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沃纳·海森堡,出生于德国的维尔茨堡,自幼聪慧过人。当年,二十岁刚出头的海森堡就敢挑战量子力学泰斗玻尔,后被慧眼识英才的玻尔收为学生;24岁创立了矩阵力学;31岁获得诺贝尔物理学奖,量子力学中著名的“测不准原理”即是由海森堡提出的。所谓测不准原理,是指任何粒子的位置和动量无法同时被确定,知道了位置,动量就不确定;知道了动量,位置就不确定。

量子力学给普通人的感觉是“迷雾重重”。“观察决定状态”(波函数坍缩)和“测不准原理”可以算是量子力学中两团最令人困惑的“迷雾”。对于人类眼中的世界,海森堡曾说:“我们所观察到的并非自然本身,而是自然因为我们问问题的方法而显露出的部分。”从本质上来讲,海森堡指出来一个人类所面临的尴尬困局:我们没法在对一个物体进行观察的同时,却对这个物体毫无影响。如果观察,世界就变了;但如果不观察,我们如何知道世界是怎样的呢?

需要提醒大家的是,所谓的“测不准”,其实并非指测量方法不对或是测量技术不够先进,之所以测不准,是缘于构成物质的基本粒子的根本性质。现在我们知道,无论你用多么完美的技术手段,都不可能消除“测不准”,测不准原理是个放之四海而皆准的规律,它与测量的方法和过程无关。那么,任何东西的位置和动量都无法同时被确定,可我们在现实生活中为何没有发现或感觉不到呢?

这是因为,我们日常生活中所接触到的都是宏观的物体而非微观粒子,宏观物体的质量相对于微观粒子的质量来说太过巨大,所以“测不准”的程度微乎其微,这种效应根本无法察觉。但是,假如你要想确定一个电子的速度,那么这个电子的位置的不确定性就会变得无穷大——它会按照一定概率分布在宇宙中所有的可能的地方。所以,测不准原理颠覆了人类对现实的认知。

一百多年前,无论是普通人还是科学家,都和牛顿一样,认为我们眼中的世界所有东西的状态都是确定的——在任一瞬间、无论你是否观察或测量,任何东西都精确地处于某种确定的状态。太阳高挂或者皓月当空,怎么可能是因为人类在看它它才确定存在那里?爱因斯坦当初也极力反对量子力学中的那些观点,但最终爱因斯坦输给了玻尔和海森堡。

那么,作为我们普通人不禁要问,如果当许多人同时测量同一个东西的位置和速度时,根据量子力学,很显然结果会不尽相同,这样就导致了一个重要的问题:我们如何知道所有人观察到的是同一个东西?换言之,我们如何知道所有人共享着同一个世界而不是每个人都有一个不同的世界?

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