愛因斯坦為啥說“上帝不會擲骰子”，想表達(dá)什么意思，對還是錯(cuò)？

先說結(jié)論：愛因斯坦說這話想表達(dá)的就是，任何事物發(fā)展變化都是有規(guī)律的。

“上帝不會擲骰子”中的上帝，愛因斯坦實(shí)際上指的是自然規(guī)律。因?yàn)閻垡蛩固挂恢狈磳θ烁窕纳系郏簿褪沁@個(gè)世界沒有一個(gè)指手畫腳的上帝，物化的上帝就是規(guī)律。規(guī)律是不會亂來的，任何人和事物都不能違背自然規(guī)律。這就是愛因斯坦說這句話的潛臺詞。

愛因斯坦這句話是在一次科學(xué)峰會上，針對哥本哈根詮釋來說的。

何謂哥本哈根詮釋？

簡單地說，就是上世紀(jì)二三十年代，一些量子力學(xué)的研究者們，發(fā)現(xiàn)了量子世界有很多與經(jīng)典宏觀世界不一樣的奇異特性，如：無法精準(zhǔn)測量微觀粒子的動量和位置，也就是所謂不確定性原理；一個(gè)系統(tǒng)的量子態(tài)可以用波函數(shù)來描述，但這只是概率描述，觀測會導(dǎo)致波函數(shù)坍縮；粒子具有波粒二象性，但不能同時(shí)展現(xiàn)兩種行為；量子糾纏的超距瞬時(shí)作用等等。

在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了一系列量子力學(xué)理論，促進(jìn)了量子力學(xué)的飛速發(fā)展。創(chuàng)立這些理論的大師主要有波爾、海森堡、波恩、泡利等，這些有著共同理念和志向的科學(xué)家，聚集在在丹麥?zhǔn)锥几绫竟髮W(xué)討論和研究，形成了一個(gè)學(xué)派，人們后來就把這個(gè)學(xué)派叫做哥本哈根派，而把他們提出的量子力學(xué)理論叫做哥本哈根詮釋。

愛因斯坦代表的經(jīng)典學(xué)派與哥本哈根派的爭論

在當(dāng)時(shí)，哥本哈根詮釋違背了經(jīng)典理論和人們平常觀測到的一些常識，因此不但民間理解不了，就連一些著名的科學(xué)家也無法接受，愛因斯坦和薛定諤就是這些物理學(xué)家們的代表。

愛因斯坦和薛定諤都是量子力學(xué)的創(chuàng)始人，愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)大獎(jiǎng)的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn)》，就是量子力學(xué)開創(chuàng)性的一個(gè)理論。這篇論文論證了光具有粒子性又具有波動性，揭示了固體受光照射發(fā)射電子的光電效應(yīng)，以及麥克斯韋場的連續(xù)性與粒子分離性之間的矛盾，在此基礎(chǔ)上，提出了光量子假說。

愛因斯坦的光量子學(xué)說，支持了普朗克的能量量子化理論，成為量子理論發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。

而薛定諤同樣是重要的量子力學(xué)奠基人。他建立了波動力學(xué)和薛定諤方程，是量子力學(xué)中描述微觀粒子運(yùn)動狀態(tài)的基本理論。由此，薛定諤在量子力學(xué)中的地位相當(dāng)牛頓運(yùn)動定律在經(jīng)典力學(xué)里的地位。

愛因斯坦就是針對哥本哈根詮釋提出“上帝不會擲骰子”的。他認(rèn)為，之所以現(xiàn)在無法精準(zhǔn)測量和預(yù)測微觀粒子的一些運(yùn)動狀態(tài)，是因?yàn)槠渲杏幸恍╇[藏著的“隱變量”還沒有被發(fā)現(xiàn)，因此，這些理論是不完備的。通俗地說，就是愛因斯坦認(rèn)為，量子理論還是一個(gè)不完備的半拉子理論，還有許多深層次規(guī)律沒有揭示出來，所以才會有一些奇異現(xiàn)象無法解釋。

由此，“上帝不會擲骰子”的意思就很明確了，就是說規(guī)律這個(gè)“上帝”不會隨機(jī)亂點(diǎn)鴛鴦譜，微觀世界的一些現(xiàn)象也有其遵從的自然客觀規(guī)律，只要找到還沒有弄清楚的那些“隱變量”，這些奇異現(xiàn)象就會變得可以理解和預(yù)見了。

薛定諤的貓

作為愛因斯坦的同盟軍，薛定諤弄了個(gè)“薛定諤的貓”思維實(shí)驗(yàn)，想以此來諷刺哥本哈根詮釋的荒謬。這個(gè)著名的“貓”實(shí)驗(yàn)大致意思是：將一只可憐的貓關(guān)在一個(gè)密閉的盒子里，人們看不到它。而在盒子里有一個(gè)裝著毒氣的玻璃瓶，這瓶毒氣上面懸著一個(gè)鐵錘，這個(gè)鐵錘受某放射性元素的開關(guān)制約。當(dāng)放射性元素發(fā)射出粒子，就會啟動開關(guān)鐵錘落下砸碎毒氣瓶，貓就必死無疑。

