夸克与美洲豹 作者:[美]盖尔曼-第29部分
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的、经典的框架所替代，但在这个框架里有非常之多的“隐变量”（hiddenvariables）。这些变量可以想像成是一些看不见的苍蝇，在宇宙各处嗡嗡地飞来飞去，近乎随机地与基本粒子相互作用，并影响基本粒子的行为。只要这些苍蝇不能被探察到，理论物理学家们能做出的预言，最多也只是对苍蝇的运动作出平均的统计。但这些看不见的苍蝇可以引起无法预言的涨落，而这些涨落又造成了不确定性。希望在于这些不确定性能以某种方式与量子力学相适应，从而使这种图式的预言与量子力学的预言相一致，而我们知道，后者的预言得到了众多观测的证实。玻姆和爱因斯坦
我知道有一位理论物理学家至少在一段时间内，在下述两种情况下犹豫不决：一方面相信量子力学，另一方面又想也许可以用一种像“隐变量”之类的东西替代量子力学。这位物理学家就是戴维·玻姆（David Bohm），他用毕生的精力试图了解量子力学的意义。
1951 年，当我刚拿到博士学位并在普林斯顿高级研究所做博士后的时候，戴维是普林斯顿大学的助理教授。我们俩都是单身汉，常常在傍晚绕着普林斯顿散步，并讨论物理学的问题。戴维告诉我，他作为一个马克思主义者很难相信量子力学（马克思主义者倾向于认为他们的理论是完全决定论的）。既然量子力学取得了巨大的成功，而且又不与任何观测相矛盾，他曾经试图承认量子力学在哲学上终究是可以接受的。在试图让量子力学与他的马克思主义信仰相协调时，他曾就量子理论写过一本基础教科书，强调诠释问题。当这本书快出版时，戴维焦急地想把有关章节拿给爱因斯坦看，看他能否说服这个伟人的反对意见。戴维请我安排一次会见。我回答说，我不合适做这件事，因为我跟爱因斯坦很不熟悉，但我可以和杜卡斯（Dukas）小姐谈一下，她是爱因斯坦的秘书，虽然很难对付，但是看她能做点什么。
过了一两天后，当我遇见戴维时我告诉他，我正在为约会努力，但他激动地打断我的话，说约会完全不必要了。他的书已经出版了，而且爱因斯坦已经读过了，并打电话告诉戴维说在所有反对他的论著中，戴维的书是他见过的最好的礼物，并且说他们应该在一起共同讨论一下。当我再次见到戴维时，当然急于想知道他们的谈话情况，因此我问了他。他似乎很腼腆地对我说：“他和我作了详谈。我要回到写书以前的我。”从那以后大约40 年，戴维试图对量子力学作再次详细阐述和诠释，以消除他的疑惑。最近，我非常伤心地得知他去世了。EPRB 试验
多年以前，戴维·玻姆建议用一个改变了的和更实际的试验，代替爱因斯坦、玻多尔斯基和罗森的假想的“完备性”实验（这个实验这儿不再多说）。玻姆的实验（又称EPRB 试验，以纪念这4 位物理学家）涉及一个粒子衰变为两个光子。假设这个粒子静止，也没有内部的“自旋”（internal“spin”），然后，两个光子向相反方向运动，它们有相同的能量和同样的偏振。如果一个光子是左圆偏振的（向左旋转），另一个也必将如此；同样，如果一个光子是右圆偏振的（向右旋转），那另一个也将如此。更有甚者，如果一个光子沿一特定轴的平面偏振（即电场沿这个轴振荡），那另一个光子也必然如此。
假定光子在进入探测器以前不受任何干扰，进入探测器后如果测出一个光子的圆偏振，那么另一个光子的偏振就确定了——相同。类似地，如果测出一个光子的平面偏振，那么另一个光子的偏振也就确定下来——仍然相同。爱因斯坦的完备性应该意味着：能够对第二个光子的圆偏振和平面偏振这两者都给出确定的值。但是，一个光子的圆偏振和平面偏振不可能同时给出精确的值（正像一个粒子的位置和动量也不可能同时精确给出一样）。因此，按量子力学的观点，完备性的要求在这种情形也仍然不合理，如爱因斯坦和他的同事当年讨论的结果一样。这两个测量，一个是圆偏振，另一个是平面偏振，是两个可供选择的测量；它们出现在不同的历史分枝上，我们没有理由期望同时考虑两者的结果。EPRB 和隐变量的可选择性
以后，约翰·贝尔（John Bell）的理论研究揭示出，用某些测量两个光子偏振的方法，EPRB 实验的装置可以用来区分量子力学和假定的隐变量理论。贝尔的定理（也称贝尔不等式）涉及到一个特殊的量，这个量可以给出两个光子偏振间的相关性。在量子力学里，这个量可以测出它的值，但经典隐变量理论却不容许。
贝尔的书出版以后，各个小组的实验物理学家都开始做EPRB 实验。大家都急切地等待结果，不过实际上所有的物理学家都一直断定量子力学是正确的，因为它已被许多事实所证实。人们可以料到，当世界上所有对这个实验感兴趣的人听到实验结果后，会轻松地叹一口气，然后又像往日那样生活下去。但是出现了意料之外的情况，有一阵子各种实验报告纷至沓来，断定量子力学已被证明有一些离奇古怪和令人不安的特性。当然，量子力学还是原来的那个量子力学。除了进一步证实了量子力学和接着而来的心慌意乱的傻话以外，并没有出现什么新东西。故事被歪曲了
