芒果视频下载

薛定諤之貓
#思想實驗# 0 0
薛定諤的貓(Schr?dinger’s Cat)是奧地利著名物理學家薛定諤于1935年提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗,是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。薛定諤的貓,闡釋了量子物理中“疊加”的概念(即相反的兩種狀態可以同時存在)和不可預測性,被譽為“物理學史上最怪誕的思想實驗”。近年來,不同的物理學家們都對這個實驗進行修改,并建立了一系列的新版本。
詳細介紹 PROFILE +

薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(英文名(ming)稱(cheng):Schr?dinger’s Cat)是(shi)(shi)奧地利著名(ming)物理(li)(li)學(xue)家薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)(Erwin Schr?dinger,1887年8月(yue)12日~1961年1月(yue)4日)提出(chu)的(de)(de)(de)(de)一個思想實驗,是(shi)(shi)指將(jiang)一只貓(mao)(mao)(mao)(mao)關(guan)在裝(zhuang)有(you)少量鐳(lei)(lei)和氰(qing)化物的(de)(de)(de)(de)密閉容器(qi)里。鐳(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)變(bian)存在幾率,如果鐳(lei)(lei)發生衰(shuai)變(bian),會觸發機關(guan)打(da)碎裝(zhuang)有(you)氰(qing)化物的(de)(de)(de)(de)瓶子(zi),貓(mao)(mao)(mao)(mao)就會死;如果鐳(lei)(lei)不發生衰(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)(mao)就存活(huo)。根據(ju)量子(zi)力學(xue)理(li)(li)論,由(you)于(yu)放(fang)射(she)性(xing)的(de)(de)(de)(de)鐳(lei)(lei)處于(yu)衰(shuai)變(bian)和沒(mei)有(you)衰(shuai)變(bian)兩種狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)疊加(jia),貓(mao)(mao)(mao)(mao)就理(li)(li)應(ying)處于(yu)死貓(mao)(mao)(mao)(mao)和活(huo)貓(mao)(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)疊加(jia)狀態(tai)。這只既死又(you)活(huo)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)就是(shi)(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)“薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)(mao)(mao)”。但是(shi)(shi),不可能(neng)存在既死又(you)活(huo)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao),則(ze)必須在打(da)開容器(qi)后(hou)才知道結果。該實驗試圖從宏(hong)觀(guan)(guan)尺(chi)度(du)闡述微觀(guan)(guan)尺(chi)度(du)的(de)(de)(de)(de)量子(zi)疊加(jia)原理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)問題,巧妙地把(ba)微觀(guan)(guan)物質在觀(guan)(guan)測(ce)后(hou)是(shi)(shi)粒子(zi)還(huan)是(shi)(shi)波的(de)(de)(de)(de)存在形(xing)式和宏(hong)觀(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)聯系起來,以此(ci)求(qiu)證(zheng)觀(guan)(guan)測(ce)介入時量子(zi)的(de)(de)(de)(de)存在形(xing)式。隨著量子(zi)物理(li)(li)學(xue)的(de)(de)(de)(de)發展(zhan),薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)還(huan)延伸出(chu)了平行宇宙(zhou)等物理(li)(li)問題和哲學(xue)爭議。

2023年5月,瑞士蘇黎(li)世聯(lian)邦理工(gong)學院科學家創建了迄今最重“薛定(ding)諤的(de)貓(mao)”。

基本概念

“薛(xue)定(ding)諤(e)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)”是(shi)(shi)由奧地利物(wu)理學(xue)家薛(xue)定(ding)諤(e)于(yu)1935年提出的(de)(de)(de)有(you)關貓(mao)(mao)生死疊加的(de)(de)(de)著名(ming)思(si)想實驗,是(shi)(shi)把微觀(guan)(guan)(guan)領域的(de)(de)(de)量子行(xing)為擴展(zhan)到(dao)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)世(shi)界的(de)(de)(de)推演。這(zhe)(zhe)里必須(xu)要認(ren)識(shi)量子行(xing)為的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)現象——觀(guan)(guan)(guan)測。微觀(guan)(guan)(guan)物(wu)質有(you)不同的(de)(de)(de)存(cun)在形式(shi),即粒子和波。通常,微觀(guan)(guan)(guan)物(wu)質以波的(de)(de)(de)疊加混沌(dun)態存(cun)在;一(yi)旦觀(guan)(guan)(guan)測后,它們立刻選擇成為粒子。實驗是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de),在一(yi)個(ge)(ge)盒子里有(you)一(yi)只(zhi)貓(mao)(mao),以及(ji)少量放(fang)射(she)性(xing)物(wu)質。之(zhi)后,有(you)50%的(de)(de)(de)概(gai)率放(fang)射(she)性(xing)物(wu)質將(jiang)會(hui)(hui)衰變并(bing)釋(shi)放(fang)出毒氣殺死這(zhe)(zhe)只(zhi)貓(mao)(mao),同時有(you)50%的(de)(de)(de)概(gai)率放(fang)射(she)性(xing)物(wu)質不會(hui)(hui)衰變而貓(mao)(mao)將(jiang)活下來。

根據經(jing)典物(wu)理(li)學,在(zai)(zai)盒子(zi)(zi)里(li)必將發生這(zhe)兩個結果(guo)之一(yi),而外部(bu)觀(guan)(guan)測者(zhe)只有打(da)開盒子(zi)(zi)才(cai)(cai)能知(zhi)道(dao)里(li)面的(de)結果(guo)。在(zai)(zai)量子(zi)(zi)的(de)世界里(li),當盒子(zi)(zi)處于關閉狀態(tai),整個系統(tong)則一(yi)直(zhi)保持不確定(ding)性的(de)波態(tai),即貓生死(si)疊加。貓到底是(shi)死(si)是(shi)活必須在(zai)(zai)盒子(zi)(zi)打(da)開后,外部(bu)觀(guan)(guan)測者(zhe)觀(guan)(guan)測時,物(wu)質(zhi)以粒(li)子(zi)(zi)形式表(biao)現(xian)后才(cai)(cai)能確定(ding)。這(zhe)項實驗旨在(zai)(zai)論證量子(zi)(zi)力學對(dui)微(wei)觀(guan)(guan)粒(li)子(zi)(zi)世界超乎(hu)常理(li)的(de)認(ren)識(shi)和理(li)解,可這(zhe)使微(wei)觀(guan)(guan)不確定(ding)原(yuan)理(li)變成(cheng)了宏觀(guan)(guan)不確定(ding)原(yuan)理(li),客觀(guan)(guan)規律不以人的(de)意志為轉(zhuan)移,貓既活又死(si)違(wei)背(bei)了邏(luo)輯(ji)思(si)維(wei)。

思想實驗

薛定諤(e)的貓(mao)(Schr?dinger's Cat)是關于量子理論的一個思想實驗(yan)。

盡(jin)管量子(zi)論(lun)(lun)的誕生已經過了一(yi)個(ge)(ge)世紀,其輝煌鼎盛與繁榮也過了半個(ge)(ge)世紀。量子(zi)理(li)(li)論(lun)(lun)曾經引起的困惑(huo)直到21世紀仍困惑(huo)著人們。正如(ru)玻爾的名言(yan):“誰要是第一(yi)次聽到量子(zi)理(li)(li)論(lun)(lun)時(shi)沒有發火,那他一(yi)定沒聽懂。”薛定諤的貓是諸多(duo)量子(zi)困惑(huo)中有代表性(xing)的一(yi)個(ge)(ge)。

