薛定諤的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(英文名稱:Schr?dinger’s Cat)是(shi)奧地(di)利著(zhu)名物理學家薛定諤(Erwin Schr?dinger,1887年8月12日(ri)~1961年1月4日(ri))提出的(de)(de)(de)(de)一個思想實(shi)驗,是(shi)指(zhi)將一只(zhi)貓(mao)(mao)(mao)關(guan)在(zai)(zai)裝有少量(liang)(liang)鐳(lei)和(he)氰(qing)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)密(mi)閉容(rong)器里。鐳(lei)的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)變(bian)存(cun)(cun)在(zai)(zai)幾率,如(ru)果鐳(lei)發生衰(shuai)變(bian),會觸發機關(guan)打碎裝有氰(qing)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)瓶(ping)子,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)(jiu)會死(si);如(ru)果鐳(lei)不發生衰(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)(jiu)存(cun)(cun)活(huo)。根據(ju)量(liang)(liang)子力學理論,由于放射(she)性的(de)(de)(de)(de)鐳(lei)處于衰(shuai)變(bian)和(he)沒有衰(shuai)變(bian)兩(liang)種狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)疊(die)加,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)(jiu)理應處于死(si)貓(mao)(mao)(mao)和(he)活(huo)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)疊(die)加狀態(tai)。這只(zhi)既(ji)(ji)死(si)又活(huo)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)(jiu)是(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)“薛定諤貓(mao)(mao)(mao)”。但是(shi),不可能存(cun)(cun)在(zai)(zai)既(ji)(ji)死(si)又活(huo)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao),則必須在(zai)(zai)打開容(rong)器后才知道結果。該實(shi)驗試圖從宏觀(guan)(guan)尺度闡述微觀(guan)(guan)尺度的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)子疊(die)加原(yuan)理的(de)(de)(de)(de)問題(ti),巧妙地(di)把微觀(guan)(guan)物質在(zai)(zai)觀(guan)(guan)測后是(shi)粒子還是(shi)波的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)形式(shi)和(he)宏觀(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)聯系起來,以此求證(zheng)觀(guan)(guan)測介(jie)入時(shi)量(liang)(liang)子的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)形式(shi)。隨著(zhu)量(liang)(liang)子物理學的(de)(de)(de)(de)發展,薛定諤的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)還延伸出了(le)平行宇宙等物理問題(ti)和(he)哲學爭議。
2023年5月(yue),瑞(rui)士蘇黎世聯(lian)邦理(li)工學院(yuan)科學家創建了迄今最重(zhong)“薛定(ding)諤的貓”。
“薛定諤的(de)(de)貓(mao)”是由奧(ao)地利物(wu)(wu)(wu)理(li)學(xue)家薛定諤于(yu)1935年(nian)提(ti)出的(de)(de)有關貓(mao)生死(si)(si)疊加(jia)的(de)(de)著名(ming)思想實驗,是把微觀(guan)(guan)領(ling)域的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)行(xing)為擴展到宏觀(guan)(guan)世界的(de)(de)推演。這里必須要認識(shi)量(liang)子(zi)(zi)(zi)行(xing)為的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)現象——觀(guan)(guan)測(ce)(ce)。微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)有不(bu)同的(de)(de)存在(zai)形式,即粒子(zi)(zi)(zi)和波。通常,微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)以波的(de)(de)疊加(jia)混沌(dun)態存在(zai);一(yi)(yi)旦觀(guan)(guan)測(ce)(ce)后(hou),它們立刻選擇(ze)成為粒子(zi)(zi)(zi)。實驗是這樣的(de)(de),在(zai)一(yi)(yi)個(ge)盒(he)子(zi)(zi)(zi)里有一(yi)(yi)只貓(mao),以及少量(liang)放射(she)性物(wu)(wu)(wu)質(zhi)。之后(hou),有50%的(de)(de)概(gai)率放射(she)性物(wu)(wu)(wu)質(zhi)將(jiang)會衰變(bian)并(bing)釋放出毒氣殺(sha)死(si)(si)這只貓(mao),同時有50%的(de)(de)概(gai)率放射(she)性物(wu)(wu)(wu)質(zhi)不(bu)會衰變(bian)而貓(mao)將(jiang)活下來。
根據經典物理學(xue),在(zai)盒(he)子(zi)(zi)里必將發生這兩個(ge)結果(guo)之(zhi)一(yi),而外(wai)部觀(guan)測者(zhe)只(zhi)有打(da)(da)開(kai)盒(he)子(zi)(zi)才能知道里面(mian)的(de)結果(guo)。在(zai)量(liang)子(zi)(zi)的(de)世(shi)(shi)界(jie)里,當(dang)盒(he)子(zi)(zi)處于關閉狀態,整個(ge)系統則一(yi)直保(bao)持不(bu)(bu)(bu)確定(ding)性的(de)波(bo)態,即(ji)貓生死疊加。貓到底(di)是死是活必須在(zai)盒(he)子(zi)(zi)打(da)(da)開(kai)后(hou),外(wai)部觀(guan)測者(zhe)觀(guan)測時,物質以(yi)粒子(zi)(zi)形式表現(xian)后(hou)才能確定(ding)。這項實(shi)驗旨在(zai)論(lun)證量(liang)子(zi)(zi)力學(xue)對(dui)微(wei)觀(guan)粒子(zi)(zi)世(shi)(shi)界(jie)超乎常(chang)理的(de)認識和(he)理解,可這使(shi)微(wei)觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)原(yuan)理變成了(le)宏觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)原(yuan)理,客觀(guan)規律不(bu)(bu)(bu)以(yi)人(ren)的(de)意志為轉移,貓既(ji)活又(you)死違背了(le)邏輯思維。
薛定諤的貓(Schr?dinger's Cat)是(shi)關于量子理論的一個思想實驗。
