2011 (32)
2014 (53)
2016 (53)
2017 (55)
2018 (98)
2019 (88)
2020 (67)
2021 (80)
2022 (133)
2023 (156)
戴榕菁
剛才看了兩個視頻，第一個是介紹2023年物理學諾貝爾獎的視頻：
其中提到說阿秒（attosecond）物理學將直接挑戰海森堡，我看了之後不以為然。我心說或許海森堡在某個場合曾對電子運動的不可測性做過一些評論，但那個著名的海森堡測不準原理是兩個誤差的乘積的形式，它說的是時間測量越精確則能量測量誤差越大。但是當我看了第二個視頻，一個由這次的得獎者之一的Ferenc Krausz在十個月前拍的介紹他們的阿秒實驗的視頻後，我開始不那麽淡定了，因為在該視頻的8分23秒處他說了這樣的話：盡管我們看不見電子本身，但是我們可以捕捉到電子在那個幾阿秒片段的蹤跡，從而得知電子在那個極微小的時間片段的運動狀態：
這不正是經典物理中人類研究運動的基本方式嗎？：測出距離和時間，然後由距離除以時間便得到速度，速度平方與質量乘積除以2就是動能。難道阿秒物理真的可以精準測量電子的時間和能量？難道在20年前海森堡就被打破了？那麽這些年來量子力學，尤其是所謂的基本粒子標準模型，怎麽還是把海森堡測不準原理作為基本的物理定律呢？
作為在物理學之外用哲學來診斷物理學問題的人，對於來自物理學界的上述表述我深感困惑。
假如海森堡測不準原理果真被打破了，那麽整個量子力學就又要地動山搖了，首先受衝擊的將是那個作為整個量子物理的奠基石的波粒二象性----這是因為海森堡測不準原理被認為是對波粒二象性的數學反映。
關於這一點如果你對具體的數學推導感興趣，可以在網上找到從幾何空間與相空間的對比來推導海森堡測不準原理的數學表達式的文章；但如果你隻是對這裏定性的原因感興趣的話，你可以這樣來理解海森堡測不準與波粒二象性之間的關係：當你把它當作一個粒子時，你可以比較精準地測得它的時間或位置，但因為它是一個波，所以你在那個位置或時間點上無法測得它的完整的動量或能量；但另一方麵，當你把它當作一個波的時候，你可以測得它的完整的動量和能量，卻無法測出它作為粒子的一個精準的位置或時間。
所以，海森堡測不準原理就是對於波粒二象性的數學反映。如果海森堡測不準原理受到挑戰，那麽直接衝擊的就是波粒二象性。
或許有人會說，Ferenc Krausz在視頻中說能測出電子運動的蹤跡而不是電子本身，這應該沒有違背海森堡測不準原理吧？這裏就涉及到對於波粒二象性的幾率解釋了：海森堡測不準原理之所以會被認為是波粒二象性的數學表述是因為量子物理學家認為量子在本質上就不是確定性的，而是測不準的，相應地還搞出了所謂的哥本哈根詮釋說量子的波函數隻有被測量的瞬間才塌縮。。。。現在阿秒物理沒有直接測量子本身而是捕捉到量子運動的精準的蹤跡，這既不符合包括哥本哈根學說在內的所謂量子測量問題理論，又同時顯示電子的運動從本質上根本不是隨機任意的，而是有著確定的蹤跡的------這就已經是將整個現有量子物理的大廈動搖得7扭8歪了。。。。
這將再一次引出那個敏感的問題：假如理論物理那麽糟糕，怎麽在技術領域還會取得諸如超導體技術量子計算量子通訊等那麽多成就呢？答案其實既複雜又簡單。複雜之處是：這裏具體的原因，有待深入調查；簡單之處是：如果理論物理沒有那麽多缺陷，技術領域的成就一定會更好！
。。。。。。
https://www.youtube.com/watch?v=snq89FCZ2E0
難道這是文化差異？中文科普隻會重複別人告訴他們的，而不會自己分析？或是他們不認為捕捉電子軌跡與海森堡有什麽違和之處還是他們認為海森堡測不準不適用於電子？？？難道中文科普有理由認為海森堡原理最早針對的其實不是電子？
Ferenc Krausz的那段話似乎讓那個已被物理學界及科普界反複批臭了論調死灰複燃了：不是電子的運動不可測而是你測的不夠快。
電子的運動在本質上不可測和測得不夠快是兩個有著根本區別的關於電子運動的不同的哲學觀。前一個論調說的是作為其狀態由滿足薛定諤方程的波函數來描述的（被泡利大師聲稱半徑為0的）電子的運動是很多（直到無窮多）狀態的疊加，隻有被測量的那一瞬間，不論是因為波函數坍縮或退相幹或其它什麽假設原因才確定下來，因而它的運動在本質上是不確定的。。。。而測得不夠快的論調則是說電子本身有著如同經典物理中的宏觀物體那樣的軌跡，人們之所以測不準它是因為測得不夠快。
這兩者之間的區別是本質性的。
這裏提醒讀者一點：宏觀實驗中如果能夠測得幾微妙的運動距離再除以那幾微妙的時間所獲得的速度會被認為非常接近那一點的時間導數了，也就是說會被認為是非常精確的速度值了。。。。而阿秒實驗中如果能得出微妙的3次方，也就是十的負十八次方的距離，用它除以時間那幾乎就是經典意義上的速度的精確值了。
去年的諾貝爾物理學獎等於說在某種意義上實錘了量子運動的非經典的疊加性。。。。而今年的諾貝爾物理學獎如果象Ferenc Krausz在那個視頻的8分23秒處表述的那樣表明電子運動有著可以確定捕捉的蹤跡的話，那一下子就讓量子運動的不確定的疊加性變得不那麽實錘了。。。。至少會讓人們對去年的諾貝爾獎所肯定的不存在隱含參數的結論又產生疑慮了。。。。量子力學真的完備了嗎？
當然，Ferenc Krausz在一個不那麽正規的視頻中的隻言片語還不能就被當作正式的結論。。。。假如（這裏隻做假想）他明天再做一個視頻說他在之前的視頻中沒說清楚因而引起誤解的話，那麽一切就又回到從前。。。。
目前來說，現有的官方量子理論對於量子糾纏現象的解釋看上去還是蠻說得通的，而且光的很多特征似乎都必須用波粒二象性來解釋。。。。比如光的顏色可以用光波的頻率來解釋，而光電效應可以用光的粒子性來解釋等等。。。。
但另一方麵，如果Ferenc Krausz在那個視頻的8分23秒處所說的確實可以明確無誤地翻譯成阿秒實驗可以精準地捕捉到電子在幾阿秒中的運動軌跡的話，那麽毫無疑問地直接衝擊了海森堡測不準原理。。。。至於被認為與海森堡測不準原理密切相關的波粒二象性嘛，雖然如上所述仍然受到光的特性以及量子糾纏等實驗的強有力的支持，但人們至少應該重新思考：這背後到底還有什麽大大的名堂？