量子通信的奧秘(參考版)
2025-07-01 22:42本頁(yè)面
【正文】 12 / 12。在愛(ài)因斯坦和玻爾分別于1955 年和1962 年逝世后，作為他們個(gè)人之間的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，當(dāng)然結(jié)束了。雙方爭(zhēng)辯的中心是對(duì)“物理實(shí)在”的理解，實(shí)際上是對(duì)微觀世界特殊規(guī)律的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。第三回論戰(zhàn)1935年，愛(ài)因斯坦、波道爾斯基和羅森三人聯(lián)名發(fā)表了EPR 文章，把攻擊的矛頭從量子理論內(nèi)部邏輯自洽性，轉(zhuǎn)到了量子理論的完備性上來(lái)。 在愛(ài)因斯坦和玻爾論戰(zhàn)的兩個(gè)回合中，玻爾以其人之道反治其人之身，巧妙地利用愛(ài)因斯坦設(shè)計(jì)的思想實(shí)驗(yàn)和他創(chuàng)立的相對(duì)論，駁倒了愛(ài)因斯坦本人，取得了論戰(zhàn)的勝利。但玻爾并沒(méi)有滿足在會(huì)議上所取得的勝利，他回去后又仔細(xì)研究了“愛(ài)因斯坦光盒”的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并且讓他的學(xué)生、物理學(xué)家伽莫夫制作了一個(gè)實(shí)體模型。玻爾的勝利贏得了越來(lái)越多物理學(xué)家對(duì)他觀點(diǎn)的贊同。這時(shí)，與愛(ài)因斯坦和玻爾都是好朋友的埃倫菲斯特，以開(kāi)玩笑的口氣對(duì)愛(ài)因斯坦說(shuō)，你不要再試圖制造“永動(dòng)機(jī)”了。他自己居然在設(shè)計(jì)這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)時(shí)，只考慮了狹義相對(duì)論而沒(méi)有考慮廣義相對(duì)論，出了一個(gè)大疏忽，實(shí)在太遺憾了。玻爾隨之給出了運(yùn)用廣義相對(duì)論原理的數(shù)學(xué)證明。這種時(shí)間的改變，又會(huì)導(dǎo)出測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。從廣義相對(duì)論的等效原理可以推出，時(shí)鐘在引力場(chǎng)中發(fā)生位移時(shí)，它的快慢要發(fā)生變化。這樣，就可以方便地讀出小盒在粒子跑出前后的重量了。第二天上午，會(huì)議繼續(xù)進(jìn)行，玻爾喜氣洋洋地走向黑板，也畫(huà)了一幅“光子箱”思想實(shí)驗(yàn)的草圖，與愛(ài)因斯坦不同的是，玻爾具體給出了稱量小盒子重量的方法。玻爾堅(jiān)信愛(ài)因斯坦是錯(cuò)的，但關(guān)鍵是要找出愛(ài)因斯坦的破綻所在。據(jù)羅森菲爾德回憶，當(dāng)這兩個(gè)對(duì)手離開(kāi)會(huì)場(chǎng)時(shí)，愛(ài)因斯坦那天顯得格外莊嚴(yán)高大，而玻爾則緊靠在他的旁邊快步走著，非常激 動(dòng)，并徒勞地試圖說(shuō)明愛(ài)因斯坦的實(shí)驗(yàn)裝置是不可能的。他剛一聽(tīng)到這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，面色蒼白，呆若木雞，感到十分震驚，不能馬上找出這個(gè)問(wèn)題的答案。一輪新的論戰(zhàn)就這樣開(kāi)始了。這與海森堡的不確定性原理完全相左，準(zhǔn)確性和因果性再次獲得了完整的表達(dá)。少了一個(gè)粒子，小盒的重量差則可由小盒左方的計(jì)量尺和下面的砝碼準(zhǔn)確地反映出來(lái)，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能公式 E＝mc2，重量（質(zhì)量）的減少可以折合成能量的減少。如果這個(gè)方法可行，那么，即可宣告測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系破產(chǎn)，玻爾的工作 和量子論的詮釋將被推翻。他提出了著名的“光子箱”（又稱“愛(ài)因斯坦光盒”）思想實(shí)驗(yàn)。各國(guó)的科學(xué)家懷著激動(dòng)的心情，期待著兩位巨人之間新一輪論戰(zhàn)。這次會(huì)議的主題是“物質(zhì)的磁性”。1930 年秋天，第六屆索爾威會(huì)議開(kāi)幕了。這時(shí)，愛(ài)因斯坦風(fēng)趣地回答道：一個(gè) 好的笑話是不宜重復(fù)太多的。他像海森堡一樣認(rèn)為，由于愛(ài)因斯坦否定牛頓的絕對(duì)時(shí)間是因?yàn)闆](méi)有任何關(guān)于絕對(duì)同時(shí)性的實(shí)驗(yàn)操作，所以，量子力學(xué)的共軛變量之間的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，也基于在任意的精確度上不可能對(duì)這些變量進(jìn)行同時(shí)的測(cè)量。