盡管(guan)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)論的誕生(sheng)已經過了一(yi)個世(shi)紀(ji),其輝煌鼎盛(sheng)與繁榮也過了半個世(shi)紀(ji)。量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)理(li)論曾(ceng)經引起(qi)的困(kun)惑直(zhi)到21世(shi)紀(ji)仍困(kun)惑著人(ren)們。正如玻爾的名言:“誰要(yao)是第一(yi)次聽(ting)到量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)理(li)論時沒有發(fa)火(huo),那他一(yi)定(ding)沒聽(ting)懂。”薛(xue)定(ding)諤的貓(mao)是諸多量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)困(kun)惑中有代表性(xing)的一(yi)個。
薛(xue)定(ding)諤嘗試著用一個思想實驗(yan)來(lai)檢驗(yan)量子理論隱含的不(bu)確定(ding)之處。
設想在(zai)(zai)(zai)一(yi)個(ge)封閉的(de)匣子(zi)(zi)里,有一(yi)只活(huo)貓及(ji)一(yi)瓶(ping)(ping)毒藥(yao)(yao)。當衰(shuai)變(bian)發(fa)生(sheng)時(shi)(shi),藥(yao)(yao)瓶(ping)(ping)被(bei)打破,貓將被(bei)毒死。按照常識,貓可(ke)(ke)能死了也可(ke)(ke)能還活(huo)著。毒藥(yao)(yao)瓶(ping)(ping)上有一(yi)個(ge)錘子(zi)(zi),錘子(zi)(zi)由(you)一(yi)個(ge)電子(zi)(zi)開關(guan)控制,電子(zi)(zi)開關(guan)由(you)放(fang)(fang)射性原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)控制。如果(guo)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核衰(shuai)變(bian),則(ze)放(fang)(fang)出阿爾法粒(li)子(zi)(zi),觸動電子(zi)(zi)開關(guan),錘子(zi)(zi)落下(xia),砸碎毒藥(yao)(yao)瓶(ping)(ping),釋放(fang)(fang)出里面的(de)氰化(hua)物(wu)(wu)氣(qi)體,貓必死無(wu)疑。原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)衰(shuai)變(bian)是(shi)隨(sui)機事(shi)件,物(wu)(wu)理學(xue)家(jia)(jia)所能精確知道的(de)只是(shi)半(ban)(ban)(ban)衰(shuai)期(qi)——衰(shuai)變(bian)一(yi)半(ban)(ban)(ban)所需要(yao)的(de)時(shi)(shi)間(jian)。如果(guo)一(yi)種放(fang)(fang)射性元素的(de)半(ban)(ban)(ban)衰(shuai)期(qi)是(shi)一(yi)天,則(ze)過(guo)一(yi)天,該元素就少了一(yi)半(ban)(ban)(ban),再(zai)過(guo)一(yi)天,就少了剩下(xia)的(de)一(yi)半(ban)(ban)(ban)。物(wu)(wu)理學(xue)家(jia)(jia)卻無(wu)法知道,它(ta)(ta)在(zai)(zai)(zai)什么時(shi)(shi)候衰(shuai)變(bian),上午(wu),還是(shi)下(xia)午(wu)。當然(ran),物(wu)(wu)理學(xue)家(jia)(jia)知道它(ta)(ta)在(zai)(zai)(zai)上午(wu)或(huo)下(xia)午(wu)衰(shuai)變(bian)的(de)幾率——也就是(shi)貓在(zai)(zai)(zai)上午(wu)或(huo)者下(xia)午(wu)死亡的(de)幾率。如果(guo)我們(men)不揭開密室的(de)蓋子(zi)(zi),根據(ju)我們(men)在(zai)(zai)(zai)日常生(sheng)活(huo)中的(de)經(jing)驗(yan),可(ke)(ke)以認定,貓或(huo)者死,或(huo)者活(huo)。這是(shi)它(ta)(ta)的(de)兩種本(ben)征(zheng)態(tai)。如果(guo)我們(men)用(yong)薛(xue)定諤(e)方程(cheng)來(lai)描述薛(xue)定諤(e)貓,則(ze)只能說,它(ta)(ta)處于一(yi)種活(huo)與不活(huo)的(de)疊加態(tai)。我們(men)只有在(zai)(zai)(zai)揭開蓋子(zi)(zi)的(de)一(yi)瞬間(jian),才能確切地知道貓是(shi)死是(shi)活(huo)。此時(shi)(shi),貓構成(cheng)的(de)波函數(shu)由(you)疊加態(tai)立即(ji)收縮到某一(yi)個(ge)本(ben)征(zheng)態(tai)。
量子(zi)(zi)理(li)(li)論認(ren)為(wei),如果沒有揭開(kai)蓋子(zi)(zi),進行(xing)觀(guan)察,我們永遠也(ye)不知道(dao)貓是死(si)(si)是活(huo),它將永遠處于既(ji)死(si)(si)又活(huo)的疊加態,可這使微觀(guan)不確(que)定(ding)原理(li)(li)變(bian)成了(le)(le)宏觀(guan)不確(que)定(ding)原理(li)(li),客觀(guan)規律不以人的意志為(wei)轉移,貓既(ji)活(huo)又死(si)(si)違背(bei)了(le)(le)邏輯思維。
薛定(ding)諤挖苦說,按(an)照量(liang)子(zi)力學的(de)(de)(de)(de)解釋,容器中的(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)處于“死(si)(si)(si)-活疊加態(tai)”——既(ji)死(si)(si)(si)了又活著。要等到打(da)開(kai)容器看(kan)貓(mao)(mao)一眼(yan)才(cai)決定(ding)其(qi)生死(si)(si)(si)。(請注意,不是(shi)(shi)(shi)發現而是(shi)(shi)(shi)決定(ding),僅僅看(kan)一眼(yan)就足以致命。)正(zheng)像(xiang)哈姆(mu)雷特王子(zi)(引用自(zi)莎士比亞的(de)(de)(de)(de)名言)所說:“生存還是(shi)(shi)(shi)死(si)(si)(si)亡,這(zhe)是(shi)(shi)(shi)一個(ge)問題。”只有當你打(da)開(kai)盒子(zi)的(de)(de)(de)(de)時候,疊加態(tai)突然結(jie)束(在數學術(shu)語(yu)就是(shi)(shi)(shi)“波函數坍縮(suo)(collapse)”,哈姆(mu)雷特王子(zi)的(de)(de)(de)(de)猶豫才(cai)終于結(jie)束,我們知道了貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)確(que)定(ding)態(tai)——死(si)(si)(si),或者活。
哥(ge)本哈根(gen)的(de)(de)幾率詮釋(shi)的(de)(de)優(you)點:只出現一個(ge)結果,這與(yu)我們觀(guan)測到的(de)(de)結果相符合。有(you)一個(ge)大(da)的(de)(de)問題,它要求波(bo)函數突然坍(tan)縮,可物理學(xue)中沒有(you)一個(ge)公式能夠(gou)描述這種坍(tan)縮。盡管如此,長(chang)期以來物理學(xue)家們出于或許實用主義的(de)(de)考慮,還是(shi)接受了哥(ge)本哈根(gen)的(de)(de)詮釋(shi)。付出的(de)(de)代價,違反了薛(xue)定(ding)諤(e)方程。這就難(nan)怪薛(xue)定(ding)諤(e)一直耿(geng)耿(geng)于懷了。