薛定諤(e)嘗試(shi)著用(yong)一個思(si)想實驗(yan)來(lai)檢驗(yan)量子理論隱含(han)的不確定之處(chu)。

設想在(zai)一(yi)(yi)個封閉(bi)的(de)(de)(de)匣子(zi)(zi)里,有(you)一(yi)(yi)只活(huo)貓(mao)(mao)及(ji)一(yi)(yi)瓶(ping)毒藥。當(dang)衰(shuai)變發生時(shi)(shi),藥瓶(ping)被打破,貓(mao)(mao)將被毒死(si)(si)(si)。按照常識,貓(mao)(mao)可能(neng)死(si)(si)(si)了也(ye)可能(neng)還活(huo)著。毒藥瓶(ping)上(shang)(shang)有(you)一(yi)(yi)個錘子(zi)(zi),錘子(zi)(zi)由(you)一(yi)(yi)個電子(zi)(zi)開關(guan)控制(zhi),電子(zi)(zi)開關(guan)由(you)放射性原(yuan)子(zi)(zi)控制(zhi)。如果原(yuan)子(zi)(zi)核衰(shuai)變,則放出阿爾(er)法粒子(zi)(zi),觸動(dong)電子(zi)(zi)開關(guan),錘子(zi)(zi)落(luo)下,砸碎毒藥瓶(ping),釋放出里面的(de)(de)(de)氰化物(wu)氣體(ti),貓(mao)(mao)必死(si)(si)(si)無疑。原(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)衰(shuai)變是(shi)隨機事件,物(wu)理(li)學(xue)家(jia)(jia)所能(neng)精確(que)知(zhi)道(dao)的(de)(de)(de)只是(shi)半(ban)(ban)衰(shuai)期——衰(shuai)變一(yi)(yi)半(ban)(ban)所需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間。如果一(yi)(yi)種(zhong)放射性元素的(de)(de)(de)半(ban)(ban)衰(shuai)期是(shi)一(yi)(yi)天,則過(guo)一(yi)(yi)天,該元素就少了一(yi)(yi)半(ban)(ban),再(zai)過(guo)一(yi)(yi)天,就少了剩下的(de)(de)(de)一(yi)(yi)半(ban)(ban)。物(wu)理(li)學(xue)家(jia)(jia)卻無法知(zhi)道(dao),它(ta)(ta)在(zai)什么時(shi)(shi)候衰(shuai)變,上(shang)(shang)午,還是(shi)下午。當(dang)然(ran),物(wu)理(li)學(xue)家(jia)(jia)知(zhi)道(dao)它(ta)(ta)在(zai)上(shang)(shang)午或下午衰(shuai)變的(de)(de)(de)幾率——也(ye)就是(shi)貓(mao)(mao)在(zai)上(shang)(shang)午或者(zhe)下午死(si)(si)(si)亡的(de)(de)(de)幾率。如果我(wo)們不揭開密(mi)室的(de)(de)(de)蓋(gai)子(zi)(zi),根據我(wo)們在(zai)日常生活(huo)中的(de)(de)(de)經驗,可以認定,貓(mao)(mao)或者(zhe)死(si)(si)(si),或者(zhe)活(huo)。這是(shi)它(ta)(ta)的(de)(de)(de)兩種(zhong)本(ben)征態(tai)。如果我(wo)們用薛(xue)定諤方(fang)程來描(miao)述薛(xue)定諤貓(mao)(mao),則只能(neng)說,它(ta)(ta)處于一(yi)(yi)種(zhong)活(huo)與(yu)不活(huo)的(de)(de)(de)疊加(jia)態(tai)。我(wo)們只有(you)在(zai)揭開蓋(gai)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)瞬間,才能(neng)確(que)切地(di)知(zhi)道(dao)貓(mao)(mao)是(shi)死(si)(si)(si)是(shi)活(huo)。此(ci)時(shi)(shi),貓(mao)(mao)構成(cheng)的(de)(de)(de)波函(han)數由(you)疊加(jia)態(tai)立即收縮到(dao)某一(yi)(yi)個本(ben)征態(tai)。

量子(zi)理論(lun)認(ren)為,如果(guo)沒有揭開(kai)蓋子(zi),進行觀(guan)察,我們永(yong)遠(yuan)也不(bu)知(zhi)道貓是(shi)死是(shi)活,它將永(yong)遠(yuan)處于既(ji)死又活的疊加態,可這使微觀(guan)不(bu)確定原(yuan)理變成了(le)宏(hong)觀(guan)不(bu)確定原(yuan)理,客觀(guan)規律不(bu)以人的意志(zhi)為轉移,貓既(ji)活又死違背了(le)邏輯(ji)思維(wei)。

薛定諤挖苦說(shuo)(shuo),按(an)照量子力學(xue)的(de)(de)解釋,容器(qi)中(zhong)的(de)(de)貓處(chu)于(yu)“死(si)-活疊加(jia)態(tai)”——既死(si)了又(you)活著。要等到打開(kai)容器(qi)看貓一(yi)眼才決定其生死(si)。(請(qing)注意,不(bu)是(shi)(shi)發現(xian)而是(shi)(shi)決定,僅僅看一(yi)眼就足以(yi)致(zhi)命(ming)。)正(zheng)像(xiang)哈姆(mu)雷(lei)特(te)王子(引(yin)用自莎士(shi)比(bi)亞(ya)的(de)(de)名言)所說(shuo)(shuo):“生存還是(shi)(shi)死(si)亡(wang),這是(shi)(shi)一(yi)個問題。”只有當(dang)你打開(kai)盒(he)子的(de)(de)時(shi)候(hou),疊加(jia)態(tai)突然結束(在數學(xue)術(shu)語(yu)就是(shi)(shi)“波函數坍縮(suo)(collapse)”,哈姆(mu)雷(lei)特(te)王子的(de)(de)猶(you)豫才終于(yu)結束,我們(men)知道了貓的(de)(de)確定態(tai)——死(si),或者活。

哥本(ben)哈根(gen)的(de)幾率(lv)詮釋的(de)優點:只出現一(yi)(yi)個(ge)結果,這(zhe)與我們(men)觀測到(dao)的(de)結果相符(fu)合。有(you)一(yi)(yi)個(ge)大的(de)問(wen)題,它要求波函數突(tu)然坍縮(suo),可物理(li)學(xue)中沒有(you)一(yi)(yi)個(ge)公式能夠描述(shu)這(zhe)種(zhong)坍縮(suo)。盡(jin)管如此,長期(qi)以來物理(li)學(xue)家們(men)出于或(huo)許實用主義的(de)考慮,還是接受(shou)了哥本(ben)哈根(gen)的(de)詮釋。付出的(de)代價,違反了薛(xue)定諤方程。這(zhe)就難(nan)怪薛(xue)定諤一(yi)(yi)直耿耿于懷了。

