今天，我們邀請(qǐng)到一位美貌與智慧并存的男神，給我們帶來一篇關(guān)于物理學(xué)的科普美文，請(qǐng)看……

“上帝不擲骰子”——這也許是愛因斯坦的名言中被引用最多的一句話。那么這句話到底是什么意思呢？今天我將為大家?guī)硪槐久麨椤渡系蹟S骰子嗎》的科普書籍。如果我提前告訴你，這是一部關(guān)于量子物理學(xué)的科普書，很多人也許會(huì)大呼“看不懂看不懂”，而這本書恰恰是以一個(gè)普通人的視角，您只需要?jiǎng)佑靡稽c(diǎn)點(diǎn)高中的物理知識(shí)，就可以了解現(xiàn)代物理最前沿的基礎(chǔ)科學(xué)——量子物理學(xué)。下面就請(qǐng)跟隨我的腳步，花幾分鐘了解一下，最前沿的科學(xué)，到底離我們生活有多近。

“光是什么”？這個(gè)問題是如此簡(jiǎn)單，以至于我們幾乎張口就能回答。但真正想要脫口而出的時(shí)候，又不知為何卻會(huì)卡殼。光是什么？是一種波？那為什么它繞不開障礙物？是一種粒子？那當(dāng)我們點(diǎn)亮一個(gè)光源之前，這些粒子原來在哪呢？

早在1672年，一個(gè)即將舉世聞名的天才——牛頓，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光通過三棱鏡折射的時(shí)候，會(huì)映射出一條7種顏色的色帶，從而知曉了光是由7種顏色構(gòu)成的。1702年，已經(jīng)成為物理學(xué)神話人物的牛頓出版了赫赫有名的著作《光學(xué)》，通過“牛頓環(huán)”等實(shí)驗(yàn)一舉奠定了光的微粒說的基礎(chǔ)。

那么光就真的是種微粒嗎？用一個(gè)我們每個(gè)人在中學(xué)就做過的實(shí)驗(yàn)——雙縫干涉就能發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)光源在通過兩條平行的狹縫后，會(huì)形成一系列明暗交替的條紋。我們知道，普通物質(zhì)是具有疊加性的，一滴水加上一滴水，一定是兩滴水的總量，而不會(huì)憑空消失。但波完全不同，當(dāng)一個(gè)波的波峰和另一個(gè)波的波谷相遇時(shí)，他們會(huì)互相抵消。所以，無論微粒說如何努力，可他就是無法說明，兩道光疊加在一起，怎么會(huì)變暗呢？

光的微粒說受到了威脅，而偉大的麥克斯韋則用自己的方程徹底摧毀了它。隨著電磁波的發(fā)現(xiàn)，麥克斯韋方程預(yù)言，光只是電磁波的一種，是包含在微波、X射線等等電磁波中的一員。而在赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了其正確性后，光是什么的問題似乎再無爭(zhēng)論，沒有人能質(zhì)疑偉大的麥克斯韋理論，然而科學(xué)的事實(shí)，卻總是會(huì)無情的打擊人們的認(rèn)知。

是什么讓愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)？不是那偉大的，超越當(dāng)時(shí)人們認(rèn)知的相對(duì)論，而是一個(gè)和光有關(guān)的有趣現(xiàn)象——光電效應(yīng)。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光照射到金屬上的時(shí)候，會(huì)從它的表面打出電子來。人們很快發(fā)現(xiàn)，對(duì)于特定的金屬，能不能打出電子，由光的頻率說了算。而打出多少電子，則由光的強(qiáng)度說了算。

可是，不要忘記，光是一種波啊，波的強(qiáng)度便代表了它的能量。而被某種力量束縛在金屬里，需要能量激發(fā)的電子，不是應(yīng)該光的強(qiáng)度越大，才能被激發(fā)出來嗎？為什么對(duì)于低頻率的紅外線，再高的強(qiáng)度也無法打出電子呢？

同樣的，頻率是什么，無非是波振動(dòng)的頻繁程度而已。那不是應(yīng)該振動(dòng)的越快，打出的電子越多嗎？為什么強(qiáng)度低的紫外線，還不如強(qiáng)度高的紅外線打出的電子多呢？為什么一切都是反的呢？

愛因斯坦在普朗克的基礎(chǔ)上，提出了“光量子論”。即光傳播的能量不是連續(xù)的，而是一份一份的。而電子需要特定的能量才能激發(fā)，紫外線的光量子能量高，超過了電子激發(fā)的臨界值，所以決定了電子能否被激發(fā)。而光的強(qiáng)度，等同于光量子數(shù)量的多少，一個(gè)光量子可以打出一個(gè)電子，那么強(qiáng)度越大的光，則可以打出更多的電子。

