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不過,話又說回來。波動性,微粒性,從我們史話的一開始,這兩個詞已經深深困擾我們,一直到現在。好吧,不確定性同時建立在波動性和微粒性上……可這不是白說嗎?我們的耐心是有限的,不如攤開天窗說亮話吧,這個該死的電子到底是個粒子還是波那?
粒子還是波,真是令人感慨萬千的話題啊。這是一出300年來的傳奇故事,其中悲歡起落,穿插著物理史上最偉大的那些名字:牛頓、胡克、惠更斯、楊、菲涅爾、傅科、麥克斯韋、赫茲、湯姆遜、愛因斯坦、康普頓、德布羅意……恩恩怨怨,誰又能說得明白?我們處在一種進退維谷的境地中,一方面雙縫實驗和麥氏理論毫不含糊地揭示出光的波動性,另一方面光電效應,康普頓效應又同樣清晰地表明它是粒子。就電子來說,玻爾的躍遷,原子裡的光譜,海森堡的矩陣都強調了它不連續的一面,似乎粒子性佔了上風,但薛定諤的方程卻又大肆渲染它的連續性,甚至把波動的標籤都貼到了它臉上。
怎麼看,電子都沒法不是個粒子;怎麼看,電子都沒法不是個波。
這該如何是好呢?
當遇到棘手的問題時,最好的辦法還是問問咱們的偶像,無所不能的歇洛克•;福爾摩斯先生。他是這樣說的:“我的方法,就建立在這樣一種假設上面:當你把一切不可能的結論都排除之後,那剩下的,不管多麼離奇,也必然是事實。”(《新探案•;面板變白的軍人》)
真是至理名言啊。那麼,電子不可能不是個粒子,它也不可能不是波。那剩下的,唯一的可能性就是……
它既是個粒子,同時又是個波!
可是,等等,這太過分了吧?完全沒法叫人接受嘛。什麼叫“既是個粒子,同時又是波”?這兩種影象分明是互相排斥的呀。一個人可能既是男的,又是女的嗎(太監之類的不算)?這種說法難道不自相矛盾嗎?
不過,要相信福爾摩斯,更要相信玻爾,因為玻爾就是這樣想的。毫無疑問,一個電子必須由粒子和波兩種角度去作出詮釋,任何單方面的描述都是不完全的。只有粒子和波兩種概念有機結合起來,電子才成為一個有血有肉的電子,才真正成為一種完備的影象。沒有粒子性的電子是盲目的,沒有波動性的電子是跛足的。
這還是不能讓我們信服啊,既是粒子又是波?難以想象,難道電子像一個幽靈,在粒子的周圍同時散發出一種奇怪的波,使得它本身成為這兩種狀態的疊加?誰曾經親眼目睹這種惡夢般的場景嗎?出來作個證?
“不,你理解得不對。”玻爾搖頭說,“任何時候我們觀察電子,它當然只能表現出一種屬性,要麼是粒子要麼是波。聲稱看到粒子…波混合疊加的人要麼是老花眼,要麼是純粹在胡說八道。但是,作為電子這個整體概念來說,它卻表現出一種波…粒的二像性來,它可以展現出粒子的一面,也可以展現出波的一面,這完全取決於我們如何去觀察它。我們想看到一個粒子?那好,讓它打到熒光屏上變成一個小點。看,粒子!我們想看到一個波?也行,讓它透過雙縫組成干涉圖樣。看,波!”
奇怪,似乎有哪裡不對,卻說不出來……好吧,電子有時候變成電子的模樣,有時候變成波的模樣,嗯,不錯的變臉把戲。可是,撕下它的面具,它本來的真身究竟是個什麼呢?
“這就是關鍵!這就是你我的分歧所在了。”玻爾意味深長地說,“電子的‘真身’?或者換幾個詞,電子的原型?電子的本來面目?電子的終極理念?這些都是毫無意義的單詞,對於我們來說,唯一知道的只是每次我們看到的電子是什麼。我們看到電子呈現出粒子性,又看到電子呈現出波動性,那麼當然我們就假設它是粒子和波的混合體。我一點都不關心電子‘本來’是什麼,我覺得那是沒有意義的。事實上我也不關心大自然‘本來’是什麼,我只關心我們能夠‘觀測’到大自然是什麼。電子又是個粒子又是個波,但每次我們觀察它,它只展現出其中的一面,這裡的關鍵是我們‘如何’觀察它,而不是它‘究竟’是什麼。”
玻爾的話也許太玄妙了,我們來通俗地理解一下。現在流行手機換彩殼,我昨天心情好,就配一個shining的亮銀色,今天心情不好,換一個比較有憂鬱感的藍色。咦奇怪了,為什麼我的手機昨天是銀色的,今天變成藍色了呢?這兩種顏色不是互相排斥的嗎?我的手機怎麼可能又是銀色,又是藍色呢?很顯然,這並不是說我的手機同時展現出銀色和藍色,變成某種稀奇的“銀藍”色,它是銀色還是藍色,完