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爱因斯坦说“上帝不掷骰子”是什么意思?他说得对吗?

2021-04-07 19:31

物理学是人类最重要的学科之一,在17世纪,伽利略与牛顿时期的经典物理学为我们构建起了成熟的科学大厦,也为后来的第一次和第二次工业革命奠定了理论基础,人类的科技得以飞速发展!

然而到了19世纪末,经典物理学却迎来了两朵乌云,一朵是黑体辐射实验,另一朵是“迈克尔逊莫雷实验” 当时,科学家们无法用经典物理学来解释黑体辐射出现的紫外灾难,1900年德国物理学家普朗克从量子化角度提出“普朗克黑体辐射”公式,至此,开启了能量子概念。

之后爱因斯坦受到启发,提出了“光量子假说”,认为光具有粒子性和波动性,解决了过去几百年的“光波”和“光粒子”之争,也让爱因斯坦成为了“旧量子论”先驱。

之所以称之为旧量子理论,是因为爱因斯坦并没有将量子论完全发掘出来,这导致了后来量子论乃至于量子力学的话语权都转移到了以玻尔为首的哥本哈根学派 在玻尔等人的新量子理论中,核外电子是以概率云的形态随机出现在原子核周围,而且不确定性原理表明我们永远无法获得核外电子的精确位置和动量,只能用概率来描述电子下一时刻可能会出现在哪个位置。

然而爱因斯坦却反感新量子理论,他始终信奉物理实在论,认为上帝并不会掷骰子,只要获得足够多的数据,就能精确预测宇宙中每个基本粒子在过去和未来所有已发生的和未发生的变化。虽然目前测量的结果都是不确定性,但是背后应该隐藏了一个我们尚未发现的变量影响测量结果,也就是隐变量理论,因此与波尔开启了世纪大战!

不过,事实证明爱因斯坦这一次确实错了,1964年,物理学家贝尔提出贝尔不等式,实验表明贝尔不等式不成立,说明不存在关于局域隐变量的物理理论可以复制量子力学的每一个预测。 目前玻尔等人的新量子理论已经成为了和相对论齐名的现代物理学支柱,而我们所处的宇宙在微观上也确实是充满着不确定性,这也表明宇宙远比我们要想象中的神秘与有趣!

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