思想實驗告訴(su)我們:除非進行觀(guan)測,否則一(yi)切都不(bu)(bu)(bu)是確(que)定(ding)的(de)(de)(de),可這使微觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理(li)變成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)(le)(le)宏觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理(li),客觀(guan)規律不(bu)(bu)(bu)以人的(de)(de)(de)意志為轉移,貓既(ji)活又死(si)違背了(le)(le)(le)邏輯思維。愛(ai)因斯坦(tan)和少數非主流派物(wu)理(li)學(xue)家拒絕接受由(you)波爾及其同事(shi)創立的(de)(de)(de)理(li)論結(jie)果。量(liang)子力學(xue)告訴(su)我們,存在一(yi)個(ge)中間態,貓既(ji)不(bu)(bu)(bu)死(si)也不(bu)(bu)(bu)活,直到(dao)進行觀(guan)察(cha)看(kan)看(kan)發生了(le)(le)(le)什么。愛(ai)因斯坦(tan)認為,量(liang)子力學(xue)只(zhi)不(bu)(bu)(bu)過是對原(yuan)子及亞(ya)原(yuan)子粒子行為的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)合理(li)的(de)(de)(de)描(miao)述,這是一(yi)種(zhong)唯象理(li)論,它(ta)本身不(bu)(bu)(bu)是終極真(zhen)理(li)。他(ta)說(shuo)過一(yi)句名言:“上帝不(bu)(bu)(bu)會擲骰子。”他(ta)不(bu)(bu)(bu)承認薛定(ding)諤的(de)(de)(de)貓的(de)(de)(de)非本征態之說(shuo),認為一(yi)定(ding)有一(yi)個(ge)內(nei)在的(de)(de)(de)機制組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)(le)(le)事(shi)物(wu)的(de)(de)(de)真(zhen)實本性(xing)。愛(ai)因斯坦(tan)花(hua)了(le)(le)(le)數年時間企圖設(she)計一(yi)個(ge)實驗來檢驗這種(zhong)內(nei)在真(zhen)實性(xing)是否確(que)在起作用,但沒有完成(cheng)(cheng)(cheng)這種(zhong)設(she)計就去世了(le)(le)(le)。

尋找薛定諤貓

哥本哈根詮釋

哥本哈根(gen)詮釋(shi)(shi)在(zai)很(hen)長(chang)的一段(duan)時間成(cheng)了正統的、標準的詮釋(shi)(shi)。那只不死(si)不活(huo)的貓卻(que)總是(shi)像惡(e)夢一樣讓物理學(xue)家們(men)不得安寧。格利賓在(zai)《尋找薛定諤的貓》中想(xiang)告(gao)訴我(wo)們(men),哥本哈根(gen)詮釋(shi)(shi)在(zai)哪兒(er)失敗?以(yi)及(ji)用(yong)什么詮釋(shi)(shi)可以(yi)替代它(ta)?

格利賓

1957年,休·埃弗(fu)萊特提出的“多世界詮釋”似乎(hu)為人們帶來了福音,由于它太離奇開始(shi)沒(mei)有(you)(you)人認真對待(dai)。格利賓(bin)認為,多世界詮釋有(you)(you)許(xu)多優點,由此(ci)它可(ke)以(yi)代(dai)替哥(ge)本哈根詮釋。我們下(xia)面簡單介紹(shao)一下(xia)休·埃弗(fu)萊特的多世界詮釋。

格利賓在(zai)(zai)(zai)書中(zhong)(zhong)寫道:“埃弗(fu)萊特……指出兩只貓(mao)都是(shi)真實(shi)的(de)。有(you)(you)(you)一(yi)(yi)只活貓(mao),有(you)(you)(you)一(yi)(yi)只死貓(mao),它(ta)們位于(yu)不同的(de)世(shi)界中(zhong)(zhong)。問題并不在(zai)(zai)(zai)于(yu)盒子(zi)(zi)(zi)中(zhong)(zhong)的(de)放射性原(yuan)子(zi)(zi)(zi)是(shi)否衰(shuai)變(bian),而在(zai)(zai)(zai)于(yu)它(ta)既衰(shuai)變(bian)又不衰(shuai)變(bian)。當我(wo)們向盒子(zi)(zi)(zi)里看時,整個(ge)世(shi)界分(fen)裂成它(ta)自己的(de)兩個(ge)版(ban)本(ben)。這兩個(ge)版(ban)本(ben)在(zai)(zai)(zai)其(qi)余(yu)的(de)各個(ge)方面都是(shi)全同的(de)。區別只是(shi)在(zai)(zai)(zai)于(yu)其(qi)中(zhong)(zhong)一(yi)(yi)個(ge)版(ban)本(ben)中(zhong)(zhong),原(yuan)子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變(bian)了,貓(mao)死了;而在(zai)(zai)(zai)另一(yi)(yi)個(ge)版(ban)本(ben)中(zhong)(zhong),原(yuan)子(zi)(zi)(zi)沒(mei)有(you)(you)(you)衰(shuai)變(bian),貓(mao)還活著。”

也(ye)就是說(shuo),上(shang)面說(shuo)的(de)(de)(de)“原子(zi)(zi)(zi)衰變(bian)了,貓死了;原子(zi)(zi)(zi)沒(mei)(mei)有衰變(bian),貓還(huan)活(huo)著(zhu)(zhu)”這(zhe)兩個(ge)(ge)世(shi)界將完全相互獨立(li)地演(yan)變(bian)下去,就像兩個(ge)(ge)平行的(de)(de)(de)世(shi)界一樣。格利賓顯然(ran)十(shi)分贊賞這(zhe)一詮釋,故他(ta)接著(zhu)(zhu)說(shuo):“這(zhe)聽(ting)起來就像科幻小說(shuo),然(ran)而(er)……它是基(ji)于無懈可(ke)擊的(de)(de)(de)數學(xue)方程,基(ji)于量子(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)樸實的(de)(de)(de)、自(zi)(zi)洽的(de)(de)(de)、符合(he)邏輯的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。”“在量子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)多世(shi)界中,我們(men)通(tong)過(guo)參(can)與而(er)選擇出自(zi)(zi)己的(de)(de)(de)道路(lu)。在我們(men)生活(huo)的(de)(de)(de)這(zhe)個(ge)(ge)世(shi)界上(shang),沒(mei)(mei)有隱變(bian)量,上(shang)帝不(bu)會擲骰(tou)子(zi)(zi)(zi),一切(qie)都(dou)是真實的(de)(de)(de)。”按格利賓所說(shuo),愛因斯坦如果(guo)還(huan)活(huo)著(zhu)(zhu),他(ta)也(ye)許會同意并(bing)大大地贊揚這(zhe)一個(ge)(ge)“沒(mei)(mei)有隱變(bian)量,上(shang)帝不(bu)會擲骰(tou)子(zi)(zi)(zi)”的(de)(de)(de)理論。

這個詮(quan)釋的(de)(de)優點(dian):薛(xue)定諤方(fang)程始終成(cheng)立,波函數從不(bu)坍縮,由此它簡化了(le)基本(ben)理論(lun)。它的(de)(de)問(wen)題設想過于離奇,付出的(de)(de)代(dai)價是(shi)這些平行的(de)(de)世界(jie)(jie)全(quan)都是(shi)同樣真實的(de)(de)。這就難怪有(you)人(ren)說(shuo):“在科學史(shi)上,多世界(jie)(jie)詮(quan)釋無(wu)疑(yi)是(shi)目前所提出的(de)(de)最(zui)大(da)膽、最(zui)野心勃勃的(de)(de)理論(lun)。”

