物理世界奇遇记8：量子台球（上）

《物理世界奇遇记8：量子台球（上）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、物理世界奇遇记8：量子台球（上）物理世界奇遇记8：量子台球（上）　　　　有一天，汤普金斯先生在银行里做了一整天工作，回家的路上，他感到非常疲倦。这时，他正好走过一家酒馆，便决定进去喝杯啤酒。一杯下去了，接着又是一杯，不久，汤普金斯先生开始感到有点醉意了。酒馆后面有个台球房，里面有许多人套着套袖围着当中那张台子打台球。他模模糊糊地记起他以前曾到这里来过，那是一个年轻的同事带他来，教他怎样打台球的。于是，他走近台子，开始专心看别人怎样玩。突然，一件非常费解的事情发生了！有一个人把一个台球放在台子上，用球杆把它击了一下。在注视那个滚动着

2、的台球时，汤普金斯先生十分惊讶地发现，那个台球开始“弥散”开了。“弥散”这个词，是他为说明那个球的奇怪表现所能找到的惟一表达方法，因为它在滚过绿色的台毯时，似乎变得越来越模糊，失去了明确的轮廓，好像在台上滚的不是一个球，而是许许多多个彼此有一部分互相叠合的球似的。汤普金斯先生无法理解为什么现在会发生这种情况。“得，”他想，“让我们看看这个松包球怎样打另一个球吧！”　　　　那个打球的人显然是个高手，所以，那个滚动的球正像人们所说的那样，把另一个球打个正着。这时发出了一声响亮的撞击声，原来静止的台球和那个射来的台球，两者都“朝四面八方

3、”快速地滚去。这确实是非常奇怪的事，现在不再是两个看来有点松散的台球，而似乎有无数个台球，它们全都非常模糊，非常松散，大致在原来撞击方向180°角的范围内向外滚去。这相当像是个从撞击点向外扩展的独特的波。　　　　但是，汤普金斯先生注意到，在原来那个撞击方向上，台球的流量最大。　　　　“这是概率波的一个很好的事例，”在他背后响起了一个熟悉的声音，汤普金斯先生听出这是教授在说话。　　　　“啊，是你来了，”他说，“好极了。也许你可以给我解释一下这里发生的事。”　　　　“当然可以啦，”教授说，“这家台球房的主人收集到这里的东西是患了‘量子

4、象牙症’’的，如果我可以这样说的话。不错，自然界的一切物体都服从量子规律，但是，在那些现象中起作用的所谓量子常数是非常非常小的，事实上，它的量值是在小数点以后还有27个零的数字，至少在一般情况下是这样。不过，对于这里的台球来说，这个常数要大得多了——大约等于1.因此，你才能够轻易地亲眼看到这种量子现象，通常，这可是只有利用非常灵敏、巧妙的观察方法才能够发现的。”说到这里，教授沉思了片刻。“我并不想进行考证，”他继续说，“但是，我倒很想知道那个家伙是从哪里弄到这些球的。严格地说，这样的球在我们这个世界是不可能存在的，因为对于我们这个

5、世界的一切物体来说，量子常数只具有很小很小的值。”　　　　“也许他是从另一个世界进口的吧。”汤普金斯先生提醒说。　　　　但是，教授并不满足于这种说法，他仍然保持怀疑的态度。“你已经注意到了，”他继续说，“那两个球都发生了‘弥散’。这就是说，它们在球台上的位置是不十分确定的。实际上，你无法精确地指出一个球的位置，你最多只能说，那个球‘基本上在这里’，但‘也有可能在别的什么地方’。”　　　　“这可是一种十分反常的说法。”汤普金斯先生嘟哝着。　　　　“恰恰相反，”教授坚持说，“这是绝对正常的——从任何物体总会发生这种事这个意义上说。人们

6、只不过是由于量子常数的值大小和一般观察方法太粗糙，才没有注意到这种测不准性。他们得到一个错误的结论说：位置和速度都是永远可以准确测定的量。事实上，这两个量都总是有某种程度的测不准性，并且，其中一个量测得越准确，另一个量就越弥散，越测不准。量子常数所起的作用，正好就是它决定了这两个测不准的量之间的关系。注意，现在我要把这个球放进三角木框里，把它的位置明确地限制起来了。”　　　　那个球一放进木框里，整个三角框的内部就到处闪烁着象牙的白光。　　　　“你看，”教授说，“我把台球的位置限定在三角框里几分米范围内了，这就使速度产生了相当可观的

7、测不准性，所以台球在木框里迅速地运动。”　　　　“你能让它停下吗？”汤普金斯先生问道。　　　　“不，从物理学上说，这是不可能的。任何一个处在封闭空间内的物体都有一定的运动——我们物理学家把它称为零点运动。举个例子吧，任何原子中的电子的运动都属于这一类。”　　　　就在汤普金斯先生注视那个球像笼子里的老虎一样，不断地在框子里来回猛冲的时候，发生了一件极不寻常的事。那个球竟直接穿过三角框的框壁“漏”了出来，接着就向球台远处那个角落滚过去。事情怪就怪在它确实不是越过三角框跳出来，而真的是穿过没有空隙的木壁钻出来，一点也没有离开台面。　　　

8、　“看到了吗？”教授说，“事实上，这恰好是量子论的一个最有意思的后果。任何一件东西，只要它的能量大到在穿过围墙以后还能继续跑开，你就不可能把它囚禁在封闭的围墙里。这个物体早晚总是要直接从围墙‘漏出’’跑掉的。”　　　　“要是这样，我就再也不上动物园