但在微觀現(xiàn)象中，如同在高速情況下必須考慮觀察的相對(duì)性一樣，也不能忽略測(cè)量結(jié)果的互補(bǔ)性。他認(rèn)為普朗克發(fā)現(xiàn)作用量子，使我們面臨著一種與發(fā)現(xiàn)光速的有限性的一樣的形勢(shì)。那種人不是那么容易從這個(gè)軟枕上驚醒的，那就讓他們躺著吧。第五屆索爾威會(huì)議結(jié)束了。玻爾個(gè)人就設(shè)想了二三種這樣的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于我來(lái)說(shuō)，這是一種很受歡迎的刺激，迫使我進(jìn)一步澄清測(cè)量?jī)x器所起的作用。盡管如此，玻爾還是十分尊重愛(ài)因斯坦的這些挑戰(zhàn)。玻爾認(rèn)為他已經(jīng)成功地證實(shí)了自己的觀點(diǎn)，但愛(ài)因斯坦并不因?yàn)樽约航佣B三的失敗而改變看法。當(dāng)然，結(jié)果還是以愛(ài)因斯坦的失敗告終，如此數(shù)日。結(jié)果總是在吃晚飯的時(shí)候，玻爾就能給愛(ài)因斯坦證明，他的實(shí)驗(yàn)是駁不倒測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的。并根據(jù)他的解釋來(lái)否定測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系。玻爾面對(duì)愛(ài)因斯坦的難題，毫不退縮，經(jīng)過(guò)仔細(xì)思考，就勢(shì)畫(huà)了一個(gè)可操作的思想實(shí)驗(yàn)示意圖，通過(guò)計(jì)算表明，愛(ài)因斯坦用來(lái)反駁互補(bǔ)原理的思想實(shí)驗(yàn)反而變成了用互補(bǔ)原理說(shuō)明波粒二象性的標(biāo)準(zhǔn)范例。愛(ài)因斯坦看單狹縫不能難倒玻爾，第二天又想出了一個(gè)類似當(dāng)年托馬斯但是，玻爾很快指出，他不能避免在測(cè)量時(shí)儀器對(duì)電子不可控制的相互作用，即電子與狹縫邊緣的相互作用，并認(rèn)為必須考慮儀器自身的不確定性，這對(duì)于分析思想實(shí)驗(yàn)問(wèn)題是十分重要的。他采取的策略是試用一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來(lái)駁倒測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，從而揭示出量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)解釋內(nèi)在邏輯上的矛盾。他盡量提醒愛(ài)因斯坦：難道不正是你第一個(gè)自覺(jué)地突破了經(jīng)典物理學(xué)的框架，提出了相對(duì)論和光量子理論嗎？難道不正是你在1905 年第一次提出了光的波粒二象性思想嗎？難道不正是你把幾率概念引進(jìn)了對(duì)輻射問(wèn)題的解釋之中嗎？難道不正是你......最后，難道在現(xiàn)代物理學(xué)中奠定了這樣基礎(chǔ)的人不應(yīng)當(dāng)在這種基礎(chǔ)上接受更新的量子力學(xué)觀點(diǎn)，把理論更向前推進(jìn)一步嗎？但是愛(ài)因斯坦根本不聽(tīng)這一套，他堅(jiān)信“有一個(gè)離開(kāi)知覺(jué)主體而獨(dú)立的外在世界，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)。在會(huì)上，雖然兩人都非常尊重自己的對(duì)手，盡量采用一些客氣的語(yǔ)句和彬彬有禮的態(tài)度，但是，兩人一正面交鋒，就火藥味十足，充分暴露出問(wèn)題的尖銳性。無(wú)論是玻爾還是愛(ài)因斯坦，在會(huì)前就預(yù)感到他們之間必然會(huì)發(fā)生一場(chǎng)爭(zhēng)論。正在混戰(zhàn)的物理學(xué)家們望了望黑板，突然意識(shí)到了這個(gè)典故是指他們時(shí)，不禁哄堂大笑。會(huì)場(chǎng)一片嘈雜，盡管會(huì)議主席洛倫茲用手拍著桌子叫大家安靜下來(lái)，但無(wú)濟(jì)于事。在當(dāng)時(shí)的與會(huì)者大多數(shù)都贊成量子力學(xué)的幾率解釋的情況下，愛(ài)因斯坦的發(fā)言無(wú)異是向水中拋下了一塊巨石，立即掀起了層層波浪。由于愛(ài)因斯坦仍保持沉默，玻恩急切想聽(tīng)到愛(ài)因斯坦的意見(jiàn)，就站了起來(lái)，點(diǎn)名請(qǐng)愛(ài)因斯坦發(fā)表看法。玻爾重復(fù)了互補(bǔ)原理和對(duì)量子力學(xué)的詮釋。這無(wú)疑是對(duì)不
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