按照薛定谔方程,按照玻恩对波函数的几率解释,我们可以说,量子力学作为一种动力学能够做的就是,确定某粒子在某一时间和某一区域被发现的几率是多少。这一说法已经成了关于量子力学的正统说法,在正统观点看来,量子世界本质上是一个概率的世界,这种概率性不同于热力学中的概率性,热力学中的粒子严格地遵从牛顿方程,对大量粒子的统计只是某种主观主义的权宜之计,而量子世界中的统计性却是根本的,不可再归约的。
微观量子世界的概率性被每一次测量所破坏,每一次测量都得到一个确定的结果,从而打破量子方程为它规定的概率分布。比如一个电子通过一个狭缝射向一个荧光屏,量子力学能够告诉我们的是电子位于荧光屏任一点的概率分布。然而,一旦在某个地方发现了电子,则其他地方发现它的概率马上变成了零。量子物理学家称这种现象为波函数收缩。
这种奇妙的波函数收缩是如何发生的呢?量子力学不可能给出说明。在量子力学的正统解释看来,实际上并不存在一个量子世界,只存在一些抽象的量子描述。我们的世界必定以观测为基础,而观测测量总是一个宏观的行为。由薛定谔方程所描述的微观量子领域,事实上并不是一个由事件构成的世界,那里什么事件也没有发生,有的只是一些潜在的趋势和可能性。测量使这些潜在的趋势和可能性转化为现实的事件。然而测量究竟是怎么一回事呢?冯·诺意曼严格地证明了,测量与量子行为属于完全不同的两类过程,它们之间既不能相互取代,也不能相互归并和约化。波函数遵从可逆性的薛定谔方程,而测量引人了不可逆性的因素:一次测量就使波函数的行为铸成为不可逆转的。诺意曼关于测量问题的经典解决,只不过是将量子行为的可逆性与测量的不可逆性二元论地并列起来,将协调它们的任务留给了后来者。
测量与量子行为不可分割而又二元并列的状况,引起了一系列量子怪论(如果不是悖论的话)。最著名的是薛定谔猫怪论。假设一只猫被囚禁在一只封闭的黑箱子里,箱子里有某种微量的放射性物质,它在一个小
第九章/物理时间之矢的发现
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