思想實驗告訴(su)我們:除非(fei)(fei)進行觀(guan)測,否則一(yi)(yi)切(qie)都不(bu)(bu)(bu)是(shi)確(que)定(ding)(ding)的(de),可這使微觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)原理(li)(li)(li)變成了(le)(le)宏(hong)觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)原理(li)(li)(li),客觀(guan)規律不(bu)(bu)(bu)以人(ren)的(de)意(yi)志為(wei)轉移,貓(mao)既活又(you)死違背了(le)(le)邏輯(ji)思維(wei)。愛因(yin)斯(si)(si)坦和少(shao)數(shu)非(fei)(fei)主(zhu)流(liu)派物理(li)(li)(li)學家拒(ju)絕(jue)接受由波爾及其同事創立的(de)理(li)(li)(li)論結(jie)果。量子(zi)力學告訴(su)我們,存在(zai)一(yi)(yi)個(ge)(ge)中間(jian)態,貓(mao)既不(bu)(bu)(bu)死也不(bu)(bu)(bu)活,直到進行觀(guan)察看看發生了(le)(le)什么。愛因(yin)斯(si)(si)坦認(ren)為(wei),量子(zi)力學只不(bu)(bu)(bu)過(guo)是(shi)對原子(zi)及亞原子(zi)粒子(zi)行為(wei)的(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)合理(li)(li)(li)的(de)描述,這是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)唯象理(li)(li)(li)論,它(ta)本身不(bu)(bu)(bu)是(shi)終極真(zhen)理(li)(li)(li)。他說過(guo)一(yi)(yi)句名言:“上帝不(bu)(bu)(bu)會擲骰子(zi)。”他不(bu)(bu)(bu)承認(ren)薛(xue)定(ding)(ding)諤的(de)貓(mao)的(de)非(fei)(fei)本征態之說,認(ren)為(wei)一(yi)(yi)定(ding)(ding)有一(yi)(yi)個(ge)(ge)內(nei)在(zai)的(de)機制組成了(le)(le)事物的(de)真(zhen)實本性(xing)。愛因(yin)斯(si)(si)坦花了(le)(le)數(shu)年時間(jian)企圖(tu)設計(ji)一(yi)(yi)個(ge)(ge)實驗來檢驗這種(zhong)內(nei)在(zai)真(zhen)實性(xing)是(shi)否確(que)在(zai)起作(zuo)用,但沒有完成這種(zhong)設計(ji)就去世(shi)了(le)(le)。
哥本(ben)哈(ha)根詮(quan)(quan)釋在很(hen)長的一(yi)段(duan)時(shi)間成了(le)正統的、標準的詮(quan)(quan)釋。那只不(bu)死(si)不(bu)活(huo)的貓卻總是(shi)像惡夢一(yi)樣讓物理學家們不(bu)得安寧。格(ge)利賓(bin)在《尋找薛(xue)定諤的貓》中想(xiang)告訴我們,哥本(ben)哈(ha)根詮(quan)(quan)釋在哪(na)兒失敗?以及用什么詮(quan)(quan)釋可以替(ti)代它?
1957年,休·埃(ai)弗萊特(te)提出的“多(duo)(duo)世界詮(quan)(quan)釋(shi)”似乎(hu)為人們帶來了福音(yin),由(you)于它(ta)太(tai)離(li)奇(qi)開始沒(mei)有人認(ren)真(zhen)對待。格利賓認(ren)為,多(duo)(duo)世界詮(quan)(quan)釋(shi)有許多(duo)(duo)優點(dian),由(you)此它(ta)可(ke)以代替哥本哈根詮(quan)(quan)釋(shi)。我們下面簡(jian)單介(jie)紹一(yi)下休·埃(ai)弗萊特(te)的多(duo)(duo)世界詮(quan)(quan)釋(shi)。
格(ge)利賓在(zai)(zai)書中(zhong)(zhong)(zhong)寫道:“埃(ai)弗萊特(te)……指出兩(liang)只貓都是(shi)真實(shi)的(de)。有(you)(you)一只活貓,有(you)(you)一只死貓,它們(men)位于不同的(de)世(shi)界(jie)中(zhong)(zhong)(zhong)。問題并不在(zai)(zai)于盒子中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)放射性原子是(shi)否衰變(bian)(bian),而在(zai)(zai)于它既衰變(bian)(bian)又不衰變(bian)(bian)。當我們(men)向(xiang)盒子里看時,整個(ge)(ge)世(shi)界(jie)分裂成它自己的(de)兩(liang)個(ge)(ge)版本。這兩(liang)個(ge)(ge)版本在(zai)(zai)其余(yu)的(de)各(ge)個(ge)(ge)方面都是(shi)全同的(de)。區別(bie)只是(shi)在(zai)(zai)于其中(zhong)(zhong)(zhong)一個(ge)(ge)版本中(zhong)(zhong)(zhong),原子衰變(bian)(bian)了,貓死了;而在(zai)(zai)另(ling)一個(ge)(ge)版本中(zhong)(zhong)(zhong),原子沒有(you)(you)衰變(bian)(bian),貓還活著。”
也就(jiu)(jiu)是說,上(shang)面說的“原(yuan)子衰變(bian)了,貓死了;原(yuan)子沒(mei)有(you)衰變(bian),貓還活著”這(zhe)兩(liang)個世(shi)(shi)界將完全(quan)相互獨立地演變(bian)下(xia)去,就(jiu)(jiu)像(xiang)兩(liang)個平行的世(shi)(shi)界一(yi)(yi)樣。格(ge)利(li)賓顯然十分贊賞這(zhe)一(yi)(yi)詮(quan)釋,故他接著說:“這(zhe)聽起來就(jiu)(jiu)像(xiang)科(ke)幻(huan)小說,然而(er)……它是基于無(wu)懈可擊的數(shu)學方程,基于量子力學樸實的、自洽的、符合邏輯的結果(guo)。”“在(zai)量子的多世(shi)(shi)界中(zhong),我們通過(guo)參與而(er)選擇出自己的道路(lu)。在(zai)我們生(sheng)活的這(zhe)個世(shi)(shi)界上(shang),沒(mei)有(you)隱(yin)變(bian)量,上(shang)帝不會擲骰(tou)子,一(yi)(yi)切都是真實的。”按格(ge)利(li)賓所說,愛因(yin)斯坦如果(guo)還活著,他也許會同意并大大地贊揚這(zhe)一(yi)(yi)個“沒(mei)有(you)隱(yin)變(bian)量,上(shang)帝不會擲骰(tou)子”的理論。
這個詮釋的(de)優(you)點(dian):薛定諤方(fang)程始終(zhong)成立,波函數(shu)從不坍(tan)縮,由此它簡(jian)化了基本理(li)論。它的(de)問題設想過(guo)于(yu)離奇,付出的(de)代(dai)價是(shi)這些平行(xing)的(de)世(shi)(shi)界全都是(shi)同樣(yang)真實的(de)。這就難怪有(you)人說(shuo):“在科學史上,多(duo)世(shi)(shi)界詮釋無疑是(shi)目前(qian)所提出的(de)最(zui)大膽、最(zui)野(ye)心勃勃的(de)理(li)論。”
1996年5月,美國科羅拉多州博(bo)(bo)爾(er)德的(de)國家標準(zhun)與技術研(yan)究所(NIST)的(de)Monroe等人用(yong)單個(ge)鈹離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)做成了“薛定(ding)諤的(de)貓”并拍下(xia)(xia)了快照,發現鈹離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)在第一(yi)(yi)(yi)個(ge)空間(jian)位(wei)置上(shang)(shang)處于自旋向(xiang)上(shang)(shang)的(de)狀(zhuang)態(tai),而(er)同時又在第二個(ge)空間(jian)位(wei)置上(shang)(shang)處于自旋向(xiang)下(xia)(xia)的(de)狀(zhuang)態(tai),而(er)這(zhe)(zhe)兩個(ge)狀(zhuang)態(tai)相距80納米之(zhi)遙!(1納米等于1毫微米)——這(zhe)(zhe)在原子(zi)(zi)(zi)尺度上(shang)(shang)是一(yi)(yi)(yi)個(ge)巨大的(de)距離(li)(li)(li)(li)。想像這(zhe)(zhe)個(ge)鈹離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)是個(ge)通靈大師,他(ta)在紐約與喜馬拉雅同時現身,一(yi)(yi)(yi)個(ge)他(ta)正(zheng)從摩天樓頂往下(xia)(xia)跳(tiao)傘;而(er)另一(yi)(yi)(yi)個(ge)他(ta)則(ze)正(zheng)爬上(shang)(shang)雪山之(zhi)巔!——量子(zi)(zi)(zi)的(de)這(zhe)(zhe)種“化身博(bo)(bo)士”特點,物理學上(shang)(shang)稱“量子(zi)(zi)(zi)相干性”。
