如果上帝真的会掷骰子，那么这个骰子应该是什么？
首先“骰”念tóu，我开始念shǎi，这也是学生给我纠正的。要理解这句话，首先要知道紫外灾难：上世纪初在研究黑体辐射问题时，卡文迪许实验室主任瑞利根据经典热力学统计物理提出了瑞利公式，但是却和实验不符合。更严重的是：根据瑞利公式，黑体辐射在极短波长部分的功率趋向于无穷大，这显然是不合理的。人们困惑于此，称之为紫外灾难。
此时，普朗克提出了自己的理论：振动的带电粒子能量是一份份的，即所谓能量量子化，从而开辟了物理学的新道路。顺便说一句，普朗克的儿子参与了刺杀希特勒的行动，但没有成功，死了。同时，科学家海因西里.赫兹发现紫外线照射下金属可以发出电子，即所谓光电效应，但是物理规律却与经典物理的解释不同。爱因斯坦大胆的借用了普朗克的观点，提出光具有波粒二象性，粒子性的一面可以用普朗克公示表示，从而成功的解释了光电效应现象。
爱因斯坦在1905年连续发表了6篇文章，成为量子力学、相对论的开端。这一年也称为爱因斯坦奇异年。法国公爵德布罗意，本来是学中世纪欧洲史的，后来听了庞加莱的一场报告，对物理产生了浓厚的兴趣，转投著名科学家朗之万门下攻读物理博士。临近毕业时实在没有论文可写，突然他发现爱因斯坦写到光具有波粒二象性，于是引申一步：所有的物质都具有波粒二象性。
朗之万把德布罗意的论文寄给爱因斯坦，并特别指明这是法国公爵面临毕业的重大政治论文，爱因斯坦欣然给予论文高度评价，然后德布罗意毕业了。后来过了几年，人们发现德布罗意说的居然是对的，于是授予德布罗意诺贝尔奖。他是世界上第一个凭借博士论文拿诺贝尔奖的人。顺便一说：朗之万最出名的事是和居里夫人的婚外情。所以说学习物理就要学习物理学家的精神，比如谦虚的牛顿，忠贞的居里夫人等。
人们认识到所有物质都具有波粒二象性后，德国物理学家波恩提出：光波和物质波的本质是概率波。即：物质波表示粒子存在于不同位置的概率。例如一个电子，以前人们认为电子有确定的轨道，但是实际上电子的波动性决定了无法确定一个电子在某时刻的具体位置，而只能描述电子在不同地方出现的概率大小，这就是电子云。波恩的学生海森堡提出了不确定性原理，即物体的动量和位置不能同时精确确定。
到此，人们认识到不确定性是微观世界的基本规律。我们无法知道一个电子的具体位置，也无法确定一个电子的自旋。这时物理量就处于一种纠缠态。除非我们对它进行测量，而测量后的结果也是随机的。这就是上帝至骰子的来历。这里最精彩的例子就是薛定谔的猫，这个比较著名，大家可自行百度。很遗憾，量子力学的开拓者们：普朗克、爱因斯坦、德布罗意，貌似都不大相信这一切。
爱因斯坦说“上帝不掷骰子”是什么意思？他说得对吗？
物理学是人类最重要的学科之一，在17世纪，伽利略与牛顿时期的经典物理学为我们构建起了成熟的科学大厦，也为后来的第一次和第二次工业革命奠定了理论基础，人类的科技得以飞速发展！然而到了19世纪末，经典物理学却迎来了两朵乌云，一朵是黑体辐射实验，另一朵是“迈克尔逊莫雷实验” 当时，科学家们无法用经典物理学来解释黑体辐射出现的紫外灾难，1900年德国物理学家普朗克从量子化角度提出“普朗克黑体辐射”公式，至此，开启了能量子概念。
之后爱因斯坦受到启发，提出了“光量子假说”，认为光具有粒子性和波动性，解决了过去几百年的“光波”和“光粒子”之争，也让爱因斯坦成为了“旧量子论”先驱。 之所以称之为旧量子理论，是因为爱因斯坦并没有将量子论完全发掘出来，这导致了后来量子论乃至于量子力学的话语权都转移到了以玻尔为首的哥本哈根学派 在玻尔等人的新量子理论中，核外电子是以概率云的形态随机出现在原子核周围，而且不确定性原理表明我们永远无法获得核外电子的精确位置和动量，只能用概率来描述电子下一时刻可能会出现在哪个位置。
