其实爱因斯坦认为量子力学还“不完备”,并非全盘否定量子力学。爱因斯坦学派认为微观粒子观察前是确定的,观察时是确定的,观察后也是确定的,哥本哈根学派认为微观粒子观察前是不确定,观察时确定,观察后也是不确定,是观察行为本身让微观粒子确定。
爱因斯坦这一派认为:我们的世界无论是微观还是宏观,都应该是确定的,只是我们的理论还不够完善,才造成了微观世界看起来不确定而已,当理论完备后,微观世界也会变得确定。基于这个观点爱因斯坦开始了他对“哥本哈根学派”的第一次攻击:光子箱思想实验。
这个实验主要是反对哥本哈根学派的“测不准原理”,这个原理如果你没看之前的文章我再简单说明下,就是说你无法同时精确测量出一个粒子的“速度”和“位置”,这里重点在于“同时”,换言之你可以先精确测量出速度,再精确测量出位置,这是没问题的。
这里我要强调的是,哥本哈根学派的“测不准原理”并不仅仅说“位置”和“速度”的关系,也阐述了“时间”和“能量”的关系,换言之哥本哈根学派也认为:微观粒子的“时间”和“能量”也不能同时确定。所以只要反驳了“时间”和“能量”的测不准原理,其余也就不攻自破了,基于此爱因斯坦正式开始发力。
光子箱实验是啥呢?其实就是说把一个箱子里面有光子,箱子下面放一个弹簧秤用于测量光子箱的质量变化,箱子上面有一个小门可以开关,每次开一次可以确保一个光子出来,出来后就把门马上关上,如下图所示。
由于我们可以控制小门的开与关的时间间隔,所以可以确保光子出来前和出来后的“时间间隔”能测量准确,由于光子跑出来了一个,光子箱的质量就会减少,弹簧秤也能测量出来,所以“质量变化量”也测量精确了,根据狭义相对论的质能方程E=M*c*c,“质量变化量”测量出来了,带入质能方程就可以算出“能量的变化量”,所以得出结论:“时间间隔”和“能量变化”同时精确。
这是爱因斯坦在第六届索尔维会议上提出的思想实验,据说当时爱因斯坦一提出这个实验,哥本哈根学派的“波尔”面色大变,一时之间呼吸紧促。换言之爱因斯坦这波“波动拳”的确是打重了“哥本哈根学派”的要害。
不过经过一晚上的思考,波尔终于在第二天进行还击,波尔说这个实验的确可以测准“能量的变化”,但是当光子跑出箱子的过程中,弹簧秤会轻微向上移动,因为箱子质量变轻了,由于箱子向上移动,根据广义相对论里的“引力红移”,箱子处于不均匀的引力场中会导致箱子里的时间记录不准确,所以箱子上的小门从开到关的时间并不等于光子跑出去的时间,也就是“能量变化”测准了,“时间间隔”没测准。
“哥本哈根学派 ”认为粒子的速度和位置无法同时测量,但是爱因斯坦认为粒子的“时间间隔”和“能量变化 可以同时测量。
爱因斯坦这一派认为:我们的世界无论是微观还是宏观,都应该是确定的,只是我们的理论还不够完善,才造成了微观世界看起来不确定而已,当理论完备后,微观世界也会变得确定。基于这个观点爱因斯坦开始了他对“哥本哈根学派”的第一次攻击:光子箱思想实验。 这个实验主要是反对哥本哈根学派的“测不准原理” 。
爱因斯坦认为的相对论,从理论之上,让哥本哈根学派得到了无法给出确定的描述。
哥本哈根学派首位:波尔和海森堡
哥本哈根学派的主要观点:物质波是一种概率波
爱因斯坦,普朗克,德布罗意几位量子力学上的大家都对这一观点表示强烈反对,他们认为物质波(实物粒子既是粒子也是波)反应的是物质的基本规律,而不是一种数学概念(如果说是概率波那就变成一种数学抽象了);
爱因斯坦对此说过的一句话是“上帝不会摇骰子”,而波尔则反驳道“你不要教上帝摇骰子”
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