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第2章 世界是真实的吗？（第2页）

1981年哲学家普特南就提出了这样的困境，你被某个邪恶的科学家实施了手术，脑子被秘密从身体上完整挖了下来，并泡在一个盛有维持脑存活营养液的缸中，脑神经连接在超级计算机上，并且这台计算机能按照程序，向大脑传送虚假的关于世界的一切信息，虽然真实世界中的情况是，你的脑子只是在缸中被欺骗，但是你的感觉却是在正常的世界上班、生活、交友、旅行，一切都完全真真切切。你如何才能保证，现在你自己的脑子不是被泡在这种缸里？这就是着名的“缸中之脑”思想实验。

如果以上两种假设都无法说服你，那1979年惠勒提出的延迟选择实验，你一定要好好看看，它是双缝干涉实验的一种变形。实验是按照如下方式进行的：让激光脉冲源发射的光子通过一个半镀银镜，光子被反射与透射的概率各为50%，之后在反射或透射后光子的行进路径上，分别各放置一反射镜A和b，使两条路径反射后在c处汇合，而c处则放有两个探测器，分别可以观察A路径或b路径是否有光子，此时只有一个探测器能够测得光子，即能确定光子走的是哪一路径，而如果在两个探测器前再放置一个半镀银镜。

当在两个探测器前再放置一个半镀银镜后，光子会同时沿着两条路径传播，并且会发生干涉现象，就好像光子在通过第一个半镀银镜时，就已经“知道”后面会有第二个半镀银镜一样，这与经典物理学中粒子的行为完全不同。

这表明，在量子世界里，结果似乎可以影响原因，现在的选择可以改变过去已经发生的事情。这一现象让我们不得不重新思考，我们所感知到的现实，是否真的是在我们观察之前就已经客观存在的实体，还是说在我们观察的那一刻才被创造出来的一种表象。

在不观测时，费米子（物质的基本粒子）表现只是数字上概率波，不是客观存在实体波。例如电子，在未被观测时，它没有确定的位置和轨迹，而是以一种概率分布的形式存在于整个空间中，只有当我们进行观测时，它才会在某个特定的位置出现，呈现出粒子的特性。这进一步加深了我们对世界真实性的疑惑，我们所认为的真实世界，也许并非如我们想象的那般客观和实在，而可能在某种程度上依赖于我们的观测行为。

世界的本质是概率！！！

物质是什么？物质为构成宇宙间一切物体的实物和场。基本粒子就是场的激化态。

在不观测时，费米子(物质的基本粒子)表现只是数字上概率波，不是客观存在实体波。在量子力学中，费米子遵循费米-狄拉克统计规律，在不被观测时，其量子态是由波函数描述的概率波形式，这体现了量子力学的基本原理和特性.

第八层：运动起源于虚粒子的交换。刚才我们在第二层就已经提到了，牛顿能够很好的描述天体之间的运动，但是他解释不了其中的超距作用，不只是引力，其他相互作用也面临着类似的问题，说到底为什么物体会运动呢？可能你会说用手推动一个物体物体就会运动了，可是为什么两个带电粒子或天体没有接触他们依旧会互相吸引或排斥呢？根据经典力学，两个人互相丢球时会交换动量，他们会因为反冲作用而慢慢的远离彼此，其实这就是牛顿第三运动定律，作用力等于反作用力，而牛顿第三运动定律又是起源于动量守恒定律。同样的，在粒子标准模型里，宇宙中所有的相互作用都是由交换虚粒子来实现的，比如电磁力就是交换虚光子来实现的，强力就是通过交换胶子来实现的，残余强相互作用是通过交换介子来实现的，以及弱力是由交换w和Z玻色子实现的。这意味着宇宙中所有的物理现象或过程都是由粒子的交换来实现的，这解释了所有相互作用以及运动的起源。那么问题来了，这个虚粒子是真实存在的吗？其实虚粒子在一开始只是数学上的产物，就是单纯的被运用在费曼图里方便物理学家计算，但是后来关于真空的实验也证实了虚粒子的存在，因此所谓的运动起源于虚粒子的交换。

