第10章 不确定性原理[第2页/共4页]

如果人们乃至不能精确地测量宇宙现在的状况，那么就必定不能精确地预言将来的事件！我们仍然能够想像，对于一些超天然的生物，存在一族完整地决定事件的定律，这些生物能够不滋扰宇宙地观察宇宙现在的状况。但是，对于我们这些芸芸众生而言，如许的宇宙模型并没有太多的兴趣。看来，最好是采取称为奥铿剃刀的经济道理，将实际中不能被观察到的统统特性都割撤除。20世纪20年代，在不肯定性道理的根本上，海森伯、厄文・薛定谔和保罗・狄拉克应用这类手腕将力学重新表述成称为量子力学的新实际。在此实际中，粒子不再别离有很好定义的而又不能被观察的位置和速率。取而代之，粒子具有位置和速率的一个连络物，量子态。

如许，在充足高的频次下，辐射单个量子所需求的能量比所能获得的还要多。是以，在高频下的辐射减少了，如许物体丧失能量的速率就变成有限的了。

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。

换言之，你对粒子的位置测量得越精确，你对速率的测量就越不精确，反之亦然。海森伯指出，粒子位置的不肯定性乘以粒子质量再乘以速率的不肯定性不能小于一个肯定量，该肯定量称为普朗克常量。并且，这个极限既不依靠于测量粒子位置和速率的体例，也不依靠于粒子的种类。海森伯不肯定性道理是天下的一个根基的不成躲避的性子。

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。