探头的位置就是电子的位置，电子被探头所取代，然后电子虽然不像光子那样消亡，但是却成了探头的一部分，失去了自己在自由空间中的动量和位置参数，也就等于失去了波动性。
不过，用电子和光子来举例说明还是缺乏普遍性，因为被观测之后既可以继续存在，又可以继续在自由空间中到处乱飞的微观粒子也确实是有的。但通过这些例子，你可以从中逐步理解这样一种思路，就是不管什么粒子，在被观测到的时刻，和观测仪器及观测者是一个整体，它们在这一刻共同具有同样的属性。而观测仪器和观测者都是没有波动性的宏观物体，所以微观粒子在这个时刻也就是没有波动性的。至于微观粒子在被观测之后去了哪里，是什么状态，其实是没人关心也无法去关心的。”
我听得彻底晕了，波姆的理论哪里比哥本哈根学派的容易理解了？
不过，虽然晕，我却发现波姆的理论中真的再也不需要哥本哈根学派理论中处于核心地位的“波函数坍缩”这个神秘莫测玄妙无比的玩意儿了！而且在解释微观粒子被探测的过程中，所使用的概念也都是来自日常经验的。唯一让我觉得神秘的一点就是量子势这种只能对微观粒子产生作用的力场，怎么看都有点像波函数的替代品，只是它在波姆的理论中是比波函数更加根本的决定因素。那么，量子势的本质又是什么呢？它是怎么产生的呢？
“很不错，你找到了一个关键的突破点！”米西雅用爪子比划了一下大拇指，“波姆就是在量子势的本质这个问题上被哥本哈根学派抓住漏洞喷得灰头土脸的。玻尔和他的兄弟们一看波姆提出的量子势理论，就认为是画蛇添足。他们先是指出量子势对微观粒子在自由空间中的运动描述得和波函数没有任何区别，对粒子受到观测而失去波动性的解释其实就是波函数坍缩的另一种说法——尽管波姆一再解释量子势是决定微观粒子状态的概率分布最根本的因素，是个客观真实的物理场，不是波函数这种对微观粒子状态的概率分布的数学描述。然后他们又质问波姆：量子势究竟是个什么鬼东西？为什么会存在这样一种场？它的空间分布对于某一个运动状态的粒子为什么会是如此？这下波姆无话可说了，他提出量子势本来也和哥本哈根学派采用波函数一样，只是为了更好地解释微观粒子的运动和状态变化。他可以建立合适的量子势假设并为它选取适当的参数来保证根据自己的理论作出的推论和预测总是与实验中的客观事实完全吻合，但是却不可能事先就把量子势这个假设的概念从已知的基本事实、公理、定理中推导出来，而且也不知道怎么用实验方法检测验证看不见摸不着的量子势作为一种‘客观真实的物理场’是客观真实地存在着的。这一点是最要命的，因为具有能够被实验直接或间接验证的途径，是一个科学理论必须满足的条件！”
“波姆想得那么深，结果却这么悲催。可是哥本哈根学派不是也不知道自己搞的波函数到底是什么东西，为什么会是这样，是怎么产生的等等根本性的问题吗？凭什么就要求波姆必须完成他们自己也一样做不到的事呢？”
“波姆的确这样反问过他们，但他们回答，用波函数描述任何粒子的任何行为，作出的所有预测都与实验中的观测结果分毫不差，这就已经证明了波函数理论是正确的，只要是对的，拿来用就行了，去追问波函数到底是什么毫无意义。不过，给量子势理论造成致命一击的，还是后期加入哥本哈根学派的世界顶级数学高手冯·诺依曼。他用无懈可击的数学推导，严密无比地证明了只需要用波函数就足以丝毫不差也丝毫不多地描述任何粒子的任何状态，波函数已经是对粒子状态最精确最完备的描述，再引入任何别的参数、方法和数学物理模型来描述微观粒子的行为或作为波函数的补充确实都是画蛇添足！冯·诺依曼的论证是如此的天衣无缝，等于宣判了量子势的死刑，波姆当时差点就想退出物理界了，然后便一蹶不振。”