第九层：所有粒子会无止境的运动。刚才我们提到了物体会运动是因为惯性，就算力不存在物体也会因为惯性而运动，而这种运动是相对的，如果有力影响物体那物体就会加速，而加速运动是绝对的。那么问题来了，只有力才能产生我们所谓的绝对运动吗？并不一定。在热力学里，系统的温度和粒子的运动速度有着非常深层次的联系，粒子的运动速度越小系统的温度就越小。我们都知道温度存在最小极限，那就是绝对零度，这意味着只要粒子暂停下来那么系统就能达到绝对零度了，不过宇宙中所有的物质都不可能达到零度，这是因为粒子一定存在着轻微的扰动，这是被海森堡不确定性原理所限制的，所以粒子不可能处在绝对静止的状态，又或者说绝对静止的粒子根本不可能存在。因此宇宙中所有的系统都存在着最低但不为零的能量态，这个能量态我们称之为零点能量。总的来说，宇宙中所有的粒子都会无止境的运动下去，直到永远。

第十层：粒子以概率运动。在我们的现实世界里，如果我们抛一个物体，那么该物体就会在空间中描绘出一道轨迹，而这个抛物轨迹我们是可以通过一些手段给计算出来的，是确定的。然而在量子世界或者是微观世界里，粒子从一点运动到b点并没有一个确定的轨迹，也就是说粒子从一点运动到b点有无数的可能性，而每一个轨迹都有一定的概率，粒子最后选择的路径就是我们现实生活中所观测到的路径。这意味着在同样的初始条件下，粒子的运动会有截然不同的结果，是不能够被预测的，是不确定的。如果粒子是以概率运动的，那么这似乎意味着粒子并没有真正的在空间中运动，虽然这有点违反直觉，但是这已经被无数的关于量子的实验给证实了，也就是微观粒子的运动是个概率行为。因此量子力学的出现赋予了运动新的意义，在量子力学中运动不再具有确定的轨道，薛定谔运动方程所描述的是系统波函数在空间中的演化，费曼的路径积分则表明物体运动并非沿着单一的路径运动，而是在时空中的起点和终点间所有可能的路径上运动，也就是说我们要对历史进行求和才能得到最后的概率路径。这意味着运动本身就是个概率行为，不是真实存在的，然而这个概率复杂化我们对运动的理解了，或许从某种意义上来说运动是一种幻觉吧。

量子力学的小bug。量子力学的小bug还是被发现了，我也来打个补丁！

1. 量子纠缠证实与哥本哈根诠释问题提出

- 随着量子纠缠的物理现象被实验证实，2022年获诺奖，爱因斯坦和波尔之间的大论战结束，爱因斯坦错了一次，但量子纠缠概念是他提出的。哥本哈根诠释认为一个量子系统的波函数在未探测时可同时以不同概率处在不同状态，如薛定谔的猫不看时既死又活，一旦探测波函数会瞬间无中间过程随机坍缩到一个状态，看到猫时立即显示死活状态且看不到死的过程就已死，且波函数坍缩是瞬时无中间过程的。

2. 耶鲁大学实验及结果

- 2019年耶鲁大学实验推翻了上述观点。该团队在超导环境准备三个能级（基态、第一激发态、第二激发态）的量子系统，目标研究第一激发态但不能直接探测，因探测会使其波函数坍缩成探测后状态，而要研究其坍缩前状态。实验精妙之处在于系统设计让第一激发态和基态紧密联系，第一激发态变化影响基态，基态状态又影响第二激发态，通过探测第二激发态可间接知道第一激发态状态。实验发现波函数坍缩有中间过程，虽仅几微秒但被捕捉到，说明哥本哈根诠释中波函数坍缩瞬间完成的描述错误，实际是连续完成的。不过这未推翻量子系统完全随机性这一根基，因为波函数开始坍缩时具体坍缩到哪个状态虽已确定，但决定过程不明且随机，所以哥本哈根诠释大结论没问题，小地方需修正打补丁，作者还称自己给其打了哲学补丁，下集再说。

视上帝掷骰子吗？不，真的不掷骰子！

1. 量子纠缠与贝尔不等式实验背景

- 2022年诺贝尔物理学奖授予证明量子纠缠存在的物理学家，表明上帝掷骰子。验证量子纠缠需制造系统，假设初始有总自旋为零的系统，使其向相反方向发射两个相同光子，光子自旋为1，无外磁场时系统总自旋守恒为零，所以两光子自旋方向相反，一个向上另一个向下，一个向左另一个向右，这样的光子被认为纠缠，测量一个光子自旋能立刻知道另一个，即便距离远，就像它们超距通信，这就是超距作用。