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哦，上帝，發生了什麼事？為什麼電子的波函數在一剎那發生了這樣的巨變？原本形態優美，嚴格地符合薛定諤方程的波函數在一剎那轟然崩潰，變成了一個針尖般的小點。從數學上來說，這兩種狀態顯然是沒法互相推導的。在我們觀測電子以前，它實際上處在一種疊加態，所有關於位置的可能性疊合在一起，彌漫到整個空間中去。但是，當我們真的去「看」它的時候，電子便無法保持它這樣優雅而面面俱到的行為方式了，它被迫作出選擇，在無數種可能性中挑選一種，以一個確定的位置出現在我們面前。

奇怪，非常奇怪。為什麼我們一觀測，電子的波函數就開始坍縮了呢？

哥本哈根解釋的基本內容，全都圍繞著三大核心原理而展開。我們在前面已經說到，首先，不確定性原理限制了我們對微觀事物認識的極限，而這個極限也就是具有物理意義的一切。其次，因為存在著觀測者對於被觀測物的不可避免的擾動，現在主體和客體世界必須被理解成一個不可分割的整體。沒有一個孤立地存在於客觀世界的「事物」（being），事實上一個純粹的客觀世界是沒有的，任何事物都只有結合一個特定的觀測手段，才談得上具體意義。物件所表現出的形態，很大程度上取決於我們的觀察方法。對同一個物件來說，這些表現形態可能是互相排斥的，但必須被同時用於這個物件的描述中，也就是互補原理。

我已經可以預見到即將扔過來的臭雞蛋的數量——不過它現在還是個波函數，等一會兒才會坍縮，哈哈——然而在那些扔臭雞蛋的人中，有幾位是讓我感到十分榮幸的。事實上，哥本哈根派這下遇到真正的麻煩了，他們要面對一些強大的懷疑論者，這些人中間不少還剛剛和他們並肩戰鬥過。二十世紀物理史上最激烈，影響最大，意義最深遠的一場爭論馬上就要展開，這使得我們能夠對自然的行為和精神和-圖-書有更加深刻的理解。下一章我們就來談這場偉大的辯論——玻爾-愛因斯坦之爭。

當然，因為它太過奇特，太教常人困惑，近八十年來沒有一天它不受到來自各方面的置疑、指責、攻擊。也有一些別的解釋被紛紛提出，這裡面包括德布羅意-玻姆的隱函數理論，埃弗萊特的多重宇宙解釋，約翰泰勒的系綜解釋、Ghirardi-Rimini-Weber的「自發定域」（Spontaneous Localization），Griffiths-Omn's-GellMann-Hartle的「脫散歷史態」（Decoherent Histories, or Consistent Histories），等等，等等。我們的史話以後會逐一地去看看這些理論，但是公平地說，至今沒有一個理論能取代哥本哈根解釋的地位，也沒有人能證明哥本哈根解釋實際上「錯了」（當然，可能有人爭辯說它「不完備」）。隱函數理論曾被認為相當有希望，可惜它的勝利直到今天還仍然停留在口頭上。因此，我們的史話仍將以哥本哈根解釋為主線來敘述，對於讀者來說，他當然可以自行判斷，並得出他自己的獨特看法。

傳統的電視或者電腦螢幕，它後面都有一把電子槍，不斷地逐行把電子打到螢幕上形成畫面。對於單個電子來說，我並不知道它將出現在螢幕上的哪個點，只有概率而已。不過大量電子疊在一起，組成穩定的畫面是確定無疑的。看，就算本質是隨機性，但科學家仍然能夠造出一些有用的東西。如果你家電視畫面老是有雪花，不要懷疑到量子論頭上來，先去檢查一下天線。