然而爱因斯坦却反感新量子理论，他始终信奉物理实在论，认为上帝并不会掷骰子，只要获得足够多的数据，就能精确预测宇宙中每个基本粒子在过去和未来所有已发生的和未发生的变化。虽然目前测量的结果都是不确定性，但是背后应该隐藏了一个我们尚未发现的变量影响测量结果，也就是隐变量理论，因此与波尔开启了世纪大战！ 不过，事实证明爱因斯坦这一次确实错了，1964年，物理学家贝尔提出贝尔不等式，实验表明贝尔不等式不成立，说明不存在关于局域隐变量的物理理论可以复制量子力学的每一个预测。
为什么爱因斯坦会说：“上帝不会掷骰子”？他想表达什么意思？
上帝掷骰子其实是发生在一次索尔维会议上，这是科学家的峰会。在上世纪的20年代~30年代，科学家们有一个议题，那就是哥本哈根学派对于量子力学的诠释“不确定性”到底靠不靠谱？光是粒子还是波？要了解这些，我们还要从牛顿说起。牛顿时代解决了宏观低速下的物理学现象，也就是牛顿力学，这套理论也让牛顿封神。但是其实牛顿可不止《自然哲学的数学原理》这一本著作，在他在威斯敏斯特大教堂的墓前的雕像的，有四本书，代表着四本代表作，这当中就包括了《光学》。
可能你要纳闷光学和牛顿力学的区别是啥？我们要搞清楚一点，那就是光的速度可不是低速，甚至光到底是啥也很难说得清楚。伽利略就曾经试图测光速，然后他失败了。也就是说在牛顿的时期，光速到底是多少还跟迷一样。其次光到底是啥，实际上那个时代的科学家也没啥好的想法来验证。验证不了，不代表不能提出理论，牛顿认为光是一种粒子，惠更斯等人认为光是一种波。
他们当然各有各的证据，比如：光的反射就说明光具有粒子性，而光的衍射其实说明了光具有波动性。按理说应该是不相上下的局面，但因为牛顿神一样的学术地位，导致光是粒子的观点占据了上风。其实，后来我们也都知道了，光是具有波粒二象性的，不过这都是后话了。后来，在托马斯杨和麦克斯韦的努力下，光是一种波占据了上风。尤其是麦克斯韦是和牛顿同级别的科学家。
他提出麦克斯韦方程，统一了电和磁，并预言光是一种电磁波，这还被赫兹证明了。 量子力学的诞生可是到了20世纪，物理学大厦上空飘来了两朵乌云，一朵是以太，一朵是黑体辐射。以太导致了相对论的出现，而黑体辐射导致了量子力学的出现。那这又和光有什么关系呢？相对论其实是和光速有关系，而黑体辐射则和光到底是什么关系。
如果光是一种波，那说明电磁辐射应该是连续的，而不是非连续的。但是如果按照麦克斯韦的电磁学理论来解决黑体辐射的问题，就会出现很多问题。于是，被逼无奈的普兰克在玻尔兹曼的启发下，提出了“量子”的概念。他认为能量不是连续的而是一份一份的，而能量的最小单位就被称为量子。爱因斯坦进一步利用“量子”解决了光电效应的问题。
不确定性原理可随后问题就爆发出来了，科学家在研究原子结构时，就很难用经典理论去描述原子结构以及电子的行为。在这个过程中，科学家逐渐摒弃经典理论，最终在由海森堡提出的矩阵力学和薛定谔的薛定谔方程解决了这一切。而波恩证明了矩阵力学和薛定谔方程是等价的，并且给出几率波的解释模型，随后海森堡进一步提出了不确定原理，说的就是：微观粒子的动量和位置是没办法同时确定下来的，动量的不确定性越小，位置的不确定性就会越大，同样的，如果位置的不确定性越小，动量的不确定性越大。
那到底意味着什么呢？我们传统的物理学中描述一个物体的运动一般是这样的，某时某地某物以多少速度朝着某个方向运动。可是，到了量子力学这里，就变成了某时某地某物出现在某个位置的是多少？具体到原子核外的电子，量子力学哥本哈根学派认为电子同时出现在原子核外的各个位置，各个位置区别在于概率不同，也就是说要用概率云来描述电子的运动。
上帝不掷骰子这种“概率云”的解释模型其实是爱因斯坦，薛定谔等人无法接受的，于是，爱因斯坦认为这种理论是不完备的。于是，他在和波尔辩论时，就说出了那句著名的话：上帝不掷骰子。波尔还反驳了一句：爱因斯坦不要指挥上帝如何做。这里咱们客观地说一下，哥本哈根学派的这一套理论其实对于微观现象的解释极其精确，精度尤其的高。
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