量子相干性

1996年5月,美國(guo)科羅拉(la)多州(zhou)博(bo)(bo)爾德(de)的(de)國(guo)家標準與技術(shu)研究所(NIST)的(de)Monroe等人用單個(ge)(ge)(ge)鈹(pi)離(li)(li)子(zi)(zi)做(zuo)成(cheng)了“薛定諤的(de)貓”并拍下了快照,發現鈹(pi)離(li)(li)子(zi)(zi)在(zai)第(di)(di)一(yi)個(ge)(ge)(ge)空(kong)間位(wei)置上(shang)(shang)處(chu)于(yu)自旋向(xiang)上(shang)(shang)的(de)狀態(tai),而同(tong)時(shi)又在(zai)第(di)(di)二個(ge)(ge)(ge)空(kong)間位(wei)置上(shang)(shang)處(chu)于(yu)自旋向(xiang)下的(de)狀態(tai),而這兩個(ge)(ge)(ge)狀態(tai)相(xiang)距80納米之遙(yao)!(1納米等于(yu)1毫微米)——這在(zai)原子(zi)(zi)尺度上(shang)(shang)是一(yi)個(ge)(ge)(ge)巨大的(de)距離(li)(li)。想像(xiang)這個(ge)(ge)(ge)鈹(pi)離(li)(li)子(zi)(zi)是個(ge)(ge)(ge)通(tong)靈(ling)大師,他(ta)在(zai)紐(niu)約與喜馬拉(la)雅(ya)同(tong)時(shi)現身,一(yi)個(ge)(ge)(ge)他(ta)正從摩天樓頂往下跳傘(san);而另一(yi)個(ge)(ge)(ge)他(ta)則正爬上(shang)(shang)雪山之巔!——量(liang)子(zi)(zi)的(de)這種“化身博(bo)(bo)士(shi)”特點,物理學(xue)上(shang)(shang)稱“量(liang)子(zi)(zi)相(xiang)干(gan)性”。

相對解釋

在(zai)(zai)實(shi)(shi)驗中,無論是(shi)(shi)多少概率存活或者死亡(wang),相對于觀(guan)測(ce)(ce)者來說,在(zai)(zai)未觀(guan)測(ce)(ce)之前(qian),都(dou)存在(zai)(zai)不確定性,即其(qi)(qi)存在(zai)(zai)疊加(jia)態。但將(jiang)參考系建立在(zai)(zai)實(shi)(shi)驗對象貓(mao)身(shen)上,其(qi)(qi)結果(guo)已(yi)經確定,是(shi)(shi)客觀(guan)存在(zai)(zai)的,并非以外界觀(guan)測(ce)(ce)者是(shi)(shi)否觀(guan)測(ce)(ce)而(er)決定其(qi)(qi)真(zhen)實(shi)(shi)的結果(guo)。

分析上述后得出(chu)思考(kao),貓和外界(jie)觀(guan)測(ce)者(zhe)構(gou)成兩個相對的參(can)考(kao)系,實(shi)驗(yan)開啟后,以(yi)貓為(wei)參(can)考(kao)系時(shi),其結(jie)果狀(zhuang)態(tai)為(wei)客觀(guan)真實(shi)確定;而以(yi)外界(jie)觀(guan)測(ce)者(zhe)為(wei)參(can)考(kao)系時(shi),貓存在疊加(jia)態(tai),這種疊加(jia)態(tai)不是(shi)客觀(guan)結(jie)果,而是(shi)從未被觀(guan)測(ce)的狀(zhuang)態(tai)現(xian)象。

為(wei)了更直觀的理解,將實(shi)驗過(guo)程視(shi)作(zuo)事(shi)(shi)件(jian),當(dang)所選(xuan)(xuan)參(can)考(kao)(kao)系不同時(shi)(shi),其不能等同于(yu)一個事(shi)(shi)件(jian)。當(dang)選(xuan)(xuan)取(qu)以貓(mao)為(wei)參(can)考(kao)(kao)系時(shi)(shi),命名(ming)為(wei)A事(shi)(shi)件(jian),A事(shi)(shi)件(jian)結(jie)束(shu)狀態(tai)即貓(mao)參(can)考(kao)(kao)系的狀態(tai);當(dang)選(xuan)(xuan)取(qu)以外界觀測者時(shi)(shi),命名(ming)為(wei)B事(shi)(shi)件(jian),未觀測時(shi)(shi),B事(shi)(shi)件(jian)尚未結(jie)束(shu),其處于(yu)疊加態(tai)。觀測后,B事(shi)(shi)件(jian)結(jie)束(shu),疊加態(tai)坍(tan)縮,呈現其最終狀態(tai)。

薛定諤方程

埃爾溫(wen)·薛(xue)定(ding)諤在20世(shi)紀20年代中期(qi)創立了被稱(cheng)為量子力學分支中的一(yi)個方(fang)程(cheng)。后來被稱(cheng)之為薛(xue)定(ding)諤現六光子薛(xue)定(ding)諤貓態

方程(cheng):▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0

量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)理(li)(li)論是20世紀科學(xue)的重(zhong)大進展之(zhi)一,由于量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)力學(xue)對(dui)傳統觀念所帶(dai)來的巨大沖(chong)擊,連“量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)”的提出(chu)者在(zai)內的科學(xue)家(jia)都(dou)想盡各(ge)(ge)種(zhong)辦法(fa)拒(ju)絕它,或做出(chu)各(ge)(ge)種(zhong)調和性的解(jie)釋。事實上,薛定諤就被量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)力學(xue)的結果(guo)弄得心神不安,他不喜歡波(bo)粒(li)二象性的二元(yuan)解(jie)釋以及波(bo)的統計解(jie)釋,試圖建立一個只用波(bo)來解(jie)釋的理(li)(li)論。

薛定諤貓態

含義

美國(guo)科學家宣布,他們(men)成功讓6個鈹離子(zi)系統實現了自旋方向完(wan)全相反的宏觀(guan)量子(zi)疊加態,也就是(shi)量子(zi)力學理(li)論中的“薛(xue)定諤貓”態。

根據量(liang)(liang)子力學理(li)(li)論,物質在(zai)(zai)微觀(guan)(guan)尺(chi)度上存在(zai)(zai)兩種完全相反(fan)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)并存的(de)奇特狀(zhuang)(zhuang)況,這被(bei)稱為有效的(de)相干(gan)疊(die)加態(tai)。由大量(liang)(liang)微觀(guan)(guan)粒子組成(cheng)的(de)宏(hong)觀(guan)(guan)世界是否也遵循量(liang)(liang)子疊(die)加原(yuan)理(li)(li)?奧地利物理(li)(li)學家薛定(ding)諤為此在(zai)(zai)1935年提出著名的(de)“薛定(ding)諤貓”佯謬。

“薛(xue)定諤貓”佯謬假設(she)了這(zhe)樣一種情況,將一只貓關在(zai)裝有少(shao)量鐳(lei)(lei)和氰(qing)化(hua)物(wu)的(de)密閉容器里(li)。鐳(lei)(lei)的(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)存(cun)(cun)在(zai)幾率(lv),如(ru)果(guo)(guo)鐳(lei)(lei)發(fa)生衰(shuai)(shuai)變(bian),會觸(chu)發(fa)機關打碎裝有氰(qing)化(hua)物(wu)的(de)瓶子(zi),貓就(jiu)會死(si);如(ru)果(guo)(guo)鐳(lei)(lei)不發(fa)生衰(shuai)(shuai)變(bian),貓就(jiu)存(cun)(cun)活(huo)。根據量子(zi)力學理(li)論,由于放射(she)性的(de)鐳(lei)(lei)處于衰(shuai)(shuai)變(bian)和沒有衰(shuai)(shuai)變(bian)兩種狀態(tai)的(de)疊加(jia),貓就(jiu)理(li)應處于死(si)貓和活(huo)貓的(de)疊加(jia)狀態(tai)。這(zhe)只既死(si)又(you)活(huo)的(de)貓就(jiu)是所謂的(de)“薛(xue)定諤貓”。