在實驗(yan)中(zhong),無(wu)論是(shi)多(duo)少概率(lv)存(cun)活或者死亡(wang),相對(dui)于觀測(ce)者來說,在未觀測(ce)之前(qian),都存(cun)在不(bu)確(que)(que)定(ding)性(xing),即其存(cun)在疊加態。但(dan)將參考系建立在實驗(yan)對(dui)象貓身上,其結果已經確(que)(que)定(ding),是(shi)客觀存(cun)在的(de),并非(fei)以外界觀測(ce)者是(shi)否(fou)觀測(ce)而決定(ding)其真實的(de)結果。
分析上述(shu)后(hou)得出思考,貓(mao)和外界觀(guan)測(ce)(ce)者構(gou)成(cheng)兩個相對的參考系,實驗(yan)開啟后(hou),以貓(mao)為參考系時,其(qi)結果狀態(tai)為客觀(guan)真實確(que)定;而以外界觀(guan)測(ce)(ce)者為參考系時,貓(mao)存(cun)在(zai)疊(die)加態(tai),這種疊(die)加態(tai)不是(shi)(shi)客觀(guan)結果,而是(shi)(shi)從未(wei)被觀(guan)測(ce)(ce)的狀態(tai)現象。
為了更直觀(guan)(guan)的(de)理解(jie),將實驗過(guo)程(cheng)視作事(shi)(shi)件(jian)(jian),當(dang)所(suo)選(xuan)(xuan)參考系(xi)不同時,其(qi)不能(neng)等同于一個(ge)事(shi)(shi)件(jian)(jian)。當(dang)選(xuan)(xuan)取(qu)以貓為參考系(xi)時,命名為A事(shi)(shi)件(jian)(jian),A事(shi)(shi)件(jian)(jian)結(jie)束(shu)狀(zhuang)態即貓參考系(xi)的(de)狀(zhuang)態;當(dang)選(xuan)(xuan)取(qu)以外(wai)界觀(guan)(guan)測(ce)者時,命名為B事(shi)(shi)件(jian)(jian),未觀(guan)(guan)測(ce)時,B事(shi)(shi)件(jian)(jian)尚未結(jie)束(shu),其(qi)處于疊(die)加(jia)(jia)態。觀(guan)(guan)測(ce)后,B事(shi)(shi)件(jian)(jian)結(jie)束(shu),疊(die)加(jia)(jia)態坍縮,呈(cheng)現(xian)其(qi)最(zui)終狀(zhuang)態。
埃爾溫·薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)在20世紀20年(nian)代中期(qi)創立(li)了(le)被稱為量子力(li)學分支中的一個方程。后來被稱之為薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)現六光子薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)態
方程:▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0
量(liang)子(zi)理(li)論是20世紀科學的(de)(de)(de)重大(da)進展之一,由于量(liang)子(zi)力(li)學對傳統觀念所(suo)帶來的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)沖(chong)擊(ji),連“量(liang)子(zi)”的(de)(de)(de)提出者在內(nei)的(de)(de)(de)科學家(jia)都想盡各(ge)種(zhong)辦法拒絕它,或(huo)做(zuo)出各(ge)種(zhong)調(diao)和性的(de)(de)(de)解釋(shi)。事實上,薛定諤就(jiu)被量(liang)子(zi)力(li)學的(de)(de)(de)結果弄得心神不(bu)(bu)安,他不(bu)(bu)喜歡波(bo)粒二象性的(de)(de)(de)二元解釋(shi)以及波(bo)的(de)(de)(de)統計解釋(shi),試圖(tu)建立一個只用波(bo)來解釋(shi)的(de)(de)(de)理(li)論。
美國(guo)科學家宣布,他們成功讓6個鈹離子系統(tong)實(shi)現了自旋方向完全相反的宏(hong)觀量子疊加態,也就(jiu)是(shi)量子力學理論中(zhong)的“薛定諤(e)貓”態。
根據量(liang)子(zi)力(li)學理論,物質在(zai)微觀(guan)(guan)尺度上存在(zai)兩(liang)種完(wan)全(quan)相反狀(zhuang)態并存的奇特狀(zhuang)況,這被稱(cheng)為有效的相干疊加(jia)態。由大量(liang)微觀(guan)(guan)粒(li)子(zi)組成的宏觀(guan)(guan)世界(jie)是(shi)否也遵循量(liang)子(zi)疊加(jia)原(yuan)理?奧地利(li)物理學家薛定(ding)諤為此(ci)在(zai)1935年提(ti)出著名的“薛定(ding)諤貓”佯謬。
“薛(xue)定(ding)諤貓(mao)(mao)(mao)”佯謬假設了這(zhe)樣一種情況,將一只(zhi)貓(mao)(mao)(mao)關在裝有(you)少(shao)量鐳(lei)和(he)氰(qing)化物的(de)(de)(de)密(mi)閉容器里(li)。鐳(lei)的(de)(de)(de)衰變(bian)存在幾率,如(ru)果鐳(lei)發(fa)生(sheng)衰變(bian),會(hui)觸(chu)發(fa)機(ji)關打(da)碎裝有(you)氰(qing)化物的(de)(de)(de)瓶子,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)會(hui)死;如(ru)果鐳(lei)不發(fa)生(sheng)衰變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)存活。根(gen)據量子力(li)學理論(lun),由于(yu)(yu)放射性的(de)(de)(de)鐳(lei)處于(yu)(yu)衰變(bian)和(he)沒有(you)衰變(bian)兩種狀態(tai)的(de)(de)(de)疊(die)加,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)理應處于(yu)(yu)死貓(mao)(mao)(mao)和(he)活貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)疊(die)加狀態(tai)。這(zhe)只(zhi)既死又(you)活的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)是所(suo)謂的(de)(de)(de)“薛(xue)定(ding)諤貓(mao)(mao)(mao)”。
顯然,既死又(you)活(huo)的(de)(de)(de)貓是(shi)荒謬的(de)(de)(de),可(ke)這(zhe)使(shi)(shi)(shi)微觀不(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理變成了(le)宏(hong)(hong)(hong)觀不(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理,客觀規律不(bu)以人的(de)(de)(de)意志為轉(zhuan)移,貓既活(huo)又(you)死違背(bei)了(le)邏輯思維。薛定(ding)諤想(xiang)要借此闡述的(de)(de)(de)物理問題,宏(hong)(hong)(hong)觀世(shi)界是(shi)否也遵從適用于微觀尺度(du)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)疊加原(yuan)理。“薛定(ding)諤貓”佯謬巧妙地(di)把微觀放射源和宏(hong)(hong)(hong)觀的(de)(de)(de)貓聯系起來,旨在否定(ding)宏(hong)(hong)(hong)觀世(shi)界存在量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)疊加態(tai)。然而隨著量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力學(xue)(xue)的(de)(de)(de)發(fa)展,科(ke)學(xue)(xue)家已(yi)先后通過(guo)各種(zhong)方案(an)獲得了(le)宏(hong)(hong)(hong)觀量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)疊加態(tai)。此前,科(ke)學(xue)(xue)家最多(duo)使(shi)(shi)(shi)4個離子(zi)(zi)(zi)或5個光(guang)子(zi)(zi)(zi)達到“薛定(ding)諤貓”態(tai)。如何使(shi)(shi)(shi)更(geng)多(duo)粒(li)子(zi)(zi)(zi)構成的(de)(de)(de)系統達到這(zhe)種(zhong)狀態(tai)并保存更(geng)長(chang)時間,已(yi)成為實驗物理學(xue)(xue)的(de)(de)(de)一大挑戰(zhan)。
