第10章 不确定性原理[第1页/共4页]

因为量子力学引进的二重性，粒子也会产生干与。所谓的双缝尝试便是闻名的例子。考虑一个带有两个平行狭缝的隔板，在它的一边放上一个特定色彩（即特定波长）的光源。大部分光都射在隔板上，但是一小部分光通过这两条缝。现在假定将一个屏幕放到隔板的另一边。屏幕上的任何一点都能领遭到两个缝来的波。但是，普通来讲，光从光源通过这两条狭缝传到屏幕上的间隔是分歧的。这表白，从狭缝来的光达到屏幕之时不再是相互同相的：有些处所波相互抵消，其他处所它们相互加强，成果构成有亮暗条纹的特性花腔。

科学实际，特别是牛顿引力论的胜利，使得法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初结论，宇宙是完整决定论的。

量子假定能够非常胜利地解释所观察到的热体的辐射发射率，但直到1926年另一名德国科学家威纳・海森伯提出闻名的不肯定性道理以后，人们才认识到它对决定性论的含义。为了预言一个粒子将来的位置和速率，人们必须能够精确地测量它现在的位置和速率。显而易见的体例是将光照到这粒子上。一部分光波被此粒子散射开来，由此指明它的位置。但是，人们不成能将粒子的位置肯定到比光的两个波峰之间间隔更小的程度，所觉得了切确测量粒子的位置，必须用短波长的光。但是，由普朗克的量子假定，人们不能用肆意小量的光；人们起码要用一个光量子。

为了制止这明显荒诞的成果，德国科学家马克斯・普朗克在1900年提出，光波、X射线和其他波不能以肆意的速率辐射，而只能以某种称为量子的波包发射。别的，每个量子具有肯定的能量，波的频次越高，其能量越大。

操纵这些思惟，以详细的数学情势，能够相对直截了本地计算更庞大的原子乃至分子的答应轨道。分子是由一些原子因轨道上的电子环绕不止一个原子核活动而束缚在一起构成的。因为分子的布局，以及它们之间的反应构成了化学和生物的根本，除了受不肯定性道理限定以外，在原则上，量子力学答应我们预言环绕我们的几近统统东西。（但是，实际上对一个包含稍多电子的体系需求的计算如此之庞大，乃至于使我们做不到。）看来，爱因斯坦广义相对论制约了宇宙的大标准布局。它是所谓的典范实际；那就是说，它没有到考虑量子力学的不肯定性道理，而为了和其他实际分歧这是必须的。因为我们凡是经历到的引力场非常弱，以是这个实际并没导致和观察的偏离。但是，起初会商的奇点定理指出，起码在两种景象下引力场会变得非常强――黑洞和大爆炸。在如许强的场里，量子力学效应应当是非常首要的。是以，在某种意义上，典范广义相对论因为预言无穷大密度的点而预示了本身的垮台，正如同典范（也就是非量子）力学因为隐含着原子必须坍缩成无穷的密度，而预言本身的垮台一样。我们还没有一个完整的调和的同一广义相对论和量子力学的实际，但是我们已知这个实际所应有的一系列特性。在以下几章我们将描述这些对黑洞和大爆炸的效应。但是，现在我们先转去先容人类新近的尝试，他们试图将对天然界中其他力的了解归并成一个伶仃的同一的量子实际。