顯然,既(ji)死又活的(de)(de)(de)貓(mao)是(shi)荒謬的(de)(de)(de),可這使微(wei)觀(guan)不確定(ding)(ding)原(yuan)理(li)(li)變(bian)成(cheng)了宏觀(guan)不確定(ding)(ding)原(yuan)理(li)(li),客觀(guan)規(gui)律不以人的(de)(de)(de)意志(zhi)為轉移,貓(mao)既(ji)活又死違背了邏輯思維。薛定(ding)(ding)諤(e)(e)想要借此(ci)(ci)闡(chan)述的(de)(de)(de)物理(li)(li)問題(ti),宏觀(guan)世界(jie)是(shi)否也遵從適用(yong)于微(wei)觀(guan)尺(chi)度(du)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)疊加(jia)原(yuan)理(li)(li)。“薛定(ding)(ding)諤(e)(e)貓(mao)”佯謬巧妙地把微(wei)觀(guan)放射源和宏觀(guan)的(de)(de)(de)貓(mao)聯系(xi)起來,旨在(zai)否定(ding)(ding)宏觀(guan)世界(jie)存在(zai)量(liang)子(zi)(zi)疊加(jia)態(tai)。然而隨著量(liang)子(zi)(zi)力學的(de)(de)(de)發展,科(ke)學家已先后通過各(ge)種方(fang)案獲得(de)了宏觀(guan)量(liang)子(zi)(zi)疊加(jia)態(tai)。此(ci)(ci)前,科(ke)學家最(zui)多使4個離子(zi)(zi)或(huo)5個光子(zi)(zi)達到“薛定(ding)(ding)諤(e)(e)貓(mao)”態(tai)。如何(he)使更(geng)多粒(li)子(zi)(zi)構(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)系(xi)統(tong)達到這種狀態(tai)并保存更(geng)長時(shi)間(jian),已成(cheng)為實驗物理(li)(li)學的(de)(de)(de)一(yi)大挑(tiao)戰。

實驗

美國國家標準和技術(shu)研究所的(de)(de)萊布弗里(li)特等人在(zai)最(zui)新一(yi)期(qi)《自(zi)(zi)然》雜志上稱,他們(men)已實現擁有粒子(zi)(zi)較多而且持續時間最(zui)長(chang)的(de)(de)“薛定(ding)諤(e)貓(mao)”態(tai)。實驗中(zhong)(zhong),研究人員將鈹離(li)子(zi)(zi)每隔(ge)若干微米(mi)“固(gu)定(ding)”在(zai)電磁(ci)場阱中(zhong)(zhong),然后用激光(guang)使鈹離(li)子(zi)(zi)冷卻到接近絕(jue)對零度,并分(fen)三(san)步(bu)操(cao)縱這些離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)運動(dong)。為了讓盡(jin)可能多的(de)(de)粒子(zi)(zi)在(zai)盡(jin)可能長(chang)的(de)(de)時間里(li)實現“薛定(ding)諤(e)貓(mao)”態(tai),研究人員一(yi)方面提高(gao)激光(guang)的(de)(de)冷卻效率(lv),另(ling)一(yi)方面使電磁(ci)場阱盡(jin)可能多地吸收離(li)子(zi)(zi)振動(dong)發出(chu)的(de)(de)熱(re)量(liang)。最(zui)終,他們(men)使6個鈹離(li)子(zi)(zi)在(zai)50微秒內(nei)同時順(shun)時針自(zi)(zi)旋(xuan)(xuan)和逆時針自(zi)(zi)旋(xuan)(xuan),實現了兩種相反(fan)量(liang)子(zi)(zi)態(tai)的(de)(de)等量(liang)疊加(jia)糾纏(chan),也就(jiu)是“薛定(ding)諤(e)貓(mao)”態(tai)。

奧地利(li)因(yin)斯布魯克大學的研究(jiu)人員也在(zai)同期《自然》雜志上報告說,他們在(zai)8個離子的系(xi)統中(zhong)實(shi)現了“薛定諤(e)貓(mao)”態,維(wei)持時間稍短。

2023年5月,瑞士蘇(su)黎(li)世(shi)聯邦理(li)工學(xue)院科學(xue)家讓一個(ge)“體重(zhong)”為(wei)16微克(質量為(wei)原子或分子的(de)幾十億倍)的(de)微小晶(jing)體處于兩個(ge)振蕩狀(zhuang)態的(de)疊加態,創建了迄今最重(zhong)“薛定諤的(de)貓”。

研究意義

科(ke)學家(jia)稱,“薛(xue)(xue)定諤貓”態(tai)不僅具有(you)(you)理(li)論研究(jiu)意義,也(ye)有(you)(you)實際(ji)應用的潛力。比如,多(duo)粒子的“薛(xue)(xue)定諤貓”態(tai)系統可以作(zuo)為(wei)未來(lai)高(gao)容(rong)錯量子計算機的核心(xin)部件(jian),也(ye)可以用來(lai)制造(zao)極其(qi)靈敏的傳感器以及原(yuan)子鐘、干涉儀等(deng)精密測(ce)量裝(zhuang)備。

量子派后(hou)來有(you)一個被哄傳得很(hen)廣的論調說(shuo)

“當我們(men)不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)(guan)察(cha)時(shi),月(yue)亮(liang)(liang)(liang)是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)存在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)”,這稍稍偏離了本意,準確(que)(que)(que)來(lai)說,因為月(yue)亮(liang)(liang)(liang)也(ye)是(shi)由不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒(li)子(zi)組成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),所以(yi)(yi)如果我們(men)轉(zhuan)過(guo)頭不(bu)(bu)(bu)(bu)去(qu)看月(yue)亮(liang)(liang)(liang),那一(yi)大(da)堆粒(li)子(zi)就開(kai)始(shi)(shi)按(an)照(zhao)波(bo)函(han)數(shu)彌散(san)開(kai)去(qu)。于是(shi)乎,月(yue)亮(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan)開(kai)始(shi)(shi)顯得模糊而不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding),它(ta)逐漸“融化”,變成(cheng)(cheng)概(gai)率波(bo)擴散(san)到周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間里去(qu)。當然這么大(da)一(yi)個(ge)月(yue)亮(liang)(liang)(liang)完全融化成(cheng)(cheng)空(kong)間中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)率是(shi)需要很(hen)長很(hen)長時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de),不(bu)(bu)(bu)(bu)過(guo)問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實質是(shi):要是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)(guan)察(cha)月(yue)亮(liang)(liang)(liang),它(ta)就從確(que)(que)(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態變成(cheng)(cheng)無數(shu)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疊加(jia)。不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)(guan)察(cha)它(ta)時(shi),一(yi)個(ge)確(que)(que)(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),客觀(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)月(yue)亮(liang)(liang)(liang)是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)存在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。但(dan)只要一(yi)回頭,一(yi)輪明月(yue)便又高懸空(kong)中,似乎什么事也(ye)沒(mei)發生過(guo)一(yi)樣(yang)。但(dan)其實,量(liang)子(zi)力學定(ding)律將月(yue)亮(liang)(liang)(liang)這種巨大(da)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)函(han)數(shu)限(xian)制在很(hen)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域中,所以(yi)(yi)即使月(yue)亮(liang)(liang)(liang)彌散(san)開(kai)去(qu),彌散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)度也(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)人眼能看出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