美國國家標準和技術研(yan)究(jiu)所的(de)萊布(bu)弗里特等人(ren)在(zai)(zai)最(zui)新一(yi)期(qi)《自(zi)然(ran)》雜志上(shang)稱,他們(men)已實(shi)現(xian)擁有粒子(zi)(zi)較多而且持續時(shi)間最(zui)長的(de)“薛(xue)定(ding)諤(e)貓”態。實(shi)驗中,研(yan)究(jiu)人(ren)員將鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)每(mei)隔若干微(wei)米“固定(ding)”在(zai)(zai)電磁(ci)場(chang)阱中,然(ran)后用(yong)激(ji)光使鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)冷卻到接近絕對零(ling)度,并(bing)分三步操縱這些離(li)子(zi)(zi)的(de)運動。為了讓盡(jin)可(ke)能多的(de)粒子(zi)(zi)在(zai)(zai)盡(jin)可(ke)能長的(de)時(shi)間里實(shi)現(xian)“薛(xue)定(ding)諤(e)貓”態,研(yan)究(jiu)人(ren)員一(yi)方(fang)面提高激(ji)光的(de)冷卻效(xiao)率(lv),另(ling)一(yi)方(fang)面使電磁(ci)場(chang)阱盡(jin)可(ke)能多地吸收離(li)子(zi)(zi)振動發(fa)出的(de)熱量(liang)。最(zui)終,他們(men)使6個鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)在(zai)(zai)50微(wei)秒內(nei)同(tong)時(shi)順時(shi)針自(zi)旋和逆時(shi)針自(zi)旋,實(shi)現(xian)了兩種相(xiang)反量(liang)子(zi)(zi)態的(de)等量(liang)疊加糾纏,也就是“薛(xue)定(ding)諤(e)貓”態。
奧地利因斯布魯克(ke)大學的(de)(de)研(yan)究(jiu)人員(yuan)也(ye)在(zai)同期《自然》雜志上報告說,他們在(zai)8個離子的(de)(de)系統(tong)中實(shi)現了“薛定(ding)諤(e)貓”態,維持時(shi)間稍短。
2023年5月(yue),瑞士蘇黎世聯邦(bang)理工學院科(ke)學家讓一(yi)個“體重”為16微(wei)克(質量為原子(zi)或(huo)分子(zi)的幾十億倍)的微(wei)小晶體處于兩個振蕩狀態(tai)的疊(die)加態(tai),創建了(le)迄今最(zui)重“薛定諤(e)的貓”。
科學家稱(cheng),“薛定諤貓(mao)(mao)”態不僅(jin)具有理論(lun)研(yan)究意義,也有實際應(ying)用(yong)的潛力(li)。比如,多粒子(zi)的“薛定諤貓(mao)(mao)”態系(xi)統(tong)可以作為未來(lai)高容(rong)錯量(liang)(liang)子(zi)計算機的核(he)心部(bu)件(jian),也可以用(yong)來(lai)制造極其靈敏的傳感器以及原(yuan)子(zi)鐘、干(gan)涉儀等精(jing)密測量(liang)(liang)裝備(bei)。
量子(zi)派(pai)后來有(you)一個(ge)被哄傳得很廣的論調說
“當我們不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)察時(shi)(shi),月(yue)亮(liang)是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)存(cun)(cun)在的(de)(de)(de)(de)”,這(zhe)稍稍偏離了(le)本意,準確(que)(que)來(lai)說(shuo),因為月(yue)亮(liang)也(ye)(ye)是(shi)由不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)粒子組成(cheng)的(de)(de)(de)(de),所以如果我們轉過(guo)(guo)頭(tou)(tou)不(bu)(bu)(bu)(bu)去(qu)看(kan)月(yue)亮(liang),那一(yi)大堆粒子就開(kai)始(shi)按照波函數(shu)(shu)彌散(san)開(kai)去(qu)。于是(shi)乎(hu),月(yue)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan)開(kai)始(shi)顯(xian)得(de)模糊而不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding),它(ta)逐漸“融化(hua)”,變成(cheng)概(gai)率波擴散(san)到周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)里去(qu)。當然這(zhe)么大一(yi)個月(yue)亮(liang)完全融化(hua)成(cheng)空(kong)(kong)間(jian)中的(de)(de)(de)(de)概(gai)率是(shi)需要很長很長時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de),不(bu)(bu)(bu)(bu)過(guo)(guo)問題(ti)的(de)(de)(de)(de)實(shi)質是(shi):要是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)察月(yue)亮(liang),它(ta)就從確(que)(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)狀態變成(cheng)無數(shu)(shu)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)疊加。不(bu)(bu)(bu)(bu)觀(guan)察它(ta)時(shi)(shi),一(yi)個確(que)(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de),客觀(guan)的(de)(de)(de)(de)月(yue)亮(liang)是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)存(cun)(cun)在的(de)(de)(de)(de)。但只要一(yi)回頭(tou)(tou),一(yi)輪明月(yue)便又高懸空(kong)(kong)中,似乎(hu)什么事也(ye)(ye)沒發生過(guo)(guo)一(yi)樣(yang)。但其實(shi),量子力學定(ding)(ding)律將(jiang)月(yue)亮(liang)這(zhe)種巨大質量的(de)(de)(de)(de)物體的(de)(de)(de)(de)波函數(shu)(shu)限制在很小的(de)(de)(de)(de)區域(yu)中,所以即使月(yue)亮(liang)彌散(san)開(kai)去(qu),彌散(san)的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度也(ye)(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)人(ren)眼能看(kan)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)。
