戴榕菁

刚才看了两个视频，第一个是介绍2023年物理学诺贝尔奖的视频：

其中提到说阿秒（attosecond）物理学将直接挑战海森堡，我看了之后不以为然。我心说或许海森堡在某个场合曾对电子运动的不可测性做过一些评论，但那个著名的海森堡测不准原理是两个误差的乘积的形式，它说的是时间测量越精确则能量测量误差越大。但是当我看了第二个视频，一个由这次的得奖者之一的Ferenc Krausz在十个月前拍的介绍他们的阿秒实验的视频后，我开始不那么淡定了，因为在该视频的8分23秒处他说了这样的话：尽管我们看不见电子本身，但是我们可以捕捉到电子在那个几阿秒片段的踪迹，从而得知电子在那个极微小的时间片段的运动状态：

这不正是经典物理中人类研究运动的基本方式吗？：测出距离和时间，然后由距离除以时间便得到速度，速度平方与质量乘积除以2就是动能。难道阿秒物理真的可以精准测量电子的时间和能量？难道在20年前海森堡就被打破了？那么这些年来量子力学，尤其是所谓的基本粒子标准模型，怎么还是把海森堡测不准原理作为基本的物理定律呢？

作为在物理学之外用哲学来诊断物理学问题的人，对于来自物理学界的上述表述我深感困惑。

假如海森堡测不准原理果真被打破了，那么整个量子力学就又要地动山摇了，首先受冲击的将是那个作为整个量子物理的奠基石的波粒二象性----这是因为海森堡测不准原理被认为是对波粒二象性的数学反映。关于这一点如果你对具体的数学推导感兴趣，可以在网上找到从几何空间与相空间的对比来推导海森堡测不准原理的数学表达式的文章；但如果你只是对这里定性的原因感兴趣的话，你可以这样来理解海森堡测不准与波粒二象性之间的关系：当你把它当作一个粒子时，你可以比较精准地测得它的时间或位置，但因为它是一个波，所以你在那个位置或时间点上无法测得它的完整的动量或能量；但另一方面，当你把它当作一个波的时候，你可以测得它的完整的动量和能量，却无法测出它作为粒子的一个精准的位置或时间。

所以，海森堡测不准原理就是对于波粒二象性的数学反映。如果海森堡测不准原理受到挑战，那么直接冲击的就是波粒二象性。

或许有人会说，Ferenc Krausz在视频中说能测出电子运动的踪迹而不是电子本身，这应该没有违背海森堡测不准原理吧？这里就涉及到对于波粒二象性的几率解释了：海森堡测不准原理之所以会被认为是波粒二象性的数学表述是因为量子物理学家认为量子在本质上就不是确定性的，而是测不准的，相应地还搞出了所谓的哥本哈根诠释说量子的波函数只有被测量的瞬间才塌缩。。。。现在阿秒物理没有直接测量子本身而是捕捉到量子运动的精准的踪迹，这既不符合包括哥本哈根学说在内的所谓量子测量问题理论，又同时显示电子的运动从本质上根本不是随机任意的，而是有着确定的踪迹的------这就已经是将整个现有量子物理的大厦动摇得7扭8歪了。。。。

这将再一次引出那个敏感的问题：假如理论物理那么糟糕，怎么在技术领域还会取得诸如超导体技术量子计算量子通讯等那么多成就呢？答案其实既复杂又简单。复杂之处是：这里具体的原因，有待深入调查；简单之处是：如果理论物理没有那么多缺陷，技术领域的成就一定会更好！

。。。。。。

结束语

Ferenc Krausz的那段话似乎让那个已被物理学界及科普界反复批臭了论调死灰复燃了：不是电子的运动不可测而是你测的不够快。

电子的运动在本质上不可测和测得不够快是两个有着根本区别的关于电子运动的不同的哲学观。前一个论调说的是作为其状态由满足薛定谔方程的波函数来描述的（被泡利大师声称半径为0的）电子的运动是很多（直到无穷多）状态的叠加，只有被测量的那一瞬间，不论是因为波函数坍缩或退相干或其它什么假设原因才确定下来，因而它的运动在本质上是不确定的。。。。而测得不够快的论调则是说电子本身有着如同经典物理中的宏观物体那样的轨迹，人们之所以测不准它是因为测得不够快。

这两者之间的区别是本质性的。

这里提醒读者一点：宏观实验中如果能够测得几微妙的运动距离再除以那几微妙的时间所获得的速度会被认为非常接近那一点的时间导数了，也就是说会被认为是非常精确的速度值了。。。。而阿秒实验中如果能得出微妙的3次方，也就是十的负十八次方的距离，用它除以时间那几乎就是经典意义上的速度的精确值了。

去年的诺贝尔物理学奖等于说在某种意义上实锤了量子运动的非经典的叠加性。。。。而今年的诺贝尔物理学奖如果象Ferenc Krausz在那个视频的8分23秒处表述的那样表明电子运动有着可以确定捕捉的踪迹的话，那一下子就让量子运动的不确定的叠加性变得不那么实锤了。。。。至少会让人们对去年的诺贝尔奖所肯定的不存在隐含参数的结论又产生疑虑了。。。。量子力学真的完备了吗？

当然，Ferenc Krausz在一个不那么正规的视频中的只言片语还不能就被当作正式的结论。。。。假如（这里只做假想）他明天再做一个视频说他在之前的视频中没说清楚因而引起误解的话，那么一切就又回到从前。。。。

目前来说，现有的官方量子理论对于量子纠缠现象的解释看上去还是蛮说得通的，而且光的很多特征似乎都必须用波粒二象性来解释。。。。比如光的颜色可以用光波的频率来解释，而光电效应可以用光的粒子性来解释等等。。。。

但另一方面，如果Ferenc Krausz在那个视频的8分23秒处所说的确实可以明确无误地翻译成阿秒实验可以精准地捕捉到电子在几阿秒中的运动轨迹的话，那么毫无疑问地直接冲击了海森堡测不准原理。。。。至于被认为与海森堡测不准原理密切相关的波粒二象性嘛，虽然如上所述仍然受到光的特性以及量子纠缠等实验的强有力的支持，但人们至少应该重新思考：这背后到底还有什么大大的名堂？