玛斯·杨所做的光波干涉实验的继续。托玛斯·杨的双缝实验大致证明了光的波动说,反驳了光的粒子说。但是在将近一百年之后,爱因斯坦对光电效应的思考又重新导向了光的粒子说。直到这时,光的粒子说和波动说还是互相竞争的理论。然而,Davisson…Germer实验却表明,光既像粒子那样活动,又像波那样活动。
见图。用格林98页图4。4。
我们关闭左缝,一个一个发射光子,只有那些通过右缝的光子可以到达障碍物后面的照相板,在那里留下一道垂直的图像。现在我们换一块新照相板,把两个缝都打开,我们会设想,上一块照相板发亮的地方,现在应该一样亮,不同之处只会是原来不发亮的地方由于接受到了一些从左缝穿过来的光子而变亮了。结果出人意料:原来不发亮的一些地方的确变亮了,然而,原来有些明亮的地方现在却变暗了。
见图。用格林101页图4。8。
也就是说,关闭左缝时原本会穿过右缝到达照相板的光子现在由于你打开了左缝就不再能够穿过右缝了。
是的,我们的确得把这些实验事实接受下来,把它们称作“粒子波”,称作“波粒二象性”。但我们能够把一样东西同时看作波和粒子吗?尽管我们早就有了粒子波的概念,尽管描述粒子波的数学并不是特别复杂,尽管量子力学比哪门学科都更加发达、严密,但这并不意味着人们理解了粒子波。
量子力学绝然无可争辩地向我们表明:当我们注意的焦点逐步收拢到微观世界的时候,对我们理解熟悉的日常世界具有本质意义的许多基本概念就不再有任何意义。结果,若要在原子和亚原子尺度上理解并说明宇宙,我们就不得不从根本上改变我们的语言和推理。
不要以为,这里说到难以理解,是我们这些量子物理的门外汉理解力太低,高智商的物理学家当然是理解的。最重要的量子物理学家之一费曼直截了当地说,世上没有人懂得量子力学。超弦物理学家格林在三十多年后引用了费曼的断言,并继续断言现在仍然没有人懂得量子力学。
物理学家难道不是满怀理解的激情,一如他们的哲学家前辈?当然。不过,物理学家的理解不得不诉诸技术性的语言,诉诸数学语言,就此而论,他们追求的理解与前辈哲学家所追求的理解是有差异的。关于自然界的精确结构和机制,物理学家当然有远高于我们的理解。其意义是:他们掌握数学物理理论,能够熟练运用数学工具,从而具有一种系统的技术性理解。但技术性理解并不能取代常识的理解。海森堡
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