測(ce)(ce)不(bu)(bu)準(zhun)原理解釋:測(ce)(ce)量(liang)(liang)一個粒(li)子的(de)(de)(de)位(wei)置和速度(du),其(qi)辦(ban)法是將(jiang)光照到這(zhe)(zhe)粒(li)子上(shang),一部分光波被此粒(li)子散射開,由此指明它的(de)(de)(de)位(wei)置。人們不(bu)(bu)可(ke)能(neng)將(jiang)粒(li)子的(de)(de)(de)位(wei)置確(que)定到到光的(de)(de)(de)兩個波峰(feng)之間距(ju)離更(geng)小的(de)(de)(de)程(cheng)度(du),故必須用(yong)(yong)短波長(chang)的(de)(de)(de)光來測(ce)(ce)量(liang)(liang),至少要(yao)用(yong)(yong)一個光量(liang)(liang)子。這(zhe)(zhe)量(liang)(liang)子會擾(rao)(rao)動(dong)這(zhe)(zhe)粒(li)子,并改(gai)變粒(li)子的(de)(de)(de)速度(du),而且位(wei)置測(ce)(ce)量(liang)(liang)得越準(zhun)確(que)所需(xu)的(de)(de)(de)波長(chang)就越短,單獨量(liang)(liang)子的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)就越大,粒(li)子的(de)(de)(de)速度(du)就被擾(rao)(rao)動(dong)得越厲害。你對粒(li)子的(de)(de)(de)位(wei)置測(ce)(ce)量(liang)(liang)得越準(zhun)確(que),對速度(du)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)就越不(bu)(bu)準(zhun)確(que)。(月亮不(bu)(bu)觀(guan)測(ce)(ce)時(shi)不(bu)(bu)是不(bu)(bu)存在,量(liang)(liang)子態在觀(guan)測(ce)(ce)時(shi)由于(yu)觀(guan)測(ce)(ce)力(li)的(de)(de)(de)相互作用(yong)(yong)而使波函數坍塌為確(que)定值,微觀(guan)粒(li)子整體呈現(xian)規律性,宏觀(guan)尺度(du)下觀(guan)測(ce)(ce)力(li)幾(ji)乎對其(qi)不(bu)(bu)影響。)(參考資料:史蒂芬.霍金所著《時(shi)間簡史》)

不(bu)(bu)能不(bu)(bu)承(cheng)認,這聽起來很有強(qiang)烈的(de)(de)主觀唯心論的(de)(de)味道,它(ta)其實和(he)我們通常(chang)理解的(de)(de)那(nei)(nei)種(zhong)哲學理論有一定(ding)區(qu)別,不(bu)(bu)過講到這里,許多(duo)人大概(gai)都會自然而(er)然地(di)(di)想(xiang)起貝(bei)克萊(George Berkeley)主教(jiao)的(de)(de)那(nei)(nei)句名言:“存(cun)(cun)在(zai)就(jiu)是(shi)被(bei)感知”(拉(la)丁文:Esse Est Percipi)。這句話要(yao)是(shi)稍微改一改講成“存(cun)(cun)在(zai)就(jiu)是(shi)被(bei)測量”,那(nei)(nei)就(jiu)和(he)哥本(ben)哈根派的(de)(de)意思差不(bu)(bu)離(li)了。貝(bei)克萊在(zai)哲學史(shi)上的(de)(de)地(di)(di)位無疑是(shi)重要(yao)的(de)(de),人們通常(chang)樂于批判他,我們的(de)(de)哥本(ben)哈根派是(shi)否比他走得更(geng)遠呢?好歹貝(bei)克萊還認為(wei)事物是(shi)連續(xu)客觀地(di)(di)存(cun)(cun)在(zai)的(de)(de),因為(wei)總有“上帝(di)(di)”在(zai)不(bu)(bu)停地(di)(di)看著一切。而(er)量子論?“陛下,我不(bu)(bu)需(xu)要(yao)上帝(di)(di)這個假設”。

與貝(bei)克萊互相輝映(ying)的(de)東方代(dai)表大概(gai)要算王陽(yang)明。他在《傳(chuan)習錄·下》中(zhong)也說過一句(ju)有名的(de)話:“你(ni)未(wei)看(kan)此(ci)花(hua)時(shi)(shi)(shi),此(ci)花(hua)與汝(ru)同(tong)歸于寂;你(ni)來看(kan)此(ci)花(hua)時(shi)(shi)(shi),則(ze)此(ci)花(hua)顏色一時(shi)(shi)(shi)明白(bai)起來……”如果王陽(yang)明懂量子論,他多半會(hui)說:“你(ni)未(wei)觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)時(shi)(shi)(shi),此(ci)花(hua)并(bing)未(wei)實在地存在,按波函(han)數而歸于寂;你(ni)來觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)時(shi)(shi)(shi),則(ze)此(ci)花(hua)波函(han)數發生坍縮,它的(de)顏色一時(shi)(shi)(shi)變成明白(bai)的(de)實在……”測(ce)量即是理,測(ce)量外(wai)無理。

薛定諤的貓和量子自殺

究竟是(shi)必(bi)然還(huan)是(shi)偶(ou)(ou)然決定(ding)(ding)了宇宙(zhou)的(de)(de)命運(yun)?或者說(shuo):‘上(shang)帝(di)’玩骰子(zi)嗎?這個是(shi)量子(zi)力學(xue)和相(xiang)(xiang)對論最(zui)大的(de)(de)爭議(yi)。量子(zi)力學(xue)主(zhu)張,世界是(shi)由不確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)、隨機的(de)(de)事件決定(ding)(ding),這個不確(que)定(ding)(ding)(后(hou)者叫波動(dong))其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)辯(bian)證法主(zhu)張的(de)(de)矛盾運(yun)作;而相(xiang)(xiang)對論則認為,世界應該是(shi)由固定(ding)(ding)的(de)(de)、機械的(de)(de)規律(lv)統治,任何看似偶(ou)(ou)然的(de)(de)事件背后(hou),其(qi)實(shi)都有必(bi)然在支撐(cheng)。

關(guan)于薛定諤的(de)(de)貓,許多(duo)非主(zhu)流科學家是(shi)(shi)持懷(huai)疑態度的(de)(de),他們(men)認為:這(zhe)個(ge)原(yuan)(yuan)因(yin)是(shi)(shi)由(you)“平行宇宙”(MWI)造成(cheng)的(de)(de),即(ji):當(dang)我們(men)向盒子(zi)里(li)看時(shi),整個(ge)世界分裂成(cheng)它自(zi)己的(de)(de)兩(liang)(liang)個(ge)版(ban)(ban)本(ben)(ben)。這(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)版(ban)(ban)本(ben)(ben)在(zai)其(qi)余的(de)(de)各(ge)個(ge)方面都是(shi)(shi)全同的(de)(de)。區別只是(shi)(shi)在(zai)于其(qi)中(zhong)(zhong)一個(ge)版(ban)(ban)本(ben)(ben)中(zhong)(zhong),原(yuan)(yuan)子(zi)衰(shuai)變(bian)了,貓死(si)了;而(er)(er)在(zai)另(ling)一個(ge)版(ban)(ban)本(ben)(ben)中(zhong)(zhong),原(yuan)(yuan)子(zi)沒(mei)有衰(shuai)變(bian),貓還活著。在(zai)量子(zi)的(de)(de)多(duo)世界中(zhong)(zhong),我們(men)通過(guo)參與而(er)(er)選擇(ze)出自(zi)己的(de)(de)道路。在(zai)我們(men)生活的(de)(de)這(zhe)個(ge)世界上(shang),沒(mei)有隱變(bian)量,上(shang)帝不會(hui)擲(zhi)骰子(zi),一切(qie)都是(shi)(shi)真實的(de)(de)。這(zhe)個(ge)觀點還有更(geng)駭(hai)人(ren)聽聞的(de)(de)假設:量子(zi)自(zi)殺。

量子自殺的提出

在(zai)(zai)量子力學(xue)里,量子自殺是想法實驗(yan),這(zhe)令人(ren)毛(mao)骨悚然和啼笑皆非的(de)(de)實驗(yan)在(zai)(zai)80年代末由Hans Moravec,Bruno Marchal等人(ren)提出,而又在(zai)(zai)1998年為宇宙學(xue)家Max Tegmark針(zhen)對(dui)哥(ge)本哈根(gen)“波函數坍縮”中(zhong)的(de)(de)“意識怪(guai)獸(shou)”,在(zai)(zai)那篇廣為人(ren)知的(de)(de)宣傳MWI的(de)(de)論文中(zhong)所發展和重提。Max Tegmark認為宇宙有多個(ge),量子的(de)(de)不(bu)確定性被分配(pei)到各個(ge)宇宙去,只(zhi)要從主(zhu)觀視角來看,不(bu)但一(yi)(yi)個(ge)人(ren)永(yong)遠無法完(wan)成(cheng)自殺,事實上他一(yi)(yi)旦開(kai)始存在(zai)(zai),就永(yong)遠不(bu)會消失(shi)。總(zong)存在(zai)(zai)著一(yi)(yi)些量子效(xiao)應,使得(de)一(yi)(yi)個(ge)人(ren)不(bu)會衰(shuai)老(lao),而按(an)照(zhao)MWI,這(zhe)些非常低的(de)(de)概(gai)率總(zong)是對(dui)應于(yu)某個(ge)實際的(de)(de)世界!

