1、量子假设理 论 背 景很 多 人 强 烈 地 抵 制 这 种 科 学 宿 命 论 的 教 义 ， 他 们 感 到 这 侵 犯 了 上 帝 干 涉 世 界 的 自 由。 但 直 到 本 世 纪 初 ， 这 种 观 念 仍 被 认 为 是 科 学 的 标 准 假 定 。 这 种 信 念 必 须 被 抛 弃 的 一 个最 初 的 征 兆 ， 是 由 英 国 科 学 家 瑞 利 勋 爵 和 詹 姆 斯 金 斯 爵 士 所 做 的 计 算 ， 他 们 指 出 一个 热 的 物 体 例 如 恒 星 必 须 以 无 限 大 的 速 率 辐 射 出 能 量 。 按 照 当 时 我 们 所 相 信的 定 律 ，
2、 一 个 热 体 必 须 在 所 有 的 频 段 同 等 地 发 出 电 磁 波 （ 诸 如 无 线 电 波 、 可 见 光 或X 射 线 ） 。 例 如 ， 一 个 热 体 在 1 万 亿 赫 兹 到 2 万 亿 赫 兹 频 率 之 间 发 出 和 在 2 万 亿 赫兹 到 3 万 亿 赫 兹 频 率 之 间 同 样 能 量 的 波 。 而 既 然 波 的 频 谱 是 无 限 的 ， 这 意 味 着 辐 射 出的 总 能 量 必 须 是 无 限 的 。 量 子 假 设 内 容为 了 避 免 这 显 然 荒 谬 的 结 果 ， 德 国 科 学 家 马 克 斯 普 郎 克 在 1900 年 提
3、出 ， 光 波、 X 射 线 和 其 他 波 不 能 以 任 意 的 速 率 辐 射 ， 而 必 须 以 某 种 称 为 量 子 的 形 式 发 射 。 并 且 ，每 个 量 子 具 有 确 定 的 能 量 ， 波 的 频 率 越 高 ， 其 能 量 越 大 。 这 样 ， 在 足 够 高 的 频 率 下 ， 辐射 单 独 量 子 所 需 要 的 能 量 比 所 能 得 到 的 还 要 多 。 因 此 ， 在 高 频 下 辐 射 被 减 少 了 ， 物 体 丧失 能 量 的 速 率 变 成 有 限 的 了 。 量 子 假 设 的 贡 献量 子 假 设 可 以 非 常 好 地 解 释 所 观 测
4、 到 的 热 体 的 发 射 率 ， 但 直 到 1926 年 另 一 个 德国 科 学 家 威 纳 海 森 堡 提 出 著 名 的 不 确 定 性 原 理 之 后 ， 它 对 宿 命 论 的 含 义 才 被 意 识 到。 为 了 预 言 一 个 粒 子 未 来 的 位 置 和 速 度 ， 人 们 必 须 能 准 确 地 测 量 它 现 在 的 位 置 和 速 度。 显 而 易 见 的 办 法 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 。 然 而 ， 人 们 不 可 能 将 粒 子 的 位 置 确 定 到 比
5、光 的 两 个 波 峰 之 间 距 离 更 小 的 程 度 ， 所以 必 须 用 短 波 长 的 光 来 测 量 粒 子 的 位 置 。 现 在 ， 由 普 郎 克 的 量 子 假 设 ， 人 们 不 能 用 任 意少 的 光 的 数 量 ， 至 少 要 用 一 个 光 量 子 。 这 量 子 会 扰 动 这 粒 子 ， 并 以 一 种 不 能 预 见 的 方 式改 变 粒 子 的 速 度 。 而 且 ， 位 置 测 量 得 越 准 确 ， 所 需 的 波 长 就 越 短 ， 单 独 量 子 的 能 量 就 越大 ， 这 样 粒 子 的 速 度 就 被 扰 动 得 越 厉 害 。 换 言 之 ， 你 对 粒 子 的 位 置 测 量 得 越 准 确 ， 你 对速 度 的 测 量 就 越 不 准 确 ， 反 之 亦 然 。 海 森 堡 指 出 ， 粒 子 位 置 的 不 确 定 性 乘 上 粒 子 质 量 再乘 以 速 度 的 不 确 定 性 不 能 小 于 一 个 确 定 量 普 郎 克 常 数 。 并 且 ， 这 个 极 限 既 不 依 赖于 测 量 粒 子 位 置 和 速 度 的 方 法 ， 也 不 依 赖 于 粒 子 的 种 类 。 海 森 堡 不 确 定 性 原 理 是 世 界 的一 个 基 本 的 不 可 回 避 的 性 质 。