我們不如敘述得更加生動活潑一些。金庸在《笑傲江湖》第二十六回裡描述了令狐冲在武當腳下與沖虛一戰，沖虛一柄長劍幻為一個個光圈，讓令狐冲眼花繚亂，看不出劍尖所在。用量ｗｗｗ•hｅｔuｂooｋ.cｏｍ.ｃｏｍ子語言說，這時候沖虛的劍已經不是一個實體，它變成許許多多的「虛劍」，在光圈裡分佈開來，每一個「虛劍尖」都代表一種可能性，它可能就是「實劍尖」所在。沖虛的劍可以為一個波函數所描述，很有可能在光圈的中心，這個波函數的強度最大，也就是說這劍最可能出現在光圈中心。現在令狐冲揮劍直入，注意，這是一次「測量行為」！好，在那瞬間沖虛劍的波函數坍縮了，又變成一柄實劍。令狐冲運氣好，它真的出現在光圈中間，於是破了此招。要是猜錯了呢？那免不了斷送一條手臂，但沖虛劍的波函數總是坍縮了，它無論如何要實實在在地出現在某處，這才能傷敵。

但是，我們還是覺得不太滿意，因為對「觀測行為」，我們似乎還沒有作出合理的解釋。一個電子以奇特的分身術穿過雙縫，它的波函數自身與自身發生了干涉，在空間中嚴格地，確定地發展。在這個階段，因為沒有進行觀測，說電子在什麼地方是沒有什麼意義的，只有它的概率在空間中展開。物理學家們常常擺弄玄虛說：「電子無處不在，而又無處在」，指的就是這個意思。然而在那以後，當我們把一塊感光屏放在它面前以測量它的位置的時候，事情突然發生了變化！電子突然按照波函數的概率分佈而隨機地作出了一個選擇，並以一個小點的形式出現在了某處。這時候，電子確定地存在於某點，自然這個點的概率變成了一百％，而別的地方的概率都變成了0。也就是說，它的波函數突然從空間中收縮，聚集到了這一個點上面，在這個點出現了強度為一的高峰。而其他地方的波函數都瞬間降為。

有些人可能覺得非常糟糕：又是不確定又是沒有因果關係，這個世界不是亂套了嗎？物理學家既然什麼都不知道，那他們還好意思呆在大學裡領薪水，或者在電視節目上欺世盜名？然而事情並沒有想像的那hetubook.com.com麼壞，雖然我們對單個電子的行為只能預測其概率，但我們都知道，當樣本數量變得非常非常大時，概率論就很有用了。我們沒法知道一個電子在螢幕上出現在什麼位置，但我們很有把握，當數以萬億記的電子穿過雙縫，它們會形成干涉圖案。這就好比保險公司沒法預測一個客戶會在什麼時候死去，但它對一個城市的總體死亡率是清楚的，所以保險公司一定是賺錢的！

在《三國演義》評話裡，有一個類似的情節。趙雲在長阪坡遇上高覽（有些說是張繡），後者使一招百鳥朝鳳，槍尖幻化為千百點，趙雲僥倖破了此招——他隨便一擋，迫使其波函數坍縮，結果正好坍縮到兩槍相遇的位置，然後高覽心慌意亂，反死於趙雲之蛇盤七探槍下，這就不多說了。

我們還是回到物理上來。這種哥本哈根解釋聽起來未免也太奇怪了，我們觀測一下，電子才變成實在，不然就是個幽靈。許多人一定覺得不可思議：當我們背過身，或者閉著眼的時候，電子一定在某個地方，只不過我們不知道而已。但正如我們指出的，假使電子真的「在」某個地方，它便只能通過一道狹縫，這就難以解釋干涉條紋。而且我們以後也會看到，實驗完全排除了這種可能。也許我們說「幽靈」太聳人聽聞，嚴格地說，電子在沒有觀測的時候什麼也不是，談論它是無意義的，只有數學可以描述——波函數！按照哥本哈根解釋，不觀測的時候，根本沒有個實在！自然也就沒有實在的電子。事實上，不存在「電子」這個東西，只存在「我們與電子之間的觀測關係」。

最後，因為我們的觀測給事物帶來各種原則上不可預測的擾動，量子世界的本質是「隨機性」。傳統觀念中的嚴格因果關係在量子世界是不存在的，必須以一種統計性的解釋來取而代之，波函數ψ就是一種統計，它的平方代表了粒子在某處出現的概率。當我們說「電子出現在x處和圖書」時，我們並不知道這個事件的「原因」是什麼，它是一個完全隨機的過程，沒有因果關係。

