[轉貼] [BBC.愛因斯坦的最大失誤][DVD-R/169M][英語中字]

中文名稱：愛因斯坦的最大失誤
英文名稱：Einstein's Biggest Blunder
資源類型：RMVB
版本：增加"愛因斯坦的不確定性理論"
電視台：BBC
地區：美國
語言：英語
字幕：中文

簡介：

　　盡管愛因斯坦本人對量子理論做出了巨大貢獻，但是他認為量子理論是不完善的。愛因斯坦不喜歡量子理論中違背直覺的內容——例如量子的不確定性，他說：“上帝不是在拋硬幣。”愛因斯坦認為事物的背後隱藏著更為深刻的本質，而量子理論是無法揭示的。波爾則不同意愛因斯坦的觀點，“上帝不僅是在拋硬幣，而且會把硬幣拋到我們看不到的地方。”波爾說。從80年代開始，大多數物理學家都認為波爾是正確的。

　　據《自然》雜志最近報道，現在卡爾-赫斯和沃爾特-菲力浦提供了有力的證據證明愛因斯坦的懷疑是正確的——在量子理論背後的確有另一套規律在起作用。

　　在1935年，愛因斯坦與另外兩個物理學家一起做了一個“思想實驗”，通過這次試驗他們發現，根據量子理論可以推導出一種奇怪的長距離作用——對於一個粒子的測量會影響到另外一個粒子，不論它們的距離有多遠。由於這一奇怪的現像，愛因斯坦認為有更為基本的理論隱藏於量子力學背後。他提出了“隱藏變量”——那些可以改變量子的不確定性的量，但是這些量是不能被直接測量的。

　　科學家現在發現，如果“隱藏變量”有隨時間變化的性質而且相互關聯，愛因斯坦的懷疑就是正確的。例如，倫敦的鐘表和紐約的鐘表會同時旋轉，但並不相互影響。但是它們所顯示的時間確實是相互關聯的。

　　二十世紀初葉的兩種新理論完全改變了我們有關空間和時間以及實在本身的思維方式。在超過七十五年後的今天，我們仍在消化它們的含義，以及想把它們合並成能描述萬物的統一理論之中。這兩種理論便是廣義相對論和量子力學。廣義相對論是處理空間和時間，以及它們在大尺度上如何被宇宙中的物質和能量彎曲或卷曲的問題。另一方面，量子力學處理非常小尺度的問題。其中包括了所謂的不確定性原理。該原理說，人們永遠不可能同時准確地測量一顆粒子的位置和速度，你對其中一個量能測量得越精密，則只能對另一個量測量得越不精密。永遠存在一種不確定性或幾率的因素，這就以一種根本的方式影響了物體在小尺度下的行為。愛因斯坦幾乎是單獨地創立了廣義相對論，他在發展量子力學中起過重要的作用。他對後者的態度可以總結在“上帝不玩弄骰子”這句短語之中。但是所有證據表明，上帝是一位老賭徒，他在每一種可能的場合擲骰子。

　　我將在這篇短文中闡述在這兩種理論背後的基本思想，並說明愛因斯坦為什麼這麼不喜歡量子力學，我還將描述當人們試圖把這兩種理論合並時似乎要發生的顯著的事物。這些表明時間本身在大約一百五十億年前有一個開端，而且它在將來的某點會到達終結。然而，在另一種時間裡，宇宙沒有邊界。它既不被創生，也不被消滅。它就是存在。

　　讓我從相對論開始。國家法律只在一個國家內有效，但是物理定律無論是在英國、美國或者日本都是同樣的。它們在火星和仙女座星系上也是相同的。不僅如此，不管你以任何速度運動定律都是一樣的。定律在子彈列車或者噴氣式飛機上正和對站立在某處的某人是一樣的。當然，甚至在地球上處於靜止的某人在事實上正以大約為每秒18.6英裡(30公裡)的速度繞太陽公轉。太陽又是以每秒幾百公裡的速度繞著銀河系公轉，等等。然而，所有這種運動都不影響科學定律，它們對於一切觀測者都是相同的。

　　這個和系統速度的無關性是伽利略首次發現的。他發展了諸如炮彈或行星等物體的運動定律。然而，在人們想把這個觀測者速度無關性推廣到制約光運動定律時就產生了一個問題。人們在十八世紀發現光從光源到觀測者不是瞬息地傳播的，它以某種大約為每秒186000英裡(300000公裡)的速度旅行。但是，這個速度是相對於什麼而言的呢？似乎必須存在彌漫在整個空間和某種介質，光是通過這種介質來旅行的。這種介質被稱作以太。其思想是，光波以每秒186000英裡的速度穿越以太旅行，這表明一位相對於以太靜止的觀測者會測量到大約每秒186000英裡的光速，但是一位通過以太運動的觀測者會測量到更高或更低的速度。尤其是人們相信，在地球繞太陽公轉穿越以太時光速應當改變。然而，1887年麥克爾遜和莫雷進行的一次非常精細的實驗指出，光速總是一樣的。不管觀測者以任何速度運動，他總是測量到每秒186000英裡的光速。

　　這怎麼可能是真的呢？以不同速度運動的觀測者怎麼會都測量到同樣的速度呢？其答案是，如果我們通常的空間和時間的觀念是對的，則他們不可能。然而，愛因斯坦在1905年寫的一篇著名的論文中指出，如果觀測者拋棄普適時間的觀念，他們所有人就會測量到相同的光速。相反地，他們各自都有自己單獨的時間，這些時間由各自攜帶的鐘表來測量。如果他們相對運動得很慢，則由這些不同的鐘表的時間幾乎完全一致，但是如果這些鐘表進行高速運動，則它們測量的時間就會有重大差別。在比較地面上和商業航線上的鐘表時就實際上發現了這種效應，航線上的鐘表比靜止的鐘表走得稍微慢一些。然而，對於旅行速度，鐘表速率的差別非常微小。你必須繞著地球飛四億次，你的壽命才會被延長一秒鐘，但是你的壽命卻被所有那些航線的糟糕餐飲縮短得更多。