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《自然》发文:一百多年过去了,物理学家对量子力学仍存在分歧

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去年,德国北海小岛赫尔戈兰岛上,聚集了1100多位世界顶级物理学家。

他们不是来度假的。

他们来这里,是为了纪念一个让人类既骄傲又尴尬的百年纪念日——量子力学诞生100周年。

骄傲的是:量子力学给了我们激光、LED灯、MRI扫描仪、手机里的晶体管,现代文明的半壁江山。

尴尬的是:直到今天,没人真正知道量子力学到底在描述什么。

你以为这是开玩笑?并没有。

根据《自然》杂志刚刚公布的调查结果显示:这1100多位顶级物理学家对"量子世界到底是什么样"这个根本问题,意见分歧得一塌糊涂。

这就像一群建筑师盖了100年的房子,个个技艺精湛,但至今还在争论"砖头到底是什么做的"。

"Shut up and calculate!"

这句话在物理学界无人不知。

翻译过来就是:"别问为什么,算就完了!"

听起来很霸气?其实透着无奈。

这背后的潜台词是:我们的公式很管用,但我们真不知道自己在算什么。

故事要从20世纪初说起。

那时候,科学家们信心满满地以为,牛顿的经典物理学已经把宇宙解释得七七八八了。剩下的工作,无非是在小数点后面多加几位数字。

但电子和光子不配合。

这些微观粒子的行为,彻底颠覆了科学家的三观:它们既是粒子,又是波;它们可以同时出现在多个位置;它们可以拥有多种不同的速度和能量状态。

这不是科幻小说,这是实验室里反复验证的事实。

1925年,奥地利物理学家薛定谔和德国的海森堡,被逼无奈,发明了一套"概率数学工具"来描述这种"见鬼"的现象。

这套工具叫"波函数"。

它能准确预测粒子的测量结果,但没人知道在测量之前,粒子到底在干什么。

就像你有一个魔法计算器,输入问题就能得到正确答案,但你完全不知道这个计算器内部是怎么工作的。

更要命的是:这个"魔法计算器"造就了现代科技文明。

最能说明量子世界有多诡异的,莫过于那只著名的"薛定谔的猫"。

故事是这样的:

把一只猫关在盒子里,盒子里有一个毒气装置,这个装置由一个放射性原子控制。如果原子衰变,装置就释放毒气,猫死;如果不衰变,猫活。

按照量子力学,在你打开盒子观察之前,那个原子处于"既衰变又不衰变"的叠加状态。

那么问题来了:猫是活着还是死了?

哥本哈根学派(目前最主流的量子理论解释)说:猫既活着又死了,直到你打开盒子。

听起来很荒谬?

但这就是量子世界的基本逻辑:观察行为本身,决定了现实。

在经典世界里,无论你看不看,苹果就在桌子上。但在量子世界里,在你"看"之前,粒子可能同时在所有可能的位置上。

巴西物理哲学家德西奥·克劳斯在接受《自然》调查时说:"哥本哈根解释是我们目前拥有的最简单的理论。"

"尽管它有问题,比如无法解释为什么测量会产生这种效果,但其他替代理论'呈现出的问题,在我看来更糟糕'。"

这话翻译过来就是:我们选择这个解释,不是因为它完美,而是因为其他解释更不靠谱。

但不是所有物理学家都买哥本哈根学派的账。

《自然》调查显示,15%的物理学家支持"多世界诠释",也就是我们常说的"平行宇宙理论"。

这个理论更疯狂:

波函数根本不会"坍缩",而是会"分叉"成无数个平行宇宙。

当你测量一个粒子的位置时,你得到的只是"你这个宇宙"里的结果。但在其他无数个平行宇宙里,这个粒子出现在所有其他可能的位置上。

简单说:每次量子测量,都会创造出无数个平行世界。

美国理论物理学家肖恩·卡罗尔在调查中说:"这需要我们对世界的直觉进行戏剧性的重新调整,但在我看来,这正是我们应该从一个关于现实的基础理论中期待的。"

听起来很酷?

但想想看:这意味着此时此刻,有无数个"你"在无数个平行宇宙里,做着无数种不同的选择。

有个宇宙里的你正在看这篇文章,有个宇宙里的你在睡觉,还有个宇宙里的你可能根本不存在。

这不是科幻,这是15%顶级物理学家认真相信的科学理论。

调查还问了一个更根本的问题:

量子世界和经典世界之间,有明确的分界线吗?

结果让人哭笑不得:45%的物理学家说有,45%的物理学家说没有。

完美的平手。

这意味着什么?

这意味着科学家们连"微观的奇怪规则是否适用于宏观世界"这个基本问题都没达成共识。

有人认为,当粒子数量足够多、物体足够大时,量子效应就会消失,经典物理学重新占主导地位。

但也有人认为,整个宇宙都遵循量子规则,只是我们在宏观尺度上看不出来而已。

这就像一群医生围着病人,一半人说"病症只在左半身",另一半人说"全身都有问题"。

调查中最有趣的一个数据是:

只有24%的物理学家确信他们选择的量子诠释是正确的。

换句话说:76%的顶级物理学家对自己支持的理论都没有十足把握。

更有趣的是:75%的人相信,量子力学总有一天会被更全面的理论取代。

这是什么概念?

这相当于一群厨师,个个都会做菜,菜品也很受欢迎,但四分之三的人都承认:"我其实不太清楚自己为什么要放这些调料,估计以后会有更好的菜谱出现。"

而另外25%坚持认为量子力学就是终极真理的物理学家,可能也没那么自信。毕竟,在他们当中,对于量子世界的基本问题,依然存在巨大分歧。

这种状况,在科学史上极为罕见。

通常,一个成熟的科学理论会逐渐形成共识。但量子力学不一样,它越发展,争议反而越大。

就像爱因斯坦当年说的那句名言:"上帝不会掷骰子。"

但玻尔回怼得更经典:"不要告诉上帝该怎么做!"

这场争论从1920年代开始,一直持续到今天。

而且看起来,短期内不会有结果。

也许,这正是量子力学最迷人的地方:它让我们造出了改变世界的技术,却始终保持着神秘感。

它提醒我们:人类的理解力是有边界的,宇宙比我们想象的要深邃得多。

当1100位顶级物理学家聚集在赫尔戈兰岛上,为量子力学百年庆生时,他们庆祝的不仅是一个理论的成功,更是人类面对未知时的那份谦逊与好奇。

也许,"不知道"本身,就是最诚实的答案。

(参考信息:DOI:10.1038/d41586-025-02342-y,www.nature.com/articles/d41586-025-02342-y)

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