量子自殺實驗

在(zai)一(yi)(yi)套設備里,利(li)用(yong)原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)來(lai)控制扣(kou)動一(yi)(yi)把槍的(de)(de)(de)(de)(de)扳機(ji),我們就(jiu)(jiu)可以(yi)(yi)觀測當(dang)一(yi)(yi)個(ge)人(ren)被(bei)(bei)(bei)打死了(le)(如果衰(shuai)(shuai)變(bian)-->開(kai)槍)或者沒有(you)(沒有(you)衰(shuai)(shuai)變(bian))。他(ta)(ta)(ta)(ta)遲早被(bei)(bei)(bei)打死,因為(wei)隨著(zhu)(zhu)原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)概(gai)率的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加,槍的(de)(de)(de)(de)(de)扳機(ji)遲早會扣(kou)動。但(dan)對(dui)當(dang)事(shi)人(ren)本身的(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)度來(lai)說完(wan)全不是(shi)這樣(yang)。因為(wei)對(dui)他(ta)(ta)(ta)(ta)唯一(yi)(yi)有(you)意義(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)就(jiu)(jiu)是(shi)“那些(xie)他(ta)(ta)(ta)(ta)活著(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)世(shi)界”。永遠都(dou)會有(you)一(yi)(yi)個(ge)他(ta)(ta)(ta)(ta)活在(zai)某(mou)個(ge)世(shi)界。如果平(ping)行宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)理論(lun)是(shi)正確的(de)(de)(de)(de)(de),那么(me)對(dui)于(yu)某(mou)人(ren)來(lai)說,他(ta)(ta)(ta)(ta)無(wu)論(lun)如何試圖去自(zi)殺都(dou)不會死。要(yao)是(shi)他(ta)(ta)(ta)(ta)拿刀抹脖(bo)子(zi),那么(me)因為(wei)組成(cheng)刀的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)群符(fu)合波動方程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)粒子(zi),所(suo)以(yi)(yi)總(zong)有(you)一(yi)(yi)個(ge)非(fei)常非(fei)常小的(de)(de)(de)(de)(de)可能性,以(yi)(yi)某(mou)種方式(shi)絲(si)毫(hao)無(wu)損(sun)地穿(chuan)透了(le)該人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)脖(bo)子(zi),從而保(bao)持(chi)該人(ren)不死!當(dang)然這個(ge)概(gai)率極小極小,但(dan)按照MWI,一(yi)(yi)切(qie)可能發生的(de)(de)(de)(de)(de)都(dou)實(shi)際發生了(le),所(suo)以(yi)(yi)這個(ge)現象總(zong)會發生在(zai)某(mou)個(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)!其實(shi)不管(guan)換什么(me)方式(shi)自(zi)殺都(dou)一(yi)(yi)樣(yang),跳樓也好,臥軌也好,上吊也好,總(zong)存在(zai)那么(me)一(yi)(yi)些(xie)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou),讓他(ta)(ta)(ta)(ta)還活著(zhu)(zhu)。從該人(ren)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)視角(jiao)來(lai)看(kan),他(ta)(ta)(ta)(ta)怎(zen)么(me)死都(dou)死不掉!當(dang)然在(zai)其他(ta)(ta)(ta)(ta)無(wu)窮個(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)里,他(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)親(qin)朋好友(you)卻要(yao)為(wei)他(ta)(ta)(ta)(ta)哀悼了(le)。這實(shi)際上也是(shi)薛定諤(e)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)真人(ren)版。大家(jia)知道(dao)在(zai)貓(mao)(mao)(mao)實(shi)驗里,如果原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)(jiu)被(bei)(bei)(bei)毒死,反之(zhi)則存活。對(dui)此(ci),哥(ge)本哈根派的(de)(de)(de)(de)(de)解釋:在(zai)我們沒有(you)觀測它之(zhi)前(qian),貓(mao)(mao)(mao)是(shi)“又死又活”的(de)(de)(de)(de)(de),而觀測后(hou)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)(de)波函(han)數發生坍(tan)縮,貓(mao)(mao)(mao)要(yao)么(me)死要(yao)么(me)活。MWI則聲稱:每(mei)次實(shi)驗必定同時產生一(yi)(yi)只活貓(mao)(mao)(mao)和一(yi)(yi)只死貓(mao)(mao)(mao),只不過它們存在(zai)于(yu)兩(liang)個(ge)平(ping)行的(de)(de)(de)(de)(de)世(shi)界中。

宇宙分裂

這(zhe)樣(yang)一(yi)來,薛定(ding)諤(e)的貓也不(bu)(bu)必再為死(si)(si)活(huo)(huo)問題(ti)困擾。只不(bu)(bu)過是宇宙分裂成了兩(liang)個(ge),一(yi)個(ge)有活(huo)(huo)貓,一(yi)個(ge)有死(si)(si)貓罷了。對于(yu)那個(ge)活(huo)(huo)貓的宇宙,貓是一(yi)直活(huo)(huo)著的,不(bu)(bu)存在(zai)死(si)(si)活(huo)(huo)疊(die)加(jia)的問題(ti)。對于(yu)死(si)(si)貓的宇宙,貓在(zai)分裂的那一(yi)刻就實實在(zai)在(zai)地死(si)(si)了,不(bu)(bu)要等(deng)人們打開容器才“坍(tan)縮”,從而蓋棺定(ding)論。

從宇(yu)宙(zhou)誕(dan)生以來,已經進行過(guo)無數(shu)(shu)次這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)分裂,它的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)量以幾何級數(shu)(shu)增長,很快趨(qu)于(yu)無窮。我(wo)們(men)處于(yu)的(de)(de)(de)(de)這個(ge)宇(yu)宙(zhou)只不(bu)過(guo)是其(qi)中的(de)(de)(de)(de)一個(ge),在(zai)(zai)它之外,還(huan)有(you)非常(chang)(chang)多的(de)(de)(de)(de)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)。有(you)些(xie)和(he)我(wo)們(men)很接近(jin),那(nei)是在(zai)(zai)家(jia)(jia)譜樹上最近(jin)剛(gang)剛(gang)分離出來的(de)(de)(de)(de),而那(nei)些(xie)從遙(yao)遠的(de)(de)(de)(de)古代就(jiu)同(tong)我(wo)們(men)分道揚鑣的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)則可能非常(chang)(chang)不(bu)同(tong)。也許在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)宙(zhou)中,小(xiao)行星并未撞擊地球,恐龍仍是世界主(zhu)宰。在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)宙(zhou)中,埃及(ji)艷后克(ke)婁(lou)帕特拉(la)的(de)(de)(de)(de)鼻(bi)子稍短(duan)了一點(dian),沒有(you)叫凱撒和(he)安東尼怦然心動。那(nei)些(xie)反對(dui)歷(li)史(shi)決定論的(de)(de)(de)(de)“鼻(bi)子派(pai)歷(li)史(shi)學家(jia)(jia)”一定會(hui)對(dui)后來的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)大感興趣,看看是不(bu)是真的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)歷(li)史(shi)蝴蝶效應。在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)宙(zhou)中,格魯(lu)希沒有(you)在(zai)(zai)滑鐵盧遲到(dao),而希特勒(le)沒有(you)在(zai)(zai)敦刻爾克(ke)前下達停止進攻的(de)(de)(de)(de)命令(ling)。而在(zai)(zai)更多的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)里(li),因(yin)為物理常(chang)(chang)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)適合,根本就(jiu)沒有(you)生命和(he)行星的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。