（圖看不懂沒關(guān)系裝裝樣子就行）

似乎一切都被完美的解釋了。而且我知道，大家快要一頭霧水了，因?yàn)榇蠹疫€沒有意識(shí)到能量的不連續(xù)性意味著什么。舉個(gè)例子，你把一杯水從度加熱到100度，你認(rèn)定認(rèn)為，在某一個(gè)時(shí)刻，水是50度的?，F(xiàn)在愛因斯坦說，中間竟然不需要經(jīng)過50度，50度就這樣被跳過去了！這便是量子學(xué)的基礎(chǔ)，世間萬物，都是這種“量子”組成的！

（我家小寶從1m長(zhǎng)到1.5m，竟然不需要經(jīng)過1.2m?。。?/span>

如果我告訴大家，這僅僅只是量子物理學(xué)的前言，是不是大家又要再崩潰一次。但同樣的，這是不是讓你對(duì)量子的世界產(chǎn)生了一點(diǎn)點(diǎn)的興趣？在《上帝擲骰子嗎》這本書中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)更加神奇的量子世界。然而，光到底是什么？如果我不回答這個(gè)問題，我想你們肯定不會(huì)甘心。下面我們回到最初的雙縫實(shí)驗(yàn)，并由此帶出兩個(gè)“網(wǎng)紅”問題。

（就是這些人在中學(xué)物理無情的虐待了我們）

還記得前面的“雙縫干涉”的實(shí)驗(yàn)嗎？如果光既是一種波，又是一種粒子（波粒二象性）的話，那么這一個(gè)光量子，在進(jìn)行雙縫干涉的時(shí)候，到底通過了其中哪一條縫呢？如果是粒子，它則只能選擇一條縫通過，那怎么會(huì)形成干涉條紋的呢？如果是波，那么它會(huì)同時(shí)通過兩條縫，但如果在兩條縫上都加裝檢測(cè)器，卻又只能觀測(cè)到它從其中一條縫通過，這到底是什么情況？

目前一種比較權(quán)威的理論是“哥本哈根解釋”。他說：當(dāng)我們沒有觀測(cè)的時(shí)候，光確實(shí)同時(shí)通過了兩條縫，但我們一觀測(cè)，這個(gè)波就坍縮了，電子（科學(xué)家用電子束代替光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）就會(huì)以一定概率選擇一條縫通過。What？?。∪绱藝?yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)，竟然會(huì)被我們這種觀測(cè)者影響？我不看它，它就是波；我看了它，它就是粒子了？?。?/span>

薛定諤也是這么想的。于是他和世界開了一個(gè)大大的玩笑：他假設(shè)有一個(gè)密閉的盒子，里面有一個(gè)引發(fā)裝置，如果有電子激發(fā)，則會(huì)釋放出毒氣，毒死盒子里的一只貓。既然只有在我們觀測(cè)的時(shí)候光才會(huì)變成粒子，那我們打開盒子前，那只貓到底是死是活？

沒有人能回答這個(gè)問題?！把Χㄖ@的貓”直接把微觀的粒子問題帶入了宏觀。不但我們無法接受一切的物理規(guī)律都會(huì)受到我們這樣一種渺小的觀測(cè)者的影響，就連偉大的愛因斯坦也無法相信，物理學(xué)的最終規(guī)律竟然只是一種隨機(jī)的不確定性。所以他說出了題頭的著名論斷：上帝不擲骰子。他幾乎花了后半生所有的時(shí)間去和波爾爭(zhēng)論這個(gè)問題，很遺憾，事實(shí)往往就是那么殘酷。

另一種被廣泛采納的理論是“多世界理論”。該理論說，當(dāng)我們每次觀測(cè)的時(shí)候，電子必然會(huì)做出選擇通過其中的一條縫，但與此同時(shí)，在另一個(gè)時(shí)空，會(huì)有另一個(gè)你觀測(cè)到電子通過了另一條縫。世界在你觀測(cè)的一瞬間分成了兩個(gè)，兩個(gè)你同時(shí)生活在不同的時(shí)空里。什什什什么？？！！我相信你又一次張大了嘴巴，這不是科幻電影的情節(jié)嗎？難道我是在看《蝴蝶效應(yīng)》嗎？我的每一次選擇，難道就把世界分裂了？

我也知道你不相信，這里還有一個(gè)問題等著你們：你往后500代都生男孩（或女孩）的概率多大？0.5的500次方？是不是很?。康僭O(shè)你是男孩，從你爸爸的爸爸的爸爸的爸爸往上推，是不是仍然是個(gè)爸爸？這個(gè)概率很小的事件，竟然就發(fā)生在你身上？你是不是是感到毛骨悚然，還有一個(gè)女版的你生活在另一個(gè)平行世界？

說到這里，相信有耐心看完的小伙伴們，一定對(duì)量子物理學(xué)產(chǎn)生了無限的興趣，那么，去讀一下這本由曹天元編寫的《上帝擲骰子嗎》，書中除了上述內(nèi)容，書中對(duì)霍金先生的著名科普《時(shí)間簡(jiǎn)史》以及現(xiàn)代前沿物理“超弦理論”均有介紹。作者用更加淺顯有趣的語言，詳盡的闡述了量子物理學(xué)給我們展現(xiàn)的全新世界。