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1.1 上帝掷骰子吗
关于大自然的真实面貌是什么?两位20世纪伟大的物理巨擘有过这样一段经典的对白:
爱因斯坦:“亲爱的,上帝不掷骰子!”
玻尔:“爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做!”
图1.1 神奇的不确定性
爱因斯坦维护决定论,否定不确定性,认为上帝是不掷骰子的。物理定律应该简单明确:A导致B,B导致C,C导致D,环环相扣,即使过程再复杂,每一件事都有来龙去脉,而不依赖什么随机性。
然而,在量子的微观世界里,事情就变得很神奇了!量子力学的关键是概率和随机性。概率就是这么无缘无故,随机就是这么无因无果。量子力学认为,宇宙万物都是由受到概率所规范的原子以及亚原子粒子所组成的。所有粒子似乎并不喜欢被束缚在单一的位置或者沿着某一条轨道运动。比如电子,你不能问:“电子在哪里?”你就只能问:“如果我在这个地方观察某个电子,那么它在这里的概率是多少?”你能够用量子力学的方程式非常准确地计算出电子落在各处的概率。既然世界上所有的东西都是由原子或亚原子这样的粒子所组成,所以量子定律不仅能够解释微小的事物,也能够解释现实世界的一切。大自然遵循的是概率统计规律。