在新闻媒介和各种各样的书中，主要的歪曲是这些传播暗示，有的甚至明确断言，在测量一个光子的偏振（圆和平面两者）时，不知由于什么原因，影响到了另一个光子。事实上，测量并没有引起任何从一个光子传到另一个光子的物理效应。那么，到底发生了什么？如果在一个特定的历史分枝上，一个光子的平面偏振被测量了，并因此给出了确定性，那么，在相同的历史分枝上，另一个光子的平面偏振也就被确定地给出。在一个不同的历史分枝上，一个光子的圆偏振可能被测量，在这种情形下，两个光子的圆偏振都被确定地给出。在每个分枝上，这种情形犹如贝尔在他论文中提到的伯特曼（Bertlmann）的短袜。伯特曼是一位数学家，他经常一只脚穿粉红色短袜，而另一只脚穿绿色短袜。如果你只看到他的一只脚，穿的是绿色短袜，那你立即知道他的另一只脚穿的是粉红色短袜。这时，并没有任何信号从一只脚传到另一只脚。同样，在证实量子力学的实验中，并没有信号从一个光子传给另一光子。没有发生超距作用。上述测定一个光子会立即影响另一个光子的虚假的报导，引出了所有各种各样令人遗憾的结论。首先，断定效应是瞬时的，这违背了相对论的要求：没有任何一种信号——即物理效应，能传播得比光速还快。如果真有这样一种信号，那么当观察者正要测量这运动中的信号时，信号却正好归来了！这正如一首打油诗中所描述的那样：少妇名叫布赖特，走得比光还要快。今天出门去旅行，相对论道上向前迈；可是昨晚已回家，瞧这事情怪不怪？
其次，某些作者声称在量子力学里可以接受“超自然”现象，例如预知，即某些“通灵”（psychicindividuals）人可以预先知道一些偶然过程的结果。无需多说，这些现象会扰乱量子力学，正像它曾扰乱过经典物理学一样。如果说坦率一点，这些人实际上想如我们所知那样，将自然界的定律作一次彻底的修改。
第三种傻话的表现是屈服于某些建议，如美国国防部建议利用量子力学达到在军事上用超光速通讯的目的。人们会奇怪，这些远离常规的新事物，在比较过时的领域里（如反引力、永恒运动）是否意味着其数量应该逐渐减少。如果不是这样，那一定是处理这类事件的官僚机构在增加。EPRB 重要的潜在应用
与此同时，严肃的研究者们开始思考，EPRB 效应也许可以实际地加以利用。他们没有陷入空想，而是提出一些令人神往的潜在应用。例如，贝纳特（Charles Bennett）、布拉萨德（GillesBrassard）和埃克特（ArturEkert）曾经想发明一种量子密码，在这种密码里EPRB 效应一再用来让一根随机弦产生一些二进制码，只让两个人知道，其他任何人都不可能知道，这种弦因此可用来作为传递信息的不可识破的密码，仅在两个人之间秘密使用。
这种方法的大致原理如下。假定只有阿丽丝和玻普两人可以得到EPRB光子对稳定的供应。每一对光子中，一个光子到阿丽丝那儿去，另一个到玻普那儿去。他们两人事先就同意对各自的光子，作了长系列的平面偏振测量，区别两个垂直方向的一半机会称为x 和y，区别另两个相互垂直方向的另一半机会称为X 和Y（x 和y 轴旋转45°就成了X 和Y 轴，如图12—1 所示）。阿丽丝随机选择了她的光子，并不关心它将经受x…y 的测量还是X…Y 的测量。玻普也单独一人作了同样的选择。
上述过程结束后，阿丽丝告诉玻普，她选择了哪种测量她的每个光子的方式，x…y 或X…Y；玻普也给了爱丽丝类似的信息（这种对话可以通过公用电话，被间谍偷听到了也毫无关系）。他们知道在哪种情形下他们两人用了相同的测量（大约有一半时间发生）。由于EPRB 效应，对每个同样的测量，阿丽丝和玻普得到的结果一定完全相同。而这些同样测量的结果，却只有阿丽丝和玻普两人知道，其他任何人都不知道（当然假定每人都秘密地进行测量，并且不宣布测量结果）。这些结果可以用一串1（代表x或X）和一串0（代表y 或Y）来表示，这也只有他们两人知道。这些数串可以作为不可识破的密码基础，在他们两人中使用。
如果他们两人对安全性还不放心，他们可以废弃少数他们共同测量的结果，在公共电话中比较一下对应的一些1 和0 是否真的一致。其他剩下的1 和0 串仍可继续用于秘密通信。任何一个间谍如果设法知道了他或她的测量光子的方法，这间谍将会破坏阿丽丝和玻普结果的完全一致性。但只要把这些结果中一部分作一比较，这间谍的破坏就被暴露了。
量子密码并不真地需要EPRB 效应。后来，由6 个物理学家（包括贝纳特）组成的一个小组，发明了一个更聪明的程序，这个程序的实质仍然是利用EPRB 效应。他们毁掉一个光子，又在另一地方创造一个有相同偏振态的光子（即利用空间不同的概率分布）。
当我们越来越熟悉基本粒子系统时，在被实验揭示的明显复杂性和理论所得到的简单性之间，就有一种令人注意的相互关系越来越明显地显示出来。许多不同种类粒子的发现，以及它们之间不同类型的相互作用的发现，使人们产生和加强了一种印象：粒子物理学越来越复杂。但与此同时，在理论物理学中，在向着粒子和相互作用的统一描述的进程里，发现了越来越明显的潜在的简单性。虽然粒子物理学还远没有一个世纪的历史，但我们可能已经处于这样的阶段：粒子物理学的统一已初现端倪，一个单个的原理可望预言基本粒子已观察到的多种多样性的存在。第十三章 夸克和其他：标准模型
所有有关基本粒子的值得尊重的理论，都是在量子场论的框架里完成的，其中包括标准模型和超弦理论两者。量子场论的�
