薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)(英文名(ming)稱(cheng):Schr?dinger’s Cat)是(shi)(shi)奧(ao)地利(li)著(zhu)(zhu)名(ming)物(wu)(wu)(wu)理(li)學(xue)家薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)(Erwin Schr?dinger,1887年8月12日~1961年1月4日)提出(chu)的(de)(de)一個思想實驗(yan),是(shi)(shi)指(zhi)將一只貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)關在(zai)(zai)裝(zhuang)有(you)(you)少量(liang)鐳(lei)和(he)氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)密閉(bi)容器里。鐳(lei)的(de)(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)存(cun)(cun)在(zai)(zai)幾率,如果鐳(lei)發(fa)(fa)生(sheng)衰(shuai)(shuai)變(bian),會觸(chu)發(fa)(fa)機關打碎裝(zhuang)有(you)(you)氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)瓶子(zi)(zi),貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)就(jiu)會死(si);如果鐳(lei)不發(fa)(fa)生(sheng)衰(shuai)(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)就(jiu)存(cun)(cun)活。根(gen)據量(liang)子(zi)(zi)力學(xue)理(li)論(lun),由于(yu)放射性的(de)(de)鐳(lei)處于(yu)衰(shuai)(shuai)變(bian)和(he)沒有(you)(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)兩(liang)種狀(zhuang)態的(de)(de)疊加,貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)就(jiu)理(li)應處于(yu)死(si)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)和(he)活貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)的(de)(de)疊加狀(zhuang)態。這只既死(si)又活的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)就(jiu)是(shi)(shi)所謂的(de)(de)“薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)”。但是(shi)(shi),不可能存(cun)(cun)在(zai)(zai)既死(si)又活的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao),則(ze)必(bi)須在(zai)(zai)打開容器后才知道結果。該實驗(yan)試(shi)圖從(cong)宏觀(guan)尺(chi)度闡述微觀(guan)尺(chi)度的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)疊加原理(li)的(de)(de)問題,巧妙地把(ba)微觀(guan)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)在(zai)(zai)觀(guan)測后是(shi)(shi)粒子(zi)(zi)還(huan)是(shi)(shi)波的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)形式和(he)宏觀(guan)的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)聯(lian)系起來,以(yi)此求(qiu)證觀(guan)測介入(ru)時(shi)量(liang)子(zi)(zi)的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)形式。隨著(zhu)(zhu)量(liang)子(zi)(zi)物(wu)(wu)(wu)理(li)學(xue)的(de)(de)發(fa)(fa)展,薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)(mao)還(huan)延伸(shen)出(chu)了平行宇宙(zhou)等物(wu)(wu)(wu)理(li)問題和(he)哲學(xue)爭議(yi)。
2023年(nian)5月,瑞(rui)士蘇黎(li)世聯邦理工(gong)學(xue)院科學(xue)家創建了迄今最重“薛定諤(e)的貓”。
“薛定(ding)(ding)諤(e)的(de)貓”是由奧(ao)地利物(wu)(wu)理(li)學家(jia)薛定(ding)(ding)諤(e)于(yu)1935年(nian)提(ti)出的(de)有關貓生死(si)疊加(jia)的(de)著名思想實驗,是把微觀(guan)(guan)領域的(de)量子(zi)(zi)行為(wei)擴展(zhan)到宏觀(guan)(guan)世界的(de)推演。這(zhe)里(li)必須要認識量子(zi)(zi)行為(wei)的(de)一個現象——觀(guan)(guan)測。微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)質(zhi)有不(bu)同的(de)存(cun)在(zai)(zai)形式,即粒(li)子(zi)(zi)和波。通常(chang),微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)質(zhi)以波的(de)疊加(jia)混(hun)沌(dun)態存(cun)在(zai)(zai);一旦觀(guan)(guan)測后,它們立刻選擇成為(wei)粒(li)子(zi)(zi)。實驗是這(zhe)樣的(de),在(zai)(zai)一個盒子(zi)(zi)里(li)有一只(zhi)貓,以及少量放(fang)射(she)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)。之后,有50%的(de)概率(lv)放(fang)射(she)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)將(jiang)會衰變(bian)并釋(shi)放(fang)出毒(du)氣(qi)殺(sha)死(si)這(zhe)只(zhi)貓,同時有50%的(de)概率(lv)放(fang)射(she)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)不(bu)會衰變(bian)而(er)貓將(jiang)活(huo)下(xia)來(lai)。
根據經典物理學,在(zai)(zai)盒(he)(he)(he)子(zi)里必將發生這(zhe)兩個結果之(zhi)一,而(er)外(wai)部觀(guan)測(ce)者(zhe)只有打(da)開盒(he)(he)(he)子(zi)才(cai)能知道里面的(de)(de)(de)結果。在(zai)(zai)量子(zi)的(de)(de)(de)世界里,當盒(he)(he)(he)子(zi)處于關閉狀態(tai)(tai),整個系統(tong)則一直保持不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)性(xing)的(de)(de)(de)波態(tai)(tai),即貓生死(si)疊加。貓到底是死(si)是活(huo)必須在(zai)(zai)盒(he)(he)(he)子(zi)打(da)開后,外(wai)部觀(guan)測(ce)者(zhe)觀(guan)測(ce)時,物質以粒子(zi)形式表現(xian)后才(cai)能確(que)定(ding)(ding)。這(zhe)項(xiang)實(shi)驗旨在(zai)(zai)論證量子(zi)力學對微觀(guan)粒子(zi)世界超乎常(chang)理的(de)(de)(de)認識(shi)和理解(jie),可這(zhe)使微觀(guan)不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)原理變成了(le)宏觀(guan)不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)原理,客觀(guan)規律不(bu)(bu)以人的(de)(de)(de)意志(zhi)為(wei)轉移,貓既活(huo)又(you)死(si)違背了(le)邏(luo)輯思維。
薛(xue)定諤的(de)貓(Schr?dinger's Cat)是關于量子理論的(de)一(yi)個思想實驗。
盡管量(liang)子(zi)論(lun)的(de)誕(dan)生已經(jing)過(guo)(guo)了一(yi)(yi)個(ge)(ge)世(shi)(shi)紀,其輝煌鼎(ding)盛與繁(fan)榮(rong)也過(guo)(guo)了半個(ge)(ge)世(shi)(shi)紀。量(liang)子(zi)理(li)論(lun)曾經(jing)引起的(de)困惑直到(dao)21世(shi)(shi)紀仍困惑著人們(men)。正(zheng)如玻爾的(de)名言:“誰要(yao)是(shi)第一(yi)(yi)次(ci)聽(ting)到(dao)量(liang)子(zi)理(li)論(lun)時(shi)沒有發火,那他(ta)一(yi)(yi)定沒聽(ting)懂(dong)。”薛定諤的(de)貓是(shi)諸多量(liang)子(zi)困惑中有代表性的(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)。
薛定諤嘗試著(zhu)用(yong)一個思想實驗(yan)來(lai)檢驗(yan)量子理論隱含的不確定之處。
設想在一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)封閉的(de)匣(xia)子(zi)(zi)(zi)里,有一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)只(zhi)活(huo)(huo)(huo)貓及(ji)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)瓶(ping)毒(du)(du)(du)藥(yao)(yao)。當(dang)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變發生時(shi),藥(yao)(yao)瓶(ping)被打破,貓將被毒(du)(du)(du)死(si)(si)。按(an)照常(chang)識,貓可(ke)能(neng)死(si)(si)了也可(ke)能(neng)還活(huo)(huo)(huo)著。毒(du)(du)(du)藥(yao)(yao)瓶(ping)上(shang)有一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)錘(chui)子(zi)(zi)(zi),錘(chui)子(zi)(zi)(zi)由(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)子(zi)(zi)(zi)開關(guan)(guan)(guan)控制,電(dian)子(zi)(zi)(zi)開關(guan)(guan)(guan)由(you)放(fang)(fang)(fang)射性原子(zi)(zi)(zi)控制。如果原子(zi)(zi)(zi)核衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變,則(ze)放(fang)(fang)(fang)出阿爾法(fa)粒子(zi)(zi)(zi),觸動電(dian)子(zi)(zi)(zi)開關(guan)(guan)(guan),錘(chui)子(zi)(zi)(zi)落下(xia)(xia)(xia),砸碎毒(du)(du)(du)藥(yao)(yao)瓶(ping),釋放(fang)(fang)(fang)出里面的(de)氰化物氣體,貓必死(si)(si)無(wu)疑。原子(zi)(zi)(zi)核的(de)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變是(shi)(shi)隨機事(shi)件,物理(li)(li)學家所能(neng)精確知(zhi)道(dao)的(de)只(zhi)是(shi)(shi)半(ban)(ban)(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)期——衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban)所需要的(de)時(shi)間。如果一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)放(fang)(fang)(fang)射性元素的(de)半(ban)(ban)(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)期是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),則(ze)過一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),該元素就少了一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban),再過一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),就少了剩下(xia)(xia)(xia)的(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban)。物理(li)(li)學家卻無(wu)法(fa)知(zhi)道(dao),它在什么時(shi)候衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變,上(shang)午,還是(shi)(shi)下(xia)(xia)(xia)午。當(dang)然,物理(li)(li)學家知(zhi)道(dao)它在上(shang)午或(huo)下(xia)(xia)(xia)午衰(shuai)(shuai)(shuai)(shuai)變的(de)幾(ji)率——也就是(shi)(shi)貓在上(shang)午或(huo)者下(xia)(xia)(xia)午死(si)(si)亡(wang)的(de)幾(ji)率。如果我們(men)(men)不(bu)揭開密室的(de)蓋子(zi)(zi)(zi),根據我們(men)(men)在日常(chang)生活(huo)(huo)(huo)中的(de)經驗(yan),可(ke)以(yi)認定,貓或(huo)者死(si)(si),或(huo)者活(huo)(huo)(huo)。這(zhe)是(shi)(shi)它的(de)兩種(zhong)本(ben)征(zheng)態(tai)。如果我們(men)(men)用薛(xue)(xue)定諤方程來描(miao)述薛(xue)(xue)定諤貓,則(ze)只(zhi)能(neng)說,它處于一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)活(huo)(huo)(huo)與不(bu)活(huo)(huo)(huo)的(de)疊(die)加(jia)態(tai)。我們(men)(men)只(zhi)有在揭開蓋子(zi)(zi)(zi)的(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)瞬間,才(cai)能(neng)確切地知(zhi)道(dao)貓是(shi)(shi)死(si)(si)是(shi)(shi)活(huo)(huo)(huo)。此時(shi),貓構(gou)成的(de)波函數由(you)疊(die)加(jia)態(tai)立(li)即收縮到某(mou)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)本(ben)征(zheng)態(tai)。
量子理論認為,如果沒有(you)揭開(kai)蓋子,進行觀察,我們永(yong)遠(yuan)也不知道貓是(shi)死(si)(si)是(shi)活,它將永(yong)遠(yuan)處于既(ji)死(si)(si)又(you)活的疊加態,可(ke)這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理,客觀規(gui)律(lv)不以人(ren)的意(yi)志(zhi)為轉(zhuan)移,貓既(ji)活又(you)死(si)(si)違背了邏輯思(si)維。
薛定諤挖苦(ku)說,按照量子(zi)力學(xue)的(de)(de)解釋,容(rong)(rong)器中的(de)(de)貓(mao)處于(yu)“死(si)-活(huo)疊(die)加(jia)態(tai)”——既(ji)死(si)了(le)又活(huo)著(zhu)。要等到打開(kai)容(rong)(rong)器看(kan)貓(mao)一眼才決定其生(sheng)死(si)。(請注意(yi),不是(shi)發(fa)現而(er)是(shi)決定,僅僅看(kan)一眼就(jiu)足以致命(ming)。)正像哈姆雷(lei)特王子(zi)(引用自(zi)莎(sha)士比亞的(de)(de)名言(yan))所說:“生(sheng)存還(huan)是(shi)死(si)亡,這是(shi)一個問題。”只有當你打開(kai)盒子(zi)的(de)(de)時候,疊(die)加(jia)態(tai)突然結束(shu)(在數學(xue)術語就(jiu)是(shi)“波(bo)函數坍(tan)縮(collapse)”,哈姆雷(lei)特王子(zi)的(de)(de)猶豫才終于(yu)結束(shu),我們知道了(le)貓(mao)的(de)(de)確定態(tai)——死(si),或者活(huo)。
哥本哈根的(de)(de)幾率詮釋的(de)(de)優點(dian):只出(chu)現一(yi)(yi)個結(jie)果(guo),這與我們觀(guan)測到的(de)(de)結(jie)果(guo)相符合。有一(yi)(yi)個大(da)的(de)(de)問題,它要求波(bo)函數突然坍(tan)縮(suo),可(ke)物理(li)學中沒有一(yi)(yi)個公式能(neng)夠描(miao)述這種坍(tan)縮(suo)。盡管如此,長(chang)期以(yi)來物理(li)學家們出(chu)于(yu)或許實用主義的(de)(de)考(kao)慮,還是接受了哥本哈根的(de)(de)詮釋。付出(chu)的(de)(de)代價,違(wei)反了薛(xue)定(ding)諤方程。這就(jiu)難怪薛(xue)定(ding)諤一(yi)(yi)直(zhi)耿(geng)耿(geng)于(yu)懷了。
思(si)(si)想實(shi)驗告訴我們(men):除非(fei)進行觀(guan)測,否則一(yi)(yi)(yi)切都不(bu)(bu)是(shi)(shi)確定的(de)(de),可這(zhe)使微觀(guan)不(bu)(bu)確定原理變(bian)成(cheng)了(le)宏觀(guan)不(bu)(bu)確定原理,客觀(guan)規律不(bu)(bu)以人的(de)(de)意志為(wei)轉移,貓(mao)(mao)既活(huo)又死違背了(le)邏輯思(si)(si)維。愛(ai)因斯(si)坦(tan)和少數(shu)非(fei)主流派(pai)物理學家拒絕接(jie)受由波爾及其同事(shi)創立的(de)(de)理論結果。量(liang)子(zi)(zi)力學告訴我們(men),存(cun)在(zai)一(yi)(yi)(yi)個中間(jian)態,貓(mao)(mao)既不(bu)(bu)死也不(bu)(bu)活(huo),直到進行觀(guan)察看(kan)看(kan)發生了(le)什么(me)。愛(ai)因斯(si)坦(tan)認(ren)為(wei),量(liang)子(zi)(zi)力學只(zhi)不(bu)(bu)過是(shi)(shi)對原子(zi)(zi)及亞(ya)原子(zi)(zi)粒子(zi)(zi)行為(wei)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個合理的(de)(de)描(miao)述,這(zhe)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)唯象(xiang)理論,它本(ben)身(shen)不(bu)(bu)是(shi)(shi)終極(ji)真(zhen)理。他說過一(yi)(yi)(yi)句名言:“上帝(di)不(bu)(bu)會擲骰子(zi)(zi)。”他不(bu)(bu)承(cheng)認(ren)薛定諤的(de)(de)貓(mao)(mao)的(de)(de)非(fei)本(ben)征態之說,認(ren)為(wei)一(yi)(yi)(yi)定有一(yi)(yi)(yi)個內在(zai)的(de)(de)機制組成(cheng)了(le)事(shi)物的(de)(de)真(zhen)實(shi)本(ben)性。愛(ai)因斯(si)坦(tan)花了(le)數(shu)年時間(jian)企圖設計一(yi)(yi)(yi)個實(shi)驗來(lai)檢驗這(zhe)種(zhong)內在(zai)真(zhen)實(shi)性是(shi)(shi)否確在(zai)起作用(yong),但(dan)沒(mei)有完成(cheng)這(zhe)種(zhong)設計就(jiu)去世了(le)。
哥(ge)本哈(ha)根詮釋在很長的(de)一(yi)(yi)段(duan)時間成了(le)正統的(de)、標準(zhun)的(de)詮釋。那(nei)只(zhi)不死不活(huo)的(de)貓(mao)卻總是(shi)像惡(e)夢(meng)一(yi)(yi)樣(yang)讓物理學家們不得(de)安寧。格利賓在《尋找薛定諤的(de)貓(mao)》中想告訴我(wo)們,哥(ge)本哈(ha)根詮釋在哪兒失敗?以及用什么詮釋可以替代(dai)它?
1957年,休·埃弗萊特提出的(de)“多世(shi)界(jie)詮(quan)釋(shi)”似乎(hu)為人們帶來了(le)福(fu)音,由于它太離奇(qi)開始沒有(you)人認真(zhen)對(dui)待。格(ge)利賓認為,多世(shi)界(jie)詮(quan)釋(shi)有(you)許多優點,由此它可以代替哥本哈根詮(quan)釋(shi)。我們下面簡單介紹一下休·埃弗萊特的(de)多世(shi)界(jie)詮(quan)釋(shi)。
格利賓(bin)在(zai)書中(zhong)(zhong)(zhong)寫道(dao):“埃弗(fu)萊(lai)特……指出兩只貓(mao)都是(shi)(shi)真(zhen)實的(de)(de)。有(you)一只活貓(mao),有(you)一只死(si)(si)貓(mao),它(ta)們位于(yu)不(bu)同的(de)(de)世界(jie)中(zhong)(zhong)(zhong)。問題并不(bu)在(zai)于(yu)盒子(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)放射性原(yuan)(yuan)子(zi)是(shi)(shi)否衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),而在(zai)于(yu)它(ta)既衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)又(you)不(bu)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)。當我們向盒子(zi)里看時,整個世界(jie)分裂成它(ta)自(zi)己的(de)(de)兩個版本。這兩個版本在(zai)其余的(de)(de)各個方(fang)面(mian)都是(shi)(shi)全(quan)同的(de)(de)。區別只是(shi)(shi)在(zai)于(yu)其中(zhong)(zhong)(zhong)一個版本中(zhong)(zhong)(zhong),原(yuan)(yuan)子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)了,貓(mao)死(si)(si)了;而在(zai)另一個版本中(zhong)(zhong)(zhong),原(yuan)(yuan)子(zi)沒(mei)有(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),貓(mao)還活著。”
也就(jiu)是說(shuo),上面說(shuo)的(de)“原(yuan)子衰(shuai)變(bian)了,貓死了;原(yuan)子沒(mei)有衰(shuai)變(bian),貓還活(huo)著”這兩(liang)個世(shi)(shi)(shi)界(jie)將(jiang)完(wan)全相互獨立(li)地演變(bian)下(xia)去(qu),就(jiu)像兩(liang)個平行的(de)世(shi)(shi)(shi)界(jie)一樣(yang)。格利(li)賓顯(xian)然(ran)十分贊賞這一詮(quan)釋(shi),故(gu)他接(jie)著說(shuo):“這聽起(qi)來就(jiu)像科幻小說(shuo),然(ran)而……它是基(ji)于(yu)無懈可擊的(de)數學方程,基(ji)于(yu)量(liang)子力學樸(pu)實的(de)、自洽的(de)、符合(he)邏輯(ji)的(de)結(jie)果(guo)。”“在(zai)量(liang)子的(de)多世(shi)(shi)(shi)界(jie)中,我們(men)通過參與(yu)而選擇(ze)出自己的(de)道路。在(zai)我們(men)生(sheng)活(huo)的(de)這個世(shi)(shi)(shi)界(jie)上,沒(mei)有隱變(bian)量(liang),上帝(di)不(bu)會(hui)擲骰子,一切都是真實的(de)。”按格利(li)賓所說(shuo),愛因斯坦如(ru)果(guo)還活(huo)著,他也許(xu)會(hui)同意并大大地贊揚這一個“沒(mei)有隱變(bian)量(liang),上帝(di)不(bu)會(hui)擲骰子”的(de)理論。
這(zhe)個詮(quan)釋(shi)的(de)優(you)點(dian):薛定諤(e)方程(cheng)始(shi)終成立,波函數從不坍縮(suo),由此它簡化了基(ji)本理論(lun)。它的(de)問(wen)題設想(xiang)過于離奇,付(fu)出的(de)代價是這(zhe)些平行(xing)的(de)世(shi)(shi)界(jie)全都是同樣真實的(de)。這(zhe)就難怪有人說:“在科學史上,多世(shi)(shi)界(jie)詮(quan)釋(shi)無疑是目前所提出的(de)最大(da)膽、最野心勃勃的(de)理論(lun)。”
1996年5月,美國科羅拉(la)多州博(bo)爾德的(de)國家標準與(yu)技術研(yan)究所(suo)(NIST)的(de)Monroe等(deng)人用單個(ge)鈹離(li)子(zi)(zi)做成(cheng)了“薛定諤的(de)貓”并拍下了快照,發現(xian)鈹離(li)子(zi)(zi)在第一(yi)個(ge)空間(jian)位置上(shang)(shang)(shang)處(chu)于自(zi)旋向(xiang)上(shang)(shang)(shang)的(de)狀態,而同時(shi)又(you)在第二個(ge)空間(jian)位置上(shang)(shang)(shang)處(chu)于自(zi)旋向(xiang)下的(de)狀態,而這兩個(ge)狀態相距(ju)80納米之遙!(1納米等(deng)于1毫微米)——這在原子(zi)(zi)尺度上(shang)(shang)(shang)是一(yi)個(ge)巨(ju)大的(de)距(ju)離(li)。想像這個(ge)鈹離(li)子(zi)(zi)是個(ge)通靈大師,他(ta)在紐(niu)約與(yu)喜(xi)馬拉(la)雅同時(shi)現(xian)身,一(yi)個(ge)他(ta)正從摩天樓頂往下跳傘;而另(ling)一(yi)個(ge)他(ta)則正爬上(shang)(shang)(shang)雪山之巔!——量(liang)子(zi)(zi)的(de)這種“化身博(bo)士”特點,物理學上(shang)(shang)(shang)稱“量(liang)子(zi)(zi)相干性(xing)”。
在(zai)(zai)實(shi)驗中,無(wu)論是(shi)多(duo)少概(gai)率存活或者(zhe)死亡,相對(dui)于觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)來說,在(zai)(zai)未觀(guan)(guan)測(ce)之前,都(dou)存在(zai)(zai)不確(que)定(ding)(ding)性,即其(qi)存在(zai)(zai)疊加態。但將參考系建立(li)在(zai)(zai)實(shi)驗對(dui)象貓身上(shang),其(qi)結(jie)(jie)果(guo)已經確(que)定(ding)(ding),是(shi)客觀(guan)(guan)存在(zai)(zai)的,并(bing)非以(yi)外界觀(guan)(guan)測(ce)者(zhe)是(shi)否觀(guan)(guan)測(ce)而決(jue)定(ding)(ding)其(qi)真實(shi)的結(jie)(jie)果(guo)。
分(fen)析(xi)上述后得出思考(kao),貓(mao)和外界觀(guan)測者構成兩個相對的參(can)考(kao)系,實驗開啟后,以貓(mao)為參(can)考(kao)系時,其結(jie)果狀(zhuang)態為客觀(guan)真實確定(ding);而以外界觀(guan)測者為參(can)考(kao)系時,貓(mao)存在疊加態,這(zhe)種疊加態不是客觀(guan)結(jie)果,而是從未被觀(guan)測的狀(zhuang)態現象。
為(wei)了更直觀的理解,將實驗(yan)過程視作(zuo)事件(jian)(jian)(jian),當(dang)所選參(can)考(kao)系(xi)不同時(shi),其不能等同于一個事件(jian)(jian)(jian)。當(dang)選取以貓為(wei)參(can)考(kao)系(xi)時(shi),命名為(wei)A事件(jian)(jian)(jian),A事件(jian)(jian)(jian)結束(shu)狀(zhuang)態(tai)即貓參(can)考(kao)系(xi)的狀(zhuang)態(tai);當(dang)選取以外(wai)界觀測者時(shi),命名為(wei)B事件(jian)(jian)(jian),未觀測時(shi),B事件(jian)(jian)(jian)尚未結束(shu),其處(chu)于疊加(jia)態(tai)。觀測后(hou),B事件(jian)(jian)(jian)結束(shu),疊加(jia)態(tai)坍縮,呈現(xian)其最終(zhong)狀(zhuang)態(tai)。
埃爾溫·薛(xue)定(ding)諤在20世紀20年代中期創立了被稱為(wei)量子(zi)(zi)力學分支中的一個方(fang)程。后(hou)來被稱之為(wei)薛(xue)定(ding)諤現六光子(zi)(zi)薛(xue)定(ding)諤貓(mao)態
方(fang)程:▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0
量(liang)子理(li)論是20世紀(ji)科學(xue)的(de)(de)(de)重大進展(zhan)之一,由于量(liang)子力學(xue)對傳統觀念所帶來的(de)(de)(de)巨(ju)大沖擊,連“量(liang)子”的(de)(de)(de)提出(chu)者(zhe)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)科學(xue)家都想盡各(ge)種辦法拒絕它(ta),或做(zuo)出(chu)各(ge)種調(diao)和(he)性的(de)(de)(de)解(jie)釋。事(shi)實上(shang),薛定諤就被量(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)結果弄得心神不(bu)安,他不(bu)喜歡波(bo)粒(li)二象(xiang)性的(de)(de)(de)二元(yuan)解(jie)釋以及波(bo)的(de)(de)(de)統計解(jie)釋,試圖建立一個只用波(bo)來解(jie)釋的(de)(de)(de)理(li)論。
美國科學(xue)家宣布,他們成功(gong)讓(rang)6個(ge)鈹(pi)離子系統實(shi)現了自(zi)旋(xuan)方向完全相反(fan)的宏觀量(liang)子疊(die)加態,也就是量(liang)子力學(xue)理論中的“薛定諤貓”態。
根據量(liang)子(zi)力(li)學理論,物質(zhi)在(zai)微(wei)觀尺度上(shang)存(cun)(cun)在(zai)兩(liang)種完全(quan)相(xiang)反狀(zhuang)態(tai)并存(cun)(cun)的奇特(te)狀(zhuang)況,這(zhe)被稱(cheng)為有效的相(xiang)干疊加態(tai)。由(you)大量(liang)微(wei)觀粒子(zi)組成的宏觀世界(jie)是否也(ye)遵循量(liang)子(zi)疊加原(yuan)理?奧地利(li)物理學家薛定諤(e)為此在(zai)1935年提出著名的“薛定諤(e)貓”佯(yang)謬。
“薛定諤(e)貓”佯(yang)謬假設了這(zhe)(zhe)樣一種情況,將(jiang)一只貓關(guan)在裝(zhuang)有(you)少量(liang)鐳(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)和(he)氰(qing)化物的(de)(de)(de)(de)密(mi)閉(bi)容器里。鐳(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)衰變(bian)存在幾率,如(ru)果鐳(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)發(fa)生衰變(bian),會觸發(fa)機關(guan)打碎裝(zhuang)有(you)氰(qing)化物的(de)(de)(de)(de)瓶子,貓就(jiu)(jiu)會死(si);如(ru)果鐳(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)不(bu)發(fa)生衰變(bian),貓就(jiu)(jiu)存活。根據量(liang)子力學理(li)論,由(you)于(yu)放射性的(de)(de)(de)(de)鐳(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)處(chu)(chu)于(yu)衰變(bian)和(he)沒(mei)有(you)衰變(bian)兩種狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)疊加(jia),貓就(jiu)(jiu)理(li)應處(chu)(chu)于(yu)死(si)貓和(he)活貓的(de)(de)(de)(de)疊加(jia)狀態(tai)。這(zhe)(zhe)只既死(si)又(you)活的(de)(de)(de)(de)貓就(jiu)(jiu)是(shi)所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)“薛定諤(e)貓”。
顯然,既死又活(huo)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)是荒謬(miu)的(de)(de)(de),可這(zhe)使(shi)(shi)微觀(guan)(guan)(guan)(guan)不確定(ding)(ding)原(yuan)理(li)(li)變成(cheng)了宏(hong)(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)不確定(ding)(ding)原(yuan)理(li)(li),客觀(guan)(guan)(guan)(guan)規律不以人(ren)的(de)(de)(de)意志為(wei)轉移,貓(mao)(mao)既活(huo)又死違(wei)背了邏輯思(si)維(wei)。薛定(ding)(ding)諤(e)想要(yao)借此(ci)闡述的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)問題,宏(hong)(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)世界(jie)是否也遵從適用于(yu)微觀(guan)(guan)(guan)(guan)尺(chi)度的(de)(de)(de)量(liang)(liang)子疊(die)加原(yuan)理(li)(li)。“薛定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”佯謬(miu)巧(qiao)妙地把(ba)微觀(guan)(guan)(guan)(guan)放射源和宏(hong)(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)聯系(xi)起(qi)來,旨在(zai)否定(ding)(ding)宏(hong)(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)世界(jie)存在(zai)量(liang)(liang)子疊(die)加態(tai)。然而隨著量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)發展,科學(xue)家(jia)已先后通過(guo)各種方案(an)獲(huo)得了宏(hong)(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)量(liang)(liang)子疊(die)加態(tai)。此(ci)前,科學(xue)家(jia)最多(duo)使(shi)(shi)4個離子或5個光(guang)子達(da)到“薛定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”態(tai)。如(ru)何使(shi)(shi)更(geng)多(duo)粒子構成(cheng)的(de)(de)(de)系(xi)統達(da)到這(zhe)種狀態(tai)并保存更(geng)長時間,已成(cheng)為(wei)實驗物(wu)理(li)(li)學(xue)的(de)(de)(de)一大挑戰。
美國國家標準和技術(shu)研究所(suo)的(de)萊布弗(fu)里特(te)等(deng)(deng)人在(zai)最新一(yi)(yi)期(qi)《自(zi)然》雜志上稱,他們已(yi)實現(xian)(xian)(xian)擁有粒子較多而且持續時(shi)間(jian)最長(chang)的(de)“薛定諤貓”態。實驗中(zhong),研究人員將鈹離子每隔若干微米“固(gu)定”在(zai)電磁(ci)場阱中(zhong),然后(hou)用激光(guang)使(shi)鈹離子冷(leng)卻(que)到接近絕對零度,并分三步(bu)操縱(zong)這些離子的(de)運動。為(wei)了讓盡(jin)可能多的(de)粒子在(zai)盡(jin)可能長(chang)的(de)時(shi)間(jian)里實現(xian)(xian)(xian)“薛定諤貓”態,研究人員一(yi)(yi)方(fang)面提(ti)高激光(guang)的(de)冷(leng)卻(que)效率(lv),另一(yi)(yi)方(fang)面使(shi)電磁(ci)場阱盡(jin)可能多地吸收離子振動發出(chu)的(de)熱(re)量(liang)(liang)。最終,他們使(shi)6個(ge)鈹離子在(zai)50微秒內同時(shi)順時(shi)針自(zi)旋和逆時(shi)針自(zi)旋,實現(xian)(xian)(xian)了兩種相反量(liang)(liang)子態的(de)等(deng)(deng)量(liang)(liang)疊(die)加糾纏,也就是“薛定諤貓”態。
奧地利因斯布魯(lu)克大學的研究人員(yuan)也在(zai)同(tong)期(qi)《自然》雜志上報告(gao)說(shuo),他們在(zai)8個離子的系統中實(shi)現了“薛定諤(e)貓”態,維(wei)持(chi)時間稍短。
2023年5月,瑞(rui)士蘇黎世聯邦理(li)工(gong)學院科(ke)學家讓(rang)一個“體(ti)重”為16微(wei)克(質量為原(yuan)子或分子的(de)幾十億倍)的(de)微(wei)小(xiao)晶體(ti)處(chu)于兩(liang)個振蕩狀態的(de)疊加態,創(chuang)建(jian)了迄(qi)今最重“薛(xue)定諤的(de)貓”。
科學(xue)家稱,“薛(xue)定諤貓(mao)”態不僅具有理(li)論(lun)研究意義,也有實際應用的(de)潛力(li)。比如(ru),多粒子的(de)“薛(xue)定諤貓(mao)”態系統可以(yi)作為未(wei)來高容錯(cuo)量子計算機的(de)核心(xin)部件(jian),也可以(yi)用來制(zhi)造極(ji)其靈敏的(de)傳感器以(yi)及原(yuan)子鐘、干涉儀(yi)等精密測量裝備。
量子派后來有一個被哄傳(chuan)得很(hen)廣的論(lun)調(diao)說
“當(dang)我(wo)們(men)不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)時(shi),月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)”,這(zhe)(zhe)稍稍偏(pian)離了(le)本意,準確(que)(que)來(lai)說(shuo),因為(wei)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)也是(shi)(shi)(shi)由不(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定的(de)(de)粒(li)(li)子組成的(de)(de),所以如果我(wo)們(men)轉過頭不(bu)(bu)(bu)去(qu)看(kan)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang),那一(yi)(yi)大堆(dui)粒(li)(li)子就開始(shi)按照波(bo)函數彌(mi)散(san)(san)開去(qu)。于(yu)是(shi)(shi)(shi)乎,月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)邊緣開始(shi)顯得模糊而不(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定,它逐漸“融化”,變成概率波(bo)擴散(san)(san)到周圍的(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)里去(qu)。當(dang)然這(zhe)(zhe)么(me)(me)大一(yi)(yi)個月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)完全融化成空(kong)間(jian)(jian)中的(de)(de)概率是(shi)(shi)(shi)需要(yao)很長(chang)很長(chang)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de),不(bu)(bu)(bu)過問題的(de)(de)實質(zhi)是(shi)(shi)(shi):要(yao)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang),它就從(cong)確(que)(que)定的(de)(de)狀態變成無數不(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定的(de)(de)疊加。不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)它時(shi),一(yi)(yi)個確(que)(que)定的(de)(de),客觀的(de)(de)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)。但只(zhi)要(yao)一(yi)(yi)回頭,一(yi)(yi)輪明(ming)月(yue)(yue)便又高懸空(kong)中,似乎什么(me)(me)事也沒(mei)發生過一(yi)(yi)樣。但其實,量子力學(xue)定律將(jiang)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)這(zhe)(zhe)種巨大質(zhi)量的(de)(de)物體的(de)(de)波(bo)函數限制(zhi)在(zai)很小的(de)(de)區(qu)域中,所以即使月(yue)(yue)亮(liang)(liang)(liang)(liang)彌(mi)散(san)(san)開去(qu),彌(mi)散(san)(san)的(de)(de)程度也不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)人(ren)眼(yan)能看(kan)出來(lai)的(de)(de)。
測(ce)不(bu)(bu)準(zhun)原理(li)解釋:測(ce)量(liang)(liang)(liang)一個粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位(wei)(wei)置和速(su)度(du),其辦法是將(jiang)光照到(dao)這(zhe)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)上,一部分光波(bo)被此粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)散射開,由此指明(ming)它的(de)(de)位(wei)(wei)置。人們不(bu)(bu)可(ke)能將(jiang)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位(wei)(wei)置確(que)(que)定到(dao)到(dao)光的(de)(de)兩個波(bo)峰(feng)之間(jian)距離更小(xiao)的(de)(de)程度(du),故必須(xu)用(yong)短(duan)波(bo)長的(de)(de)光來測(ce)量(liang)(liang)(liang),至少要用(yong)一個光量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。這(zhe)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)會擾(rao)動這(zhe)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi),并(bing)改(gai)變粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)速(su)度(du),而(er)且位(wei)(wei)置測(ce)量(liang)(liang)(liang)得越準(zhun)確(que)(que)所需的(de)(de)波(bo)長就越短(duan),單獨(du)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)就越大,粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)速(su)度(du)就被擾(rao)動得越厲害。你對(dui)(dui)粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)位(wei)(wei)置測(ce)量(liang)(liang)(liang)得越準(zhun)確(que)(que),對(dui)(dui)速(su)度(du)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)就越不(bu)(bu)準(zhun)確(que)(que)。(月亮不(bu)(bu)觀測(ce)時(shi)不(bu)(bu)是不(bu)(bu)存在,量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)態在觀測(ce)時(shi)由于觀測(ce)力(li)的(de)(de)相互(hu)作用(yong)而(er)使波(bo)函數坍(tan)塌為(wei)確(que)(que)定值,微觀粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)整(zheng)體呈(cheng)現規律性,宏(hong)觀尺(chi)度(du)下觀測(ce)力(li)幾乎對(dui)(dui)其不(bu)(bu)影響。)(參考資料:史蒂芬(fen).霍金所著(zhu)《時(shi)間(jian)簡(jian)史》)
不能不承認(ren),這(zhe)聽起來(lai)很(hen)有(you)強烈的(de)(de)主觀唯心(xin)論的(de)(de)味道,它其(qi)實和我們(men)通(tong)常理(li)解(jie)的(de)(de)那(nei)種哲(zhe)學(xue)理(li)論有(you)一(yi)定區(qu)別,不過講到(dao)這(zhe)里(li),許多人大(da)概都會自然而(er)然地(di)想起貝克(ke)(ke)萊(lai)(George Berkeley)主教(jiao)的(de)(de)那(nei)句名言:“存(cun)(cun)在就是(shi)(shi)被感知(zhi)”(拉丁文:Esse Est Percipi)。這(zhe)句話要是(shi)(shi)稍微改一(yi)改講成“存(cun)(cun)在就是(shi)(shi)被測量(liang)”,那(nei)就和哥本(ben)哈(ha)(ha)根派的(de)(de)意思差(cha)不離了。貝克(ke)(ke)萊(lai)在哲(zhe)學(xue)史上(shang)的(de)(de)地(di)位(wei)無疑是(shi)(shi)重要的(de)(de),人們(men)通(tong)常樂(le)于批(pi)判他,我們(men)的(de)(de)哥本(ben)哈(ha)(ha)根派是(shi)(shi)否(fou)比他走得更遠呢(ni)?好歹(dai)貝克(ke)(ke)萊(lai)還認(ren)為事物是(shi)(shi)連續客觀地(di)存(cun)(cun)在的(de)(de),因(yin)為總有(you)“上(shang)帝(di)”在不停地(di)看(kan)著(zhu)一(yi)切。而(er)量(liang)子(zi)論?“陛下,我不需要上(shang)帝(di)這(zhe)個假設”。
與貝克萊互相輝映(ying)的(de)(de)東方代(dai)表大概要算王(wang)陽明。他在(zai)《傳習錄·下(xia)》中也說過一句有名的(de)(de)話:“你未(wei)(wei)看此(ci)(ci)花(hua)(hua)時(shi)(shi),此(ci)(ci)花(hua)(hua)與汝同歸于(yu)寂;你來(lai)(lai)看此(ci)(ci)花(hua)(hua)時(shi)(shi),則此(ci)(ci)花(hua)(hua)顏色一時(shi)(shi)明白起來(lai)(lai)……”如果王(wang)陽明懂量子論,他多(duo)半會說:“你未(wei)(wei)觀測(ce)此(ci)(ci)花(hua)(hua)時(shi)(shi),此(ci)(ci)花(hua)(hua)并未(wei)(wei)實(shi)在(zai)地(di)存在(zai),按波函數而歸于(yu)寂;你來(lai)(lai)觀測(ce)此(ci)(ci)花(hua)(hua)時(shi)(shi),則此(ci)(ci)花(hua)(hua)波函數發(fa)生坍縮,它的(de)(de)顏色一時(shi)(shi)變成(cheng)明白的(de)(de)實(shi)在(zai)……”測(ce)量即是理(li),測(ce)量外無理(li)。
究竟是(shi)(shi)必(bi)然還是(shi)(shi)偶(ou)然決定(ding)(ding)了(le)宇宙的命運(yun)?或者說:‘上帝’玩骰(tou)子嗎?這(zhe)個是(shi)(shi)量(liang)子力學和相(xiang)對論最大的爭議。量(liang)子力學主張,世界是(shi)(shi)由不確定(ding)(ding)的、隨(sui)機的事(shi)件(jian)決定(ding)(ding),這(zhe)個不確定(ding)(ding)(后(hou)者叫波動)其實就是(shi)(shi)辯證(zheng)法主張的矛盾運(yun)作;而(er)相(xiang)對論則認為,世界應該是(shi)(shi)由固定(ding)(ding)的、機械的規律統治,任何看似偶(ou)然的事(shi)件(jian)背(bei)后(hou),其實都(dou)有必(bi)然在支(zhi)撐(cheng)。
關于薛(xue)定諤的(de)(de)貓,許多非(fei)主流科(ke)學(xue)家是(shi)持懷疑態度的(de)(de),他們認(ren)為:這個(ge)(ge)(ge)(ge)原(yuan)因是(shi)由“平行宇宙”(MWI)造成(cheng)的(de)(de),即:當我們向(xiang)盒子(zi)(zi)(zi)里看時,整個(ge)(ge)(ge)(ge)世(shi)界(jie)分裂成(cheng)它自己的(de)(de)兩個(ge)(ge)(ge)(ge)版(ban)本。這兩個(ge)(ge)(ge)(ge)版(ban)本在(zai)其余的(de)(de)各個(ge)(ge)(ge)(ge)方(fang)面都是(shi)全同的(de)(de)。區別只是(shi)在(zai)于其中(zhong)一個(ge)(ge)(ge)(ge)版(ban)本中(zhong),原(yuan)子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變了,貓死了;而在(zai)另一個(ge)(ge)(ge)(ge)版(ban)本中(zhong),原(yuan)子(zi)(zi)(zi)沒有衰(shuai)變,貓還(huan)活著。在(zai