測不(bu)準原理解釋(shi):測量(liang)一(yi)(yi)個粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位置(zhi)(zhi)和(he)速(su)(su)度,其辦法是將(jiang)光(guang)照到這(zhe)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)上,一(yi)(yi)部分光(guang)波(bo)(bo)被此(ci)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)散射開,由此(ci)指明它的(de)(de)位置(zhi)(zhi)。人(ren)們不(bu)可能(neng)將(jiang)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位置(zhi)(zhi)確(que)(que)定(ding)到到光(guang)的(de)(de)兩(liang)個波(bo)(bo)峰(feng)之間距離更小的(de)(de)程度,故必須用短波(bo)(bo)長的(de)(de)光(guang)來(lai)測量(liang),至(zhi)少要用一(yi)(yi)個光(guang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)。這(zhe)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)會擾動(dong)這(zhe)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi),并改變粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)速(su)(su)度,而(er)且位置(zhi)(zhi)測量(liang)得越(yue)(yue)(yue)準確(que)(que)所(suo)需的(de)(de)波(bo)(bo)長就越(yue)(yue)(yue)短,單(dan)獨量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)能(neng)量(liang)就越(yue)(yue)(yue)大,粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)速(su)(su)度就被擾動(dong)得越(yue)(yue)(yue)厲害。你(ni)對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位置(zhi)(zhi)測量(liang)得越(yue)(yue)(yue)準確(que)(que),對速(su)(su)度的(de)(de)測量(liang)就越(yue)(yue)(yue)不(bu)準確(que)(que)。(月(yue)亮不(bu)觀(guan)(guan)測時不(bu)是不(bu)存在(zai),量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)態在(zai)觀(guan)(guan)測時由于觀(guan)(guan)測力的(de)(de)相(xiang)互作用而(er)使波(bo)(bo)函數(shu)坍塌(ta)為確(que)(que)定(ding)值,微觀(guan)(guan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)整(zheng)體呈現(xian)規(gui)律性,宏觀(guan)(guan)尺度下觀(guan)(guan)測力幾乎對其不(bu)影響。)(參考資(zi)料:史蒂芬.霍金(jin)所(suo)著(zhu)《時間簡史》)
不(bu)能不(bu)承認,這(zhe)聽起來很有(you)強烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主觀唯心論的(de)(de)(de)(de)(de)(de)味道(dao),它其(qi)實(shi)和(he)我(wo)們(men)通(tong)常理解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)那種(zhong)哲(zhe)學理論有(you)一(yi)定(ding)區別,不(bu)過講到這(zhe)里(li),許多人大概都會自然而然地想起貝克(ke)萊(lai)(George Berkeley)主教的(de)(de)(de)(de)(de)(de)那句(ju)名(ming)言:“存(cun)在就(jiu)是(shi)(shi)(shi)被感(gan)知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。這(zhe)句(ju)話要(yao)是(shi)(shi)(shi)稍微(wei)改一(yi)改講成“存(cun)在就(jiu)是(shi)(shi)(shi)被測量”,那就(jiu)和(he)哥本哈根派(pai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意思(si)差不(bu)離(li)了。貝克(ke)萊(lai)在哲(zhe)學史(shi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地位無疑(yi)是(shi)(shi)(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),人們(men)通(tong)常樂于批判他,我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)哥本哈根派(pai)是(shi)(shi)(shi)否比他走得更遠呢?好歹貝克(ke)萊(lai)還(huan)認為(wei)事物是(shi)(shi)(shi)連續(xu)客(ke)觀地存(cun)在的(de)(de)(de)(de)(de)(de),因為(wei)總有(you)“上(shang)帝”在不(bu)停地看著一(yi)切。而量子論?“陛下,我(wo)不(bu)需要(yao)上(shang)帝這(zhe)個假設(she)”。
與貝克萊互相(xiang)輝映的(de)東方代(dai)表(biao)大概(gai)要算王(wang)陽明。他(ta)在《傳習錄·下》中也說過一句有名的(de)話(hua):“你(ni)未看此(ci)花(hua)時,此(ci)花(hua)與汝(ru)同歸于(yu)寂(ji);你(ni)來看此(ci)花(hua)時,則(ze)此(ci)花(hua)顏色一時明白起來……”如果王(wang)陽明懂量子論,他(ta)多半會說:“你(ni)未觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)花(hua)時,此(ci)花(hua)并未實在地存在,按波函(han)數而歸于(yu)寂(ji);你(ni)來觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)花(hua)時,則(ze)此(ci)花(hua)波函(han)數發(fa)生(sheng)坍縮,它的(de)顏色一時變成明白的(de)實在……”測(ce)(ce)量即是(shi)理,測(ce)(ce)量外無理。
究(jiu)竟是(shi)(shi)必(bi)然(ran)(ran)(ran)還是(shi)(shi)偶然(ran)(ran)(ran)決定(ding)了(le)宇(yu)宙的(de)(de)命(ming)運?或(huo)者說:‘上帝’玩骰子嗎(ma)?這個是(shi)(shi)量子力學(xue)和相(xiang)對論(lun)(lun)最大的(de)(de)爭議。量子力學(xue)主張(zhang)(zhang),世界是(shi)(shi)由(you)不(bu)確定(ding)的(de)(de)、隨機(ji)的(de)(de)事(shi)件決定(ding),這個不(bu)確定(ding)(后者叫波動)其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)(shi)辯證法主張(zhang)(zhang)的(de)(de)矛(mao)盾運作(zuo);而相(xiang)對論(lun)(lun)則認為,世界應該是(shi)(shi)由(you)固定(ding)的(de)(de)、機(ji)械的(de)(de)規律統治,任何看似偶然(ran)(ran)(ran)的(de)(de)事(shi)件背后,其(qi)實(shi)都有必(bi)然(ran)(ran)(ran)在支(zhi)撐。