當然時代在進步，俺的電腦螢幕現在變成了薄薄的液晶型，那是另一回事了。

正如我們的史話在前面一再提醒各位的那樣，量子論革命的破壞力是相當驚人的。在概率解釋，不確定性原理和互補原理這三大核心原理中，前兩者摧毀了經典世界的因果性，互補原理和不確定原理又合力搗毀了世界的客觀性和實在性。新的量子圖景展現出一個前所未有的世界，它是如此奇特，難以想像，和人們的日常生活格格不入，甚至違背我們的理性本身。但是，它卻能夠解釋量子世界一切不可思議的現象。這種主流解釋被稱為量子論的「哥本哈根」解釋，它是以玻爾為首的一幫科學家做出的，他們大多數曾在哥本哈根工作過，許多是量子論本身的創立者。哥本哈根派的人物除了玻爾，自然還有海森堡、波恩、泡利、狄拉克、克萊默、約爾當，也包括後來的魏紮克和蓋莫夫等等，這個解釋一直被當作是量子論的正統，被寫進各種教科書中。

事實似乎是這樣的，當我們閉上眼睛不去看這個電子，它就不是一個實實在在的電子。它像一個幽靈一般按照波函數向四周散發開去，虛無飄渺，沒有實體，而以概率波的形態漂浮在空間中。隨著時間的演化，這種概率波嚴格地按照薛定諤波動方程的指使，聽話而確定地按照經典方式發展。這個時候，與其說它是一個電子，不如說它是一個鬼魂，一團混沌，一幅浸潤開來的水彩畫，一朵概率雲，愛麗絲夢境中那難以捉摸的柴郡貓的笑容。不管你怎麼形容都好，反正它不是一個實體，它以概率的方式擴散開來，這種概率似波動一般起伏，可以干涉和疊加，為ψ所精確描述。

你又閉上眼睛，剛剛變回原型的電子又化為概率波，向四周擴散。再睜開眼睛，它又變回粒子出現在某個地方。你測量一次，它的波函數和_圖_書就坍縮一次，隨機地決定一個新的位置。當然，這裡的隨機是嚴格按照波函數所嚴格描述的概率分佈來決定的。

至於令人迷惑的波粒二象性，那也只是量子微觀世界的奇特性質罷了。我們已經談到德布羅意方程λ＝h／p，改寫一下就是λp＝h，波長和動量的乘積等於普朗克常數h。對於微觀粒子來說，它的動量非常小，所以相應的波長便不能忽略。但對於日常事物來說，它們品質之大相比h簡直是個天文數字，所以對於生活中的一個足球，它所伴隨的德布羅意波微乎其微，根本感覺不到。我們一點都用不著擔心，在世界盃決賽中，眼看要入門的那個球會突然化為一縷波，消失得杳然無蹤。

波函數這種奇蹟般的變化，在哥本哈根派的口中被稱之為「坍縮」（collapse），每當我們試圖測量電子的位置，它那原本按照薛定諤方程演變的波函數ψ便立刻按照那個時候的概率分佈坍縮（我們記得ψ的平方就是概率），所有的可能全都在瞬間集中到某一點上。而一個實實在在的電子便大搖大擺地出現在那裡，供我們觀賞。

但是，當你一睜開眼睛，奇妙的事情發生了！所有的幻影，所有的幽靈都消失了。電子那散發開去的波函數在瞬間坍縮，它重新變成了一個實實在在的粒子，隨機地出現在某處。除了這個地方之外，一切的概率波，一切的可能性都消失了。化為一縷清風的妖怪重新凝聚成為一個白骨精，被牢牢地摁死在一個地方。電子回到了現實世界裡來，又成了大家所熟悉的經典粒子。

在電子通過雙縫前，假如我們不去測量它的位置，那麼它的波函數就按照方程發散開去，同時通過兩個縫而自我互相干涉。但要是我們試圖在兩條縫上裝個儀器以探測它究竟通過了哪條縫，在那一剎那，電子的波函數便坍縮了，電子隨機地選擇了一個縫通過。而坍縮過的波函數自然就無法再進行干涉，於是乎，干涉條紋一去不復返。