爱因斯坦错了上帝真的掷骰子版权所有 © 高山
我想知道上帝的思想，其余的都是细枝末节。 —爱因斯坦
目录致谢 6 箭之谜 12 注释 115 致谢本书的内容源于我多年思索所获得的点滴发现。在此过程中，我得益于与其他物理学家的讨论而使自己的思想愈加清晰和严谨，他们是：Samuel Braunstein（University of York），曹则贤（中科院物理所），Bernard d'Espagnat（University of Paris），Alwyn van der Merwe（University of Denver），Philip Pearle（Hamilton College），Roger Penrose（University of Cambridge），Abner Shimony（Boston University），Antoine Suarez（Center for Quantum Philosophy，Zurich）。在此对这些研究者的帮助深表感谢。同时，我要感谢我的父母高庆峰先生和赵丽华女士对我的悉心抚育和谆谆教诲，并感谢我的妻子刘慧霞女士在本书完成过程中对我无微不至的关心和支持。还要谢谢我可爱的小女儿睿琦。她总是充满好奇，常常问一些关于这个世界的天真问题。这些问题让我不断反思我们关于宇宙的常识图景。她正是童年的我！ 序我们生活在经典世界中。然而，在它下面却是一个幽灵般的原子世界。每个人都知道物质由原子组成，但是没有人知道原子什么样，它们如何运动。原子根本不像小球，例如，单个原子可以同时通过两条缝，而小球却不行。更为惊人的是，我们实际上也不知道小球如何运动。它们看起来是连续运动的，但这只是一个假象。即使最伟大的科学家牛顿和爱因斯坦也为这一假象所迷惑。那么，原子和小球究竟是怎样运动的呢？ 本书将揭示自然的一个最深邃的奥秘，那就是：宇宙中的每个物体，无论它是原子还是小球，甚或巨大的星体，都在不停地以一种随机的非连续的方式跳跃。用一句著名的隐喻来表达就是：上帝真的掷骰子。尽管这一奇异的宇宙图像令人难以置信，它却是真实的。发现运动不是连续的而是非连续和随机的，正如发现地球在运动而非绝对静止一样，将导致我们世界观的一次深远的变革。现在，我们终于可以走出柏拉图的洞穴，瞥见真实世界的阳光。自然原来如此奇妙！ 发现之旅同样充满惊奇。童年时代，那缀满夜空的繁星为何不落对我来说一直是个谜。我有一种强烈的渴望，想知道为什么。后来我在课本里找到了答案，它改变了我心中的宇宙图像。大学时代，我为原子世界的神秘所深深吸引。下述事实尤其令我困惑，即原子的行星图像被证明是完全错误的；原子中的电子不可能像地球绕太阳公转一样围绕原子核旋转，否则它将瞬间辐射掉能量而掉入核中，而由原子组成的我的身体也将在刹那间瓦解。那么，电子是如何运动的呢？它一定存在于原子之中，它一定在那里以某种方式运动。但更令我困惑的是：教科书里竟没有给出电子的运动图像！在1987年8月22日的日记中我写道：“难道我们没有办法把原子过程当作直接在时间、空间中进行的过程来描述!?”那一年我16岁。我不得不自己去寻找答案，从此便踏上了“追踪”原子幽灵的探险之旅。那旅程是孤独的，但却充溢着发现的快乐。 为了探究电子如何在原子中运动，我来到中国科学院电子学研究所继续我的研究生学习。但如所预料，那里也没有人能给我一些提示。我几乎每天都在思索电子那难以捉摸的运动图像。如果小球的确连续地运动，那么电子和原子似乎也应当以相同的方式运动。毕竟小球是由原子组成的。但是，如果电子在原子中连续地运动，它将很快落入核中，而这一“悲剧”并未发生。这是一个进退维谷。我找到一些可能的解决办法，但很快就证明是不可行的。 这个运动之谜一直困扰着我，折磨着我。日复一日，我渐渐开始怀疑连续运动的真实性，但我始终坚信微观粒子一定以某种方式在运动。终于在1993年10月12日的清晨，我经历了一次顿悟。在那一刻，我感到自己的身体伸展遍布至整个空间，和宇宙成为一个整体。“我”消失了，一幅清晰的图像显现出来：一个粒子在随机地、非连续地跳跃。它不是惰性的而是活跃的；粒子完全是自主地运动。上帝告诉我它在原子世界中掷骰子。我最终在灵感的帮助下摆脱了连续运动思想的最牢固的桎梏，从而窥见了运动的真实图像。事后看来，这一结果在逻辑上似乎非常自然。由于粒子（如电子）无法连续地运动，它一定是非连续地运动。连续运动唯一性的偏见是多么根深蒂固啊！ 如果原子以非连续的方式运动，那么它们可以轻易地同时通过两条缝。但是，为什么小球似乎以相反的方式运动呢？还有，究竟为什么上帝要掷骰子呢？我又为这些新的谜团所困扰。然而，没有研究所或大学愿意支持对这些“古怪”问题感兴趣的研究者。于是，我决定成为一名独立的研究科学家，或者更确切地说，以理解宇宙为终极目标的自然哲学家。生活并不容易，但我从未放弃我的研究，从未停止对宇宙之谜的思考。它们已经成为我生活的主题。好奇心继而转变为责任感；我一定要理解上帝的思想，我一定让所有人都看见真理之光。 随着时间的推移，随机非连续运动的图像在我的头脑中变得愈加清晰。当我在2001年6月的一个午后散步时，灵感的火花再次照亮我孤独的探险之路。我突然意识到运动实际上没有原因，因此它一定是本质上随机的，即上帝必然掷骰子。例如，小球的常见的惯性运动事实上已经显示它也在随机地、非连续地跳跃，正如原子一样。这是一个重大的新发现。也许通往真理的道路总是迂回曲折的，而这正是为了让惊奇隐藏在转弯处等待坚定的探索者。上帝也在经典世界中掷骰子；它实际上和整个宇宙都在玩骰子。一幅多么和谐的世界图景啊！ 我只是想知道一个天真问题的答案，我只是不停地思考。但那探究完全改变了我的生活。它决定了我的生活方式，并最终将我引向作为终极实在的上帝。正如Trinity在电影《黑客帝国》中所说，“正是问题将你引向这里。。。答案就在那，尼奥，它在寻找你，如果你想让它这么做它将会找到你。” 真理是简单的。但如果用平常的语言来解释，它将变得有点复杂以至于需要写一本小书。没有方程，没有专业术语。这里只有一幅清晰而令人惊奇的宇宙图像。它是每个人都可以理解的。尤其是，阅读本书不需要任何量子物理的知识。事实上，它将引领你沿着一条逻辑道路从熟悉的经典世界步入到不可思议的原子世界。最后，你将对谜一般的量子有更直观、更深入的理解，甚至会超过它的发现者们。最终的真理将是简单的、易理解的。 生命是短暂的。每个人都不过是宇宙中的一粒微尘。然而，上帝给了我们精神，我们因此可以知道并理解它的思想。最大的幸福莫过于此。正如伟大的圣人孔子所言，“朝闻道，夕死可也。”我衷心希望本书不仅让你对这个神秘的世界有更多了解，而且也会为你的人生增添色彩。
高山 北京龙泽苑 2007年10月 |