“这是德语。”朱伏心微笑着解释道。“是维尔纳·海森堡于1927年发表的论文,翻译成中文叫《量子理论运动学和力学的直观内容》。”
“哦!我知道了,就是那个著名的海森堡测不准原理嘛!”司空有为忍不住插话道。“你就是被这个问题困扰的啊?不至于吧!测不准原理不是早就被科学界公认了么?再说了,这可是高中的时候就学过的啊,你为啥现在才觉得困扰呢?”
朱伏心微微一笑,说道:“首先纠正你一个错误,这个原理不叫‘测不准原理’,而叫‘不确定性原理’,为什么是这样,一会儿再说。我先回答你第二个问题。”
朱伏心停顿了一会儿,接着说道:“是的,高中物理就接触过,为啥现在才困扰我?原因在于,高中、甚至大学的时候都是从教科书上了解海森堡的这个理论的,都是二手资料。我们谁都没有仔细研读过海森堡近百年前发表的这篇论文的原文。”
“难道我们从教科书上学到的东西曲解了海森堡的原意?”司空有为皱起眉头,表示不解。
“也不能这么说。教科书上只给出了那个著名的海森堡公式ΔxΔp≥h/4π。[1]这个公式当然是没错的。但那篇论文里面最重要的内容不是这个公式,而是海森堡基于这个公式进一步作出的推论。”
司空有为满脸疑惑地望着朱伏心,等待着进一步的解释。
“我最早读了海森堡这篇论文的英文译文,就已经被震惊了,我的世界观受到了强烈的冲击。但这么重大的问题,读英文译文显然是不够的——任何译文都有可能出错。于是为了读原文,我又学了德语。在反复研读了海森堡这篇论文的德文原文后,我觉得海森堡最终探讨的不是科学问题,而是哲学、甚至神学问题。”
“啊?!哲学问题?神学问题!”司空有为简直不敢相信自己的耳朵。他睁大眼睛望着朱伏心,怀疑朱伏心是不是在夸大其词——语不惊人死不休。
“我知道你在怀疑我过甚其词。你来看这一段。”朱伏心一边说着,一边翻开那几页纸,指着其中一段用红色记号笔标出的部分。
Aber an der scharfen Formulierung des Kausalgesetzes:“Wenn wir die Gegenwart genau kennen, k?nnen wir die Zukunft berechnen”, ist nicht der Nachsatz, sondern die Voraussetzung falsch. Wir k?nnen die Gegenwart in allen Bestimmungsstücken prinzipiell nicht kennenlernen.
司空有为翻了翻白眼:“你知道我不懂德语的。”
朱伏心说道:“就是这段内容集中体现了海森堡这篇论文的哲学、神学色彩。关于这一段话,网络上有很多种翻译都是错误的,我重新翻译如下:‘在因果律的陈述中,即‘若确切地知道现在,就能预见未来’[2],错误的并不是结论,而是前提。我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。’”
司空有为在大脑中反复过了几遍这句话,沮丧地说道:“你翻译成中文,我还是不懂。”
朱伏心说:“我研究了大半年的东西,你要是能秒懂,我还怎么混?先说前半句。‘错误的并不是结论,而是前提。’是说‘确切地知道现在’这个前提是不存在的,是根本上就不能成立的。而假如这个前提能够成立,那么我们就能预知未来。而后半句是这一段、甚至是整篇论文的重点。‘我们不能知道现在的所有细节,是一种原则性的事情。’什么叫原则性的事情?就是宇宙规则。是不讲道理的设定。”
司空有为惊叹道:“设定?你是说,比如是上帝,或者说神设定了这一原则?神规定了我们人不能知道现在的所有细节?”
“海森堡并没有这么说。但你要在延伸的意义上这么理解这句话,我觉得也是合理的。这就是我为什么说海森堡这篇论文实际上探讨的神学问题。”
司空有为不说话了。朱伏心知道需要给他一点时间接受这种高强度的思想冲击。于是两人沉默了好一阵子。
门外蟋蟀唧唧吱吱地叫了起来。朱伏心首先打破了沉默:“我现在回答你第一个问题。‘不确定性原理’并没有被所有科学家普遍接受。这其中最有名的一位就是爱因斯坦。”
“那句著名的‘上帝不掷骰子’就是爱因斯坦说的吧?”[3]司空有为问道。
朱伏心点点头。“如果这个原理叫‘测不准原理’,而不叫‘不确定性原理’,爱因斯坦就不会反对了。如果说只是因为我们的测量技术不够精确而导致测不准——那么可以期待以后技术发展了,我们就能够测得准了;或者说只是由于我们的测量对粒子造成了干扰,造成位置和动量不确定,那么可以想象:我们不去测量,粒子还是可以同时具有确切的位置和动量的。但是‘不确定性原理’说的是:微观粒子不可能同时有确切的位置和动量,这是一个基本事实,与测量精度无关,甚至与测量无关!”