“哥本哈根学派竟然耍赖皮！他们还算科学家吗？波姆果然太悲催了，他的理论也太可惜了。”波姆的命运让我叹惜，可是我的直觉却总认为量子势理论并不是那么不堪，它一定有着胜过哥本哈根学派理论的可取之处！
“你的直觉其实是有道理的。”米西雅又冲我神秘地笑了笑，“还记不记得我说过波姆的理论在一定意义上已经接近了客观事实的真相？导致量子势理论被哥本哈根学派喷得很惨的原因并不是这个理论有什么根本性的错误，而是一些细节问题。”
“细节问题？”
“是的，这些细节问题就是波姆没有充分完善他的量子势这个概念，没有完全证明量子势假设的正确性，也没有提供用实验验证这个假设的方法，所以他也就无法回答量子势的物理本质，不能说清量子势与波函数的内在关系，而是把它们对立起来。不知你有没有注意到，波姆的理论和哥本哈根学派的理论在基本思路上也是相反的？”米西雅在解释波姆的理论缺点时，突然又反问我一个问题。
“在思路上相反？这个我可没想到。不过……好像……好像他们是有哪里是……对着来的……”我连波姆的理论是什么意思都还没吃透，哪里知道这个问题的答案？
“你看，哥本哈根学派认为微观粒子有波动性，可以同时处于两种不同的状态，在被宏观的仪器观测到以后，只要没有观测者的意识参与进来对观测结果进行确认，那么宏观仪器也和微观粒子一样具有波动性，一样同时处于两种不同的状态！这种观点导致某个眼镜男想出了让一只猫同时既活着又挂掉的高级虐猫方法。而波姆认为具有波动性的微观粒子在被没有波动性的宏观仪器观测到以后，就成了宏观仪器的一部分，就被宏观世界所同化而失去了波动性，这个过程不需要有观测者的意识参与。这样在波姆的世界里，眼镜男的虐猫方法就失效了，作为宏观物体的猫就可以解脱了。所以，哥本哈根学派的思路原则是宏观服从微观，而波姆的思路原则是微观服从宏观。这种思想基础上的冲突，恐怕也是哥本哈根学派看波姆的理论不爽的一个根源。”
“真是这样啊！可是，既然波姆自己也不知道量子势到底是什么，该怎么证明它是对的，那……量子势理论终究还是跟哥本哈根学派的理论在本质上差不多呀。”
“在当时的人类认知条件下，要让波姆以一人之力完成这么多复杂艰巨的任务，建立起一个完备的理论，确实是个很不现实的要求，能想出量子势假设来就已经很了不起了。要知道哥本哈根学派的波函数理论可是玻尔、海森堡、波恩等一大群物理大神共同建立起来的。但现在，我们可以来帮波姆做完这些他没有做的事。”
我本能地感到剧烈的头疼、心慌和畏惧——米西雅又要硬拖着我这个什么都不懂的学渣初中生去向那个世界最聪明的科学家都解决不了的世纪难题发起挑战了！
米西雅还是那么胸有成竹：“我一开始就告诉过你，微观粒子的波动性与宏观世界中的波动有本质的不同，它其实就是粒子处于某些空间位置或运动状态的趋势高低。哥本哈根学派用概率起伏来描述这种趋势，称为波函数；波姆认为决定这种趋势的是一种只有微观粒子才能感知的力场，称为量子势。趋势本身是不可能直接观测的，只能通过数量足够多的粒子才能表现出来。但那个世界的科学家们对于这种趋势为什么会产生，为什么会如此表现，其本质又是什么一直毫无头绪，由此产生了许多悬而未决的问题，引发了许多理论的矛盾。去年我们正好研究了空间、时间、物质和能量的本质以及相互关系，现在，让我们试着把那部分研究的结果用到对微观粒子波动性的研究上，看看会出现什么吧！”
虽然我知道接下来的路很难走，不过我也知道无论多么艰深高难的东西由米西雅讲出来都一定会让自己大有收获。那么，就横下心来跟着师父去放手闯一闯吧。