物理学是人类最重要的学科之一。17世纪,伽利略和牛顿的经典物理学为我们构建了成熟的科学大厦,也为后来的第一次和第二次工业革命奠定了理论基础。人类科技发展迅速!
然而,19世纪末,经典物理学迎来了两朵乌云,一朵是黑体辐射实验,一朵是迈克尔逊·莫雷实验。当时科学家无法用经典物理学解释黑体辐射造成的紫外线灾难。1900年,德国物理学家普朗克从量子化的角度提出了普朗克黑体辐射公式。至此,能量子的概念被启动。
之后,爱因斯坦受到启发提出了“光量子假说”,认为光具有粒子性和波动性,解决了几百年来光波和光粒子之争,使爱因斯坦成为“旧量子论”的先驱。
之所以叫旧量子论,是因为爱因斯坦没有完全发现量子论,导致后来量子论乃至量子力学的话语权转移到了以玻尔为首的哥本哈根学派。在玻尔的新量子理论中,核外电子以概率云的形式随机出现在原子核周围,测不准原理表明我们永远无法得到核外电子的确切位置和动量,只能用概率来描述电子下一刻可能出现的位置。
然而,爱因斯坦讨厌新的量子理论。他一直相信物理实在论,相信上帝不能掷骰子。只要他得到足够的数据,他就能准确预测宇宙中每个基本粒子过去和未来的所有变化。虽然现在的测量结果都是不确定的,但是应该有一个我们还没有发现的影响测量结果的隐变量,那就是隐变量理论,于是和玻尔展开了世纪大战!
然而事实证明,爱因斯坦这次真的错了。1964年,物理学家贝尔提出贝尔不等式,实验表明贝尔不等式不成立,说明没有关于局域隐变量的物理理论可以复制量子力学的每一个预言。目前玻尔的新量子论已经成为与相对论齐名的现代物理学的支柱,而我们所处的宇宙在微观层面上确实充满了不确定性,这也说明宇宙远比我们想象的要神秘有趣!