但放射性元素各有50%機(jī)會放出或不放出粒子，于是，盒子里的貓是死是活人們是不知道的，只有打開盒子才能夠看到，貓或者死了，或者活著。這是人們的一般常識，只有打開盒子，才知道貓的死活。

而哥本哈根派認(rèn)為，如果在微觀世界，沒有打開盒子前，貓是處于死和活的疊加態(tài)（波函數(shù)概率），只有打開盒子那一瞬間，才決定了貓的死活，也就是所謂波函數(shù)坍塌，量子回歸本征態(tài)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)爭論的焦點(diǎn)是，貓是在沒有打開前就已經(jīng)決定了死活，還是打開盒子那一瞬間才決定了死活。經(jīng)典物理學(xué)派認(rèn)為這只貓?jiān)跊]打開盒子前，早就生死已定，這是基本常識；而哥本哈根派則認(rèn)為，沒打開盒子，貓?zhí)幱谟炙烙只畹臓顟B(tài)，只有打開盒子才決定了貓的生死，這是微觀粒子的特性。

哥本哈根派認(rèn)為，這只貓實(shí)驗(yàn)的根本錯(cuò)誤在于，人們用宏觀世界的常識來判斷微觀世界的特性。

貝爾不等式讓爭論告一段落

經(jīng)典物理學(xué)派與哥本哈根派雙方的論戰(zhàn)，理論很復(fù)雜，深奧而專業(yè)性強(qiáng)，超出了科普范圍，這里就不細(xì)表了。反正是他們誰也沒有說服誰，爭論了幾十年，一直到愛因斯坦1955年逝世，也沒有爭出個(gè)子丑寅卯。

那么量子力學(xué)到底是不是一個(gè)完備的理論，是否需要額外隱藏的變量來解釋？一直到1964年，英國物理學(xué)家約翰·斯圖爾特·貝爾發(fā)表了裁決性的“貝爾不等式”，這些爭論才告一段落。這個(gè)貝爾不等式證明了定域性隱變量是不存在的，由此支持了哥本哈根詮釋，從此哥本哈根詮釋成為量子力學(xué)的正統(tǒng)理論，也宣告了愛因斯坦、薛定諤等的想法是錯(cuò)誤的。

不過，這時(shí)薛定諤也于1961年去世了，不知道他們二位如果泉下有知，會不會服氣?；蛟S還會不服，因?yàn)檫@個(gè)貝爾不等式只是證明了定域性隱變數(shù)不可能存在，非定域性隱變數(shù)詮釋依然沒有被推翻。有意思的是，貝爾開始做這個(gè)不等式時(shí)，是為了證明隱變數(shù)的存在，因?yàn)樗С謵垡蛩固箓兊睦碚摗?/p>

但科學(xué)不是憑個(gè)人想象或喜好可以隨意改變的，貝爾愿賭服輸，得到了與自己期望相反的結(jié)論。這就是科學(xué)精神。

貝爾不等式列出來很簡單（見上圖），但論證的過程很復(fù)雜，貝爾從醞釀到提出論文，花費(fèi)了幾年時(shí)間，才形成的一個(gè)定理。該定理的主要內(nèi)容，是在定域性和實(shí)在性的雙重假設(shè)下，對于兩個(gè)分隔的粒子同時(shí)被測量時(shí)其結(jié)果的可能關(guān)聯(lián)程度，建立了一個(gè)嚴(yán)格的限制。

這個(gè)理論論證邏輯性很強(qiáng)，得到了科學(xué)界的普遍認(rèn)同，因此才能夠成為量子力學(xué)大爭論的判決書。貝爾不等式其中深奧的數(shù)理論證過程，我這個(gè)半瓶子醋就不賣弄了。

上帝到底會“擲骰子”嗎？

總之，愛因斯坦在與哥本哈根派的論戰(zhàn)中，暫時(shí)輸了，也就是說，在量子世界似乎真的存在著“上帝擲骰子”現(xiàn)象，也就是隨機(jī)性概率性很大。這也是一些人認(rèn)為量子有意識，從而把量子力學(xué)引向玄學(xué)、神學(xué)的原因。

但是，在宏觀世界，“上帝不會擲骰子”的結(jié)論是正確的，規(guī)律主導(dǎo)著一切?？茖W(xué)就是科學(xué)，我相信隨著研究的深入，量子力學(xué)一定會發(fā)現(xiàn)更多深層次的機(jī)制。非定域性隱變量到底存不存在呢？愛因斯坦在這個(gè)爭論中還有沒有翻盤的機(jī)會呢？還需拭目以待。

這就是所謂“上帝不會擲骰子”的來龍去脈，不知道說清楚了沒有，歡迎討論，感謝閱讀。

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