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【吾学漫话4】大千世界原本是这个样子吗?(3.2)

后来科学家们发现,不仅是光子,电子、质子甚至原子等微观物质都具有波粒二象性。如果像费曼所说的双缝干涉实验“包括了量子力学最深刻的奥秘”,那么波粒二象性就是量子物理最基本的原理,是整个量子理论的起点。不过“量子”并非是某种物,德国著名物理学家马克斯·普朗克用它来称谓最小的一份能量,量子也叫能量子,为了方便,人们常常用量子来指称极微观的物质。

最初人们对波粒二象性这样理解:光子或者其它微观物质具有的“波”与“粒”的性质不会同时出现,在一个条件下只能出现一种情况。但是后来科学家们发现并非这样,“波”与“粒”可以同时现身,也就是“波”与“粒”两种情况叠加在一起,被称为叠加态。2018年郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组首次用实验证实了这一点。

这就非常诡异了,打个比方:一个微小的东西既是圆形的又是方形的(圆的方),既是红色又是蓝色,这和我们的日常逻辑是相违背的,它究竟是什么?

科学是关于现象的学问,科学家们关心的是呈现出来的现象,至于现象背后的东西科学家们并不关心,甚至排斥,或许因为科学对它是无能为力的。玻尔曾说:“电子的真身,或者电子的原型?本来面目?都是毫无意义的单词,对我们来说,唯一知道的只是我们每次看到的电子是什么。我们看到电子呈现出粒子性,又看到电子呈波动性,那么当然我们就假设它是粒子和波的混合体。我们无需去关心它'本来’是什么,也无需担心大自然'本来’是什么,我只关心我们能'观测’到大自然是什么。电子又是粒子又是波,但每次我们观察它,它只展现出其中一面,这里的关键是我们'如何’观察它,而不是它'究竟’是什么。”

科学无法解决的问题并不能被抹掉,我们可以借助哲学来思考:我们观察到的“波”与“粒”是微观物质呈报出来的现象,微观物质是现象的呈报者,它本身不是现实之物。现象处于现实世界中,微观物质本身并不在现实世界中,微观物质并非现实存在。著名科学哲学家成素梅认为“微观粒子的真实状态是有限的人永远无法观察到的”,并且认为波粒二象性背后的“自在实在”类似于康德的“物自体”,我赞成这个观点。

微观物质不是现实存在,不存在于现实空间中,而是存在于某种非现实空间里,因为它可以呈报出现象来,我们把它叫做物源体(即康德所说的物自体),即它是建构现象的材料。这个非现实空间可以看做混沌空间,混沌空间充满着不能被直接感觉的东西。

这一节我们讨论了双缝实验带来的第一个疑难问题。

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