似乎(hu)這(zhe)個(ge)結論是(shi)可以將整個(ge)量子(zi)(zi)力學和相對論聯系起來,或(huo)者說,是(shi)用相對論取代了量子(zi)(zi)力學。

且慢(man)!仔細考慮一(yi)下:每一(yi)個電子(zi)的(de)跳躍,每一(yi)個光(guang)子(zi)的(de)衍(yan)射(she),我在鍵盤上敲打(da)的(de)每一(yi)個字(zi)符,都(dou)可以創(chuang)造一(yi)個宇(yu)宙?那么,自大爆炸(zha)以來,究竟有(you)多少(shao)個宇(yu)宙被創(chuang)造出(chu)來了?宇(yu)宙的(de)數(shu)量每秒鐘都(dou)在以駭(hai)人(ren)聽聞(wen)的(de)速度增長(chang)?這(zhe)個理(li)(li)論似(si)乎是要(yao)為了解釋一(yi)個小(xiao)小(xiao)的(de)電子(zi)的(de)衍(yan)射(she)而興師動眾的(de)創(chuang)造一(yi)個龐大的(de)宇(yu)宙呀!也沒(mei)有(you)任何證據(ju)能夠證明這(zhe)個理(li)(li)論,這(zhe)個理(li)(li)論的(de)成本太高了。

影響及意義

量(liang)子力學作為20世紀最(zui)有突(tu)破的(de)(de)(de)科學成就(jiu)之(zhi)一(yi),也是(shi)最(zui)具爭(zheng)議的(de)(de)(de)科學之(zhi)一(yi)。“薛定諤的(de)(de)(de)貓”很好(hao)的(de)(de)(de)闡述了(le)這一(yi)現狀。人們(men)不(bu)能接受量(liang)子力學是(shi)因(yin)為它的(de)(de)(de)不(bu)確(que)定性。對于(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)學來說,只要(yao)找到了(le)事物(wu)(wu)之(zhi)間(jian)相(xiang)關的(de)(de)(de)聯(lian)系,就(jiu)能在(zai)每時每刻確(que)定,事物(wu)(wu)之(zhi)間(jian)相(xiang)關的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)數據,比如說,物(wu)(wu)體運行(xing)距離等于(yu)物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)乘以物(wu)(wu)體運行(xing)的(de)(de)(de)時間(jian),只要(yao)知道物(wu)(wu)體的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du),你每時每刻都(dou)能計算出(chu)物(wu)(wu)體運行(xing)了(le)多(duo)遠,然而(er)海森(sen)堡提出(chu)的(de)(de)(de)量(liang)子不(bu)確(que)定性原(yuan)理(li)使(shi)得(de)你無法預知一(yi)個微觀粒子未來的(de)(de)(de)狀態。正如愛因(yin)斯(si)坦(tan)所說的(de)(de)(de):上帝(di)(di)不(bu)玩骰(tou)子,但是(shi)量(liang)子力學讓我們(men)不(bu)得(de)不(bu)相(xiang)信,上帝(di)(di)似(si)乎是(shi)玩骰(tou)子的(de)(de)(de)。

本百科詞條由網(wang)站注冊用戶【 知識小(xiao)玲 】編輯(ji)上傳(chuan)(chuan)提供,當前頁面所展示(shi)的(de)詞條介紹涉及宣傳(chuan)(chuan)內容(rong)屬于注冊(ce)用戶(hu)個人編輯(ji)行為,網站不完全保證內容(rong)信(xin)息的(de)準確性、真實性,也不代表本(ben)站立場。
您還未登錄,依《網絡安全法》相關要求,請您登錄賬戶后再提交發布信息。點擊登錄>>如您還未注冊,可點擊注冊>>,感謝您的理解及支持!
發表評論
最新評論
暫無評論
相關知識文章
史上最著名的十大思想實驗 影響世界的思想實驗盤點
思想實驗是一種只在頭腦中進行的思維活動,在現實中難以或無法實現。下文中Maigoo小編盤點了十大著名的思想實驗,包括薛定諤的貓、追光實驗、中...
小學生最愛做的科學小實驗100個 適合小學生做的小實驗大全
對于學習科學知識來說,沒有比自己動手做實驗觀察更直觀的了,其實很多小實驗都很簡單,運用我們身邊的材料就能完成,本文就為大家帶來了小學生最愛做...
十個簡單的科學小實驗 簡易科學小實驗 兒童簡單小實驗
關于兒童簡單小實驗有很多,例如靜電現象、會動的小人、熔巖燈、瓶中的雞蛋、吸水的蠟燭、泡沫大爆炸等,都是平時特別簡單的小實驗。本文maigoo...
MAIGOO原創(chuang) 科技/發明 學生青少年 青少年學習教育
2.5萬+
100個在家就能做的化學小實驗 簡單的化學趣味小實驗大全
生活中的化學小實驗常常會展現出一些有趣的現象,讓人對化學產生更多的好奇和興趣。如:大象牙膏實驗的原理是過氧化氫的分解、彈跳雞蛋實驗的原理發生...
100個在家可以做的物理小實驗 簡單易做的趣味物理實驗盤點
生活中的物理小實驗常常會展現出一些有趣的現象,讓人對物理產生更多的好奇和興趣。如:摩擦生電的實驗原理是摩擦起電、漂浮的針的實驗原理是表面張力...
史上最殘忍的十大人體實驗 最臭名昭著的人體試驗盤點
人體實驗應當遵循倫理道德,包括但不限于:受試者知情同意、維護受試者利益、有益于醫學和社會進步等。本文中Maigoo小編盤點了十大史上最恐怖的...
史上最著名的十大心理學實驗 揭露人性的經典心理學實驗
心理學實驗應當遵循倫理道德,包括但不限于維護受試者利益、受試者知情同意、有益于醫學和社會進步等。本文中Maigoo小編盤點了十大著名心理學實...
史上最瘋狂的十大動物實驗 有關動物的著名實驗盤點
動物實驗在生物醫學研究中非常常見,不同的研究方向,選用的動物種類也不同,比如猴子、兔子、狗等。下文中Maigoo小編盤點了十大有關動物的著名...
MAIGOO原創 奇聞趣事 動物 世界國家
17
人類史上十大最恐怖的實驗 世界上最瘋狂的實驗盤點
實驗的目的在于探索新技術、驗證理論,或是培養能力、改造社會,但無論是哪一種實驗,都應該遵循倫理道德。下文中Maigoo小編盤點了世界十大恐怖...
世界上最著名的十大太空實驗 人類在太空中做過的神奇實驗
人類在太空中做過的實驗有哪些?太空實驗具有很高的科學價值、資源開發價值,可以讓我們更深入的了解宇宙,為人類的生存和發展提供更多的可能性。下文...