司空有为瞪大双眼盯着朱伏心——旧的冲击造成的震动还未消退,新的冲击又来了。
朱伏心继续道:“对于光子这种没有静止质量的对象,如果还可以设想‘概率存在’、‘概率在场’的话,那么对于电子这样的有静止质量[4]的对象,就根本没法设想了。”
“为何对于有静止质量的电子就没法设想呢?”司空有为问。
“为何无法设想?因为这简直触及到了我们世界观中最核心、最根本的基础。什么是存在?对于一个物质实体来说,在某一确定的时刻、在某个确切位置占据一个确定的空间,这才叫存在。或者说,这才是我们可以设想、能够理解的存在。”
朱伏心讲到这里,忍不住站起来在房间里来回踱步。他继续道:“比如说,此时此刻,我这个身体有可能在这个房间里,也有可能在千里之外的老家,你觉得这是可以设想、可以理解的么?”
“当然不能。”
“从物理学的角度来看,我这个身体与一个电子没有根本的区别。只不过我这个身体质量、体积比电子更大罢了。那么,怎么能够设想一个电子此时此刻,有可能在这里、也有可能在那里呢?那电子不就变成虚无缥缈的东西了么?如果所有的微观粒子都是这样,那么由无数的微观粒子组成的我们这个宏观世界还是确定的么?还是可以理解和把握的么?”
司空有为盯着朱伏心,再次陷入了沉思。朱伏心也沉默了一会儿。屋子里静得只听见外面蟋蟀的叫声。
还是朱伏心先打破了沉默,说道:“正是在这一层意义上,爱因斯坦从根本上怀疑量子力学。也是从这一层意义上,不确定性原理给了我巨大的困扰。”他低头看了看手表,接着说道:“好了,时间不早了,今天就聊到这儿吧。晚安了。”朱伏心说完直接推门出去了。
“这孙子,还说怕我睡不着才跟我说这些。现在我更睡不着了!”司空有为忍不住在心里骂道。
注:
[1]即:不可能同时准确知道一个粒子的位置和它的动量。粒子位置的不确定性与动量不确定性之乘积,必然大于或等于普朗克常数(Planck constant)除于4π(ΔxΔp≥h/4π)。
[2]这句话对应一个更加广为人知的物理学假设,叫“拉普拉斯兽”或者“拉普拉斯妖”。19世纪初,牛顿力学为万物带来光明,牛顿爵爷的真实粉丝、数学家和物理学家拉普拉斯宣称:当下的客观世界是过去的果和未来的因。这世间存在一种神兽,它神通广大、无所不知。只要它愿意动动手指和眼睛,记录下某一刻它能知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,就能用牛顿的简洁公式,瞬间算出宇宙的过去与未来。这就是大名鼎鼎的全知全能的神兽拉普拉斯。
[3]“上帝不掷骰子”也许是爱因斯坦最著名的一句名言,但是其实并不是他的原话。它出自于爱因斯坦在1926年12月用德文写给理论物理学家马克斯·波恩(Max Born)的一封信(波恩是爱因斯坦的好友兼研究搭档)。这封信收录在最新一卷的《爱因斯坦全集》当中,编辑们对于这句自20世纪20年代以来“一直在变的译文”做了一些评述。这本书中的版本是:“量子力学......确实有很多结论,但并没有让我们更接近老家伙的秘密。无论如何,我确信他不掷骰子。”在这里爱因斯坦并没有使用上帝(德语Gott)一词,而是用了老家伙(德语Der Alte)。物理学家和诺贝尔奖获得者莱昂·莱德曼(Leon Lederman,《上帝粒子》(The God Particle, 1993)的作者)指出,这其实是一种把大自然人格化的修辞手法。
[4]电子静止质量为9.109 38215(45)×10<-31> kg。