關于(yu)薛定諤的(de)貓(mao),許多非主流科(ke)學家是(shi)持懷疑(yi)態度的(de),他們(men)(men)認為:這(zhe)個(ge)(ge)(ge)原因是(shi)由(you)“平行宇(yu)宙(zhou)”(MWI)造成的(de),即:當我(wo)們(men)(men)向盒(he)子里看時,整(zheng)個(ge)(ge)(ge)世界分裂成它自己的(de)兩個(ge)(ge)(ge)版本(ben)(ben)(ben)。這(zhe)兩個(ge)(ge)(ge)版本(ben)(ben)(ben)在其余的(de)各個(ge)(ge)(ge)方面都(dou)是(shi)全(quan)同的(de)。區別只(zhi)是(shi)在于(yu)其中(zhong)一(yi)個(ge)(ge)(ge)版本(ben)(ben)(ben)中(zhong),原子衰變(bian)了,貓(mao)死了;而(er)在另(ling)一(yi)個(ge)(ge)(ge)版本(ben)(ben)(ben)中(zhong),原子沒有衰變(bian),貓(mao)還(huan)(huan)活著。在量子的(de)多世界中(zhong),我(wo)們(men)(men)通過參與(yu)而(er)選擇出自己的(de)道路。在我(wo)們(men)(men)生活的(de)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)世界上,沒有隱變(bian)量,上帝不會擲骰子,一(yi)切都(dou)是(shi)真實的(de)。這(zhe)個(ge)(ge)(ge)觀點(dian)還(huan)(huan)有更駭人聽聞的(de)假(jia)設:量子自殺。
在量子(zi)力學里,量子(zi)自(zi)殺是想法實(shi)驗(yan),這(zhe)令人毛骨悚然和(he)啼笑皆非的(de)實(shi)驗(yan)在80年代(dai)末由Hans Moravec,Bruno Marchal等人提出(chu),而(er)又在1998年為(wei)宇(yu)宙學家Max Tegmark針(zhen)對哥本哈根“波(bo)函數坍縮”中(zhong)的(de)“意識怪(guai)獸”,在那篇廣(guang)為(wei)人知(zhi)的(de)宣(xuan)傳MWI的(de)論文中(zhong)所(suo)發展(zhan)和(he)重提。Max Tegmark認(ren)為(wei)宇(yu)宙有多(duo)個,量子(zi)的(de)不確定性(xing)被分(fen)配到各(ge)個宇(yu)宙去,只要從主觀視角來看,不但(dan)一個人永遠(yuan)無法完成自(zi)殺,事實(shi)上他一旦開始(shi)存在,就永遠(yuan)不會消失。總存在著一些量子(zi)效應(ying),使得一個人不會衰老,而(er)按(an)照(zhao)MWI,這(zhe)些非常低的(de)概率總是對應(ying)于某個實(shi)際的(de)世(shi)界!
在(zai)(zai)一(yi)(yi)套設備(bei)里(li),利用原(yuan)子衰(shuai)變來控制扣(kou)動一(yi)(yi)把槍的(de)(de)(de)(de)扳機(ji),我(wo)們就(jiu)可(ke)以(yi)觀測(ce)當一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)人(ren)(ren)(ren)被(bei)打死(si)(si)了(le)(le)(如果衰(shuai)變-->開槍)或者(zhe)沒有(you)(沒有(you)衰(shuai)變)。他(ta)(ta)(ta)遲(chi)早被(bei)打死(si)(si),因(yin)(yin)為隨著(zhu)原(yuan)子衰(shuai)變概率的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加,槍的(de)(de)(de)(de)扳機(ji)遲(chi)早會(hui)扣(kou)動。但對當事(shi)人(ren)(ren)(ren)本身的(de)(de)(de)(de)角度來說完全不(bu)(bu)是(shi)這樣(yang)。因(yin)(yin)為對他(ta)(ta)(ta)唯一(yi)(yi)有(you)意(yi)義(yi)的(de)(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)“那(nei)些(xie)他(ta)(ta)(ta)活(huo)(huo)(huo)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)世(shi)界”。永遠都(dou)會(hui)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)他(ta)(ta)(ta)活(huo)(huo)(huo)在(zai)(zai)某(mou)個(ge)(ge)(ge)世(shi)界。如果平(ping)行宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)理(li)論(lun)是(shi)正確的(de)(de)(de)(de),那(nei)么(me)對于某(mou)人(ren)(ren)(ren)來說,他(ta)(ta)(ta)無(wu)(wu)論(lun)如何(he)試圖去自(zi)殺(sha)都(dou)不(bu)(bu)會(hui)死(si)(si)。要(yao)是(shi)他(ta)(ta)(ta)拿刀(dao)抹(mo)脖子,那(nei)么(me)因(yin)(yin)為組成刀(dao)的(de)(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)群符合波動方程的(de)(de)(de)(de)粒子,所以(yi)總(zong)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)非常非常小(xiao)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性,以(yi)某(mou)種方式(shi)絲毫無(wu)(wu)損地穿透了(le)(le)該人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)脖子,從(cong)而保持(chi)該人(ren)(ren)(ren)不(bu)(bu)死(si)(si)!當然這個(ge)(ge)(ge)概率極小(xiao)極小(xiao),但按照MWI,一(yi)(yi)切可(ke)能(neng)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)都(dou)實(shi)際(ji)發(fa)生了(le)(le),所以(yi)這個(ge)(ge)(ge)現象總(zong)會(hui)發(fa)生在(zai)(zai)某(mou)個(ge)(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)!其(qi)實(shi)不(bu)(bu)管換什(shen)么(me)方式(shi)自(zi)殺(sha)都(dou)一(yi)(yi)樣(yang),跳樓也(ye)(ye)(ye)好,臥軌也(ye)(ye)(ye)好,上吊也(ye)(ye)(ye)好,總(zong)存在(zai)(zai)那(nei)么(me)一(yi)(yi)些(xie)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou),讓(rang)他(ta)(ta)(ta)還(huan)活(huo)(huo)(huo)著(zhu)。從(cong)該人(ren)(ren)(ren)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)視角來看,他(ta)(ta)(ta)怎么(me)死(si)(si)都(dou)死(si)(si)不(bu)(bu)掉(diao)!當然在(zai)(zai)其(qi)他(ta)(ta)(ta)無(wu)(wu)窮(qiong)個(ge)(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)里(li),他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)親朋好友卻要(yao)為他(ta)(ta)(ta)哀悼了(le)(le)。這實(shi)際(ji)上也(ye)(ye)(ye)是(shi)薛定諤貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)真人(ren)(ren)(ren)版(ban)。大家知道(dao)在(zai)(zai)貓(mao)(mao)實(shi)驗(yan)里(li),如果原(yuan)子衰(shuai)變,貓(mao)(mao)就(jiu)被(bei)毒死(si)(si),反之則存活(huo)(huo)(huo)。對此,哥本哈根派的(de)(de)(de)(de)解釋:在(zai)(zai)我(wo)們沒有(you)觀測(ce)它之前,貓(mao)(mao)是(shi)“又死(si)(si)又活(huo)(huo)(huo)”的(de)(de)(de)(de),而觀測(ce)后貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)波函數發(fa)生坍(tan)縮,貓(mao)(mao)要(yao)么(me)死(si)(si)要(yao)么(me)活(huo)(huo)(huo)。MWI則聲稱:每次實(shi)驗(yan)必定同時產生一(yi)(yi)只活(huo)(huo)(huo)貓(mao)(mao)和一(yi)(yi)只死(si)(si)貓(mao)(mao),只不(bu)(bu)過它們存在(zai)(zai)于兩個(ge)(ge)(ge)平(ping)行的(de)(de)(de)(de)世(shi)界中。
這樣一(yi)(yi)來,薛定諤(e)的貓(mao)(mao)(mao)也不必再(zai)為死(si)活(huo)問(wen)題(ti)困擾。只不過(guo)是(shi)宇宙分(fen)裂(lie)成了兩(liang)個(ge),一(yi)(yi)個(ge)有活(huo)貓(mao)(mao)(mao),一(yi)(yi)個(ge)有死(si)貓(mao)(mao)(mao)罷(ba)了。對(dui)于(yu)那個(ge)活(huo)貓(mao)(mao)(mao)的宇宙,貓(mao)(mao)(mao)是(shi)一(yi)(yi)直活(huo)著的,不存(cun)在(zai)死(si)活(huo)疊(die)加(jia)的問(wen)題(ti)。對(dui)于(yu)死(si)貓(mao)(mao)(mao)的宇宙,貓(mao)(mao)(mao)在(zai)分(fen)裂(lie)的那一(yi)(yi)刻就實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)地死(si)了,不要等人(ren)們打(da)開(kai)容器才“坍(tan)縮”,從而蓋棺定論。
從宇(yu)宙誕生以(yi)來,已經(jing)進行(xing)過無數次(ci)這樣的(de)(de)(de)分裂(lie),它的(de)(de)(de)數量以(yi)幾何級數增長(chang),很(hen)快趨于無窮。我(wo)們(men)處于的(de)(de)(de)這個宇(yu)宙只(zhi)不過是(shi)其中的(de)(de)(de)一個,在(zai)它之外,還有非(fei)常(chang)(chang)多的(de)(de)(de)其他的(de)(de)(de)宇(yu)宙。有些(xie)和我(wo)們(men)很(hen)接近,那(nei)(nei)是(shi)在(zai)家(jia)譜樹上最近剛(gang)剛(gang)分離出(chu)來的(de)(de)(de),而那(nei)(nei)些(xie)從遙(yao)遠(yuan)的(de)(de)(de)古代就(jiu)同我(wo)們(men)分道揚鑣的(de)(de)(de)宇(yu)宙則可能非(fei)常(chang)(chang)不同。也許在(zai)某個宇(yu)宙中,小行(xing)星(xing)并未(wei)撞擊地球,恐(kong)龍仍是(shi)世界(jie)主宰。在(zai)某個宇(yu)宙中,埃及艷(yan)后克婁帕(pa)特拉的(de)(de)(de)鼻子稍短了一點,沒有叫凱(kai)撒和安東尼怦然(ran)心(xin)動。那(nei)(nei)些(xie)反對歷史決定論(lun)的(de)(de)(de)“鼻子派歷史學家(jia)”一定會對后來的(de)(de)(de)發展(zhan)大(da)感興趣,看(kan)看(kan)是(shi)不是(shi)真的(de)(de)(de)存在(zai)歷史蝴蝶效(xiao)應(ying)。在(zai)某個宇(yu)宙中,格魯(lu)希(xi)沒有在(zai)滑鐵盧遲到,而希(xi)特勒沒有在(zai)敦刻(ke)爾克前下(xia)達(da)停止進攻的(de)(de)(de)命令。而在(zai)更(geng)多的(de)(de)(de)宇(yu)宙里,因為(wei)物理(li)常(chang)(chang)數的(de)(de)(de)不適合,根本(ben)就(jiu)沒有生命和行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)存在(zai)。
似(si)乎這個結論是(shi)可以(yi)將整個量子(zi)力學(xue)和相對(dui)論聯系起來,或者說,是(shi)用相對(dui)論取代(dai)了量子(zi)力學(xue)。
且慢!仔(zi)細考慮一下(xia):每(mei)一個(ge)電子(zi)的(de)(de)(de)(de)跳躍,每(mei)一個(ge)光子(zi)的(de)(de)(de)(de)衍射,我在(zai)鍵(jian)盤上敲打的(de)(de)(de)(de)每(mei)一個(ge)字符,都(dou)可以創(chuang)造一個(ge)宇(yu)宙?那(nei)么,自大爆炸以來(lai),究竟有多(duo)少(shao)個(ge)宇(yu)宙被創(chuang)造出來(lai)了?宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)數量每(mei)秒(miao)鐘都(dou)在(zai)以駭人聽聞的(de)(de)(de)(de)速度(du)增長?這(zhe)個(ge)理(li)(li)論似乎(hu)是要為了解釋一個(ge)小(xiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)電子(zi)的(de)(de)(de)(de)衍射而興師動眾的(de)(de)(de)(de)創(chuang)造一個(ge)龐大的(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙呀!也沒有任何證(zheng)據能夠證(zheng)明這(zhe)個(ge)理(li)(li)論,這(zhe)個(ge)理(li)(li)論的(de)(de)(de)(de)成本太高了。
量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學作為(wei)20世紀最(zui)有突破(po)的(de)(de)(de)(de)科學成就之(zhi)一(yi),也是最(zui)具爭議(yi)的(de)(de)(de)(de)科學之(zhi)一(yi)。“薛定諤的(de)(de)(de)(de)貓”很(hen)好(hao)的(de)(de)(de)(de)闡述了(le)這一(yi)現狀(zhuang)。人們(men)不(bu)能接受量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學是因為(wei)它的(de)(de)(de)(de)不(bu)確定性(xing)。對于傳統的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)學來說,只要(yao)找(zhao)到了(le)事物(wu)之(zhi)間(jian)相關的(de)(de)(de)(de)聯(lian)系,就能在每(mei)時(shi)每(mei)刻確定,事物(wu)之(zhi)間(jian)相關的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)數據,比如說,物(wu)體運行距離等(deng)于物(wu)體的(de)(de)(de)(de)速度(du)乘以物(wu)體運行的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian),只要(yao)知(zhi)(zhi)道物(wu)體的(de)(de)(de)(de)速度(du),你(ni)每(mei)時(shi)每(mei)刻都能計算出物(wu)體運行了(le)多遠,然而海(hai)森堡提(ti)出的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)不(bu)確定性(xing)原理(li)使得(de)你(ni)無法預知(zhi)(zhi)一(yi)個(ge)微觀粒子(zi)(zi)(zi)未來的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)。正如愛因斯坦(tan)所說的(de)(de)(de)(de):上帝不(bu)玩(wan)骰子(zi)(zi)(zi),但是量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學讓(rang)我們(men)不(bu)得(de)不(bu)相信(xin),上帝似乎是玩(wan)骰子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)。