在我们宇宙的深处,量子力学揭示了微观粒子的奇妙行为。这些基本的实体,每个原子的组成部分,展现出了与宏观世界截然不同的特性,当科学家深入探究这些特性时,便遇到了爱因斯坦优雅理论的挑战。
数以十年计的研究不断推进,科学界努力解析量子理论的谜团,而一位德国的年轻学者海森堡,竟意外地提出并建立了一个相当完整的理论。这个理论以一种全新的观念震惊了世界,彻底颠覆了人们长久以来的认知。
海森堡带来的,是一组全新的物理规律。他认为,试图同时获取粒子的精确速度与位置是不可能的,因为观测这一行为本身就会改变粒子的状态。这一发现,不仅令人震惊,而且意味深远。
若无法得知粒子的确切速度与位置,那么对它未来路径的预测就变得不可能。而爱因斯坦一直坚信,宇宙中的一切都是可以预测的。海森堡的理论若成立,意味着某些事物天生就是不确定的。
对量子物理学家而言,他们所能期待的最多是基于概率的科学;而对于爱因斯坦来说,尽管量子理论在某些方面具有巨大价值,但他并不认为这是宇宙的终极真理。
爱因斯坦对量子力学的主要异议在于,某些东西似乎与现实世界不符。他无法接受的是,同样的实验在不同时间可能会导致完全不同的结果。他并不情愿地向概率的宇宙屈服,量子世界的一切似乎都让他感到不安。
如果量子力学是正确的,那么理论上就有可能出现一些非常奇特的现象。通过量子隧道效应,一个人在穿过马路时,也许有有限但可计算的概率会分散后再出现在火星,再穿越回地球。虽然等待的时间比宇宙的寿命还长,但从理论上来讲,这是可能发生的。
然而,爱因斯坦更关心的并非这些奇异的概念,而是一个更为关键的科学问题正处于风险之中。量子力学的诞生揭示了宇宙中两套完全不兼容的物理系统。一个是由爱因斯坦体系所主导的可预知的太阳系和星系世界,另一个则是量子力学所描述的微观物质世界,那里的一切只能用概率来描述。
曾经是量子理论先驱的爱因斯坦,之所以对量子理论感到反感,是因为他本质上与牛顿一样,相信一个清晰明确的世界,在那里,你可以确切地知道任何事物在任何时间和地点发生的情况。而量子力学为我们展示了一个与爱因斯坦的可预知宇宙截然不同的世界观。
爱因斯坦认为,将不可预见性从物理学中排除的最好方法是扩展他的广义相对论。他试图建立一个全新的理论,将引力——维持太阳系运行的力量——与电磁力——连接原子的力量——结合起来。
他希望通过融合这两种力量,可以解释量子力学核心的不可预见性,即那些看似随机的现象。就像掷骰子一样,尽管结果看似不可预知,但在理论上,如果你知道骰子的确一切信息,你就可以准确预测它将如何落下。
爱因斯坦追求的目标并非空想。如果他成功了,他将证明所有自然现象都建立在可预见性之上,从星辰的运动到微观世界的基本构件,量子力学的不可预见性将被彻底解决。这便是他所称的“万物理论”。然而,爱因斯坦终其一生,仍未能找到这个“万物理论”。也许,这个理论根本就不存在。尽管如此,当代物理学家们仍不会停止探索宇宙本质的步伐,宇宙中更多的秘密和隐藏的物理规律定将被揭示出来!