物理学家为量子力学的确定性替代理论进行辩护。

《逃离阴影物理》，亚当·福雷斯特·凯（Adam Forrest Kay）著，2024年6月出版

众所周知，阿尔伯特·爱因斯坦对量子力学有许多不满。作为一名坚定的决定论者和现实主义者，他无法接受量子力学对概率性结果的依赖，后者又部分取决于观测者如何设计实验。量子力学对人类观测者的依赖令他恼火不已，他曾半开玩笑地表示，这种理论似乎在暗示，在没有人观测的时候，月亮并不存在。爱因斯坦的批评在物理学界几乎未能赢得支持，在寻找替代理论数十年无果后，他于1955年去世。

亚当·福雷斯特·凯在其巧妙撰写的《逃离阴影物理》（Escape From Shadow Physics）中表达了对爱因斯坦的同情，并提出了一种可能解决爱因斯坦提出的问题的方法。不过，凯的书并不是以爱因斯坦寻找确定性替代理论的尝试为核心，而是聚焦于对法国物理学家、诺贝尔奖得主路易·德布罗意的工作的现代改进。正如凯所述，德布罗意的导航波理论建立在数个世纪关于点状物体和波动的特性的研究基础上，它描述了粒子与波的共生关系，完全遵循因果关系的机械链。波前推动点粒子沿特定路径前进，以一个完全确定性的模型取代概率性的量子力学。

本书的一大亮点在于，凯生动地回忆了在著名的1927年索尔维会议上，德布罗意的导航波想法被提出并在很大程度上被否定的情形。虽然爱因斯坦给予了一定的支持，但沃尔夫冈·泡利等一些理论家却公开表示批评，而包括尼尔斯·玻尔和维尔纳·海森堡在内的大多数其他与会者甚至没有给予这一想法足够的关注。德布罗意放弃了这一想法，失落地加入了玻尔-海森堡阵营。然而，几十年后，量子物理的叛逆者大卫·玻姆接过了他的衣钵，并提出了自己的改进想法，即德布罗意-玻姆导航波理论。这一理论同样遭到了主流学界的否定，他们倾向于隐蔽的、偶然驱动的亚原子跃迁的正统理论。

尽管导航波理论在德布罗意生前从未被完全认可且长期被搁置，但凯展示了一个名为流体动力学量子模拟（HQA）的新兴研究领域是如何利用在振动的油层上跳跃的油滴的实验来探索类似想法的。他解释道，这些油滴的波导行为表明了一种拓展和测试类似导航波方法的途径，有望最终颠覆量子正统观念。“德布罗意会认为这些油滴实验非常了不起。”凯说道。

凯对物理学史的了解堪称深入，尤其是在18世纪和19世纪的发展方面，这个时代被称为经典物理学。他对流体动力学、热力学和经典波现象的描述通俗易懂。在阐述这些领域时，他努力为接受HQA模型的真实性——在传统物理科学精神的引导下——而不是盲目接受玻尔和海森堡概率性的、依赖于观测者的明显怪异观念提供依据。“我们需要因为原子不参与因果关系而放弃经典物理学吗？”凯问道，“还是说，我们有一天会发现一个隐藏的决定论过程来解释统计数据呢？”

实际上，凯在整本书中自始至终都有力地证明，HQA现象值得探索，而标准量子物理学存在需要解决的哲学缺陷。书中以引人入胜的方式描述了关键的HQA实验，包括产生似乎可以模仿静态原子轨道之间跃迁随机性的确定性混沌行为。凯热衷于指出量子正统观念拥护者的缺点，他在谈到海森堡的著作时说：“它们是如此糟糕……以至于令人难以置信。”

不过，《逃离阴影物理》缺少了对量子力学和HQA之间匹配不对称的某些视角。书中几乎没有提到量子力学及其相关领域（如量子场论、核物理、原子物理、超导理论、超流体等）所实现的众多精确测量——这是一个世纪以来的遗产。以现实方式解决量子测量问题的其他方法，如退相干理论和自发定位，很少被提及。相反，HQA——一个连其实验者自己都认为目前只能有限地复制某些量子效应的研究领域——却被推崇为所有量子物理学的明确继承者。如果能更清楚地说明在取代历史上最具预测性的理论之一之前，HQA模型需要满足多少条件就更好了。

总之，《逃离阴影物理》精彩描述了经典物理学和量子物理学的发展史，同时有力阐述了流体动力学量子模拟。然而，如果能将后者作为一种具有潜在前景和具备某些与量子力学相似特征的新理论来介绍，而非大肆宣传它可能是量子力学的继承者，这场辩论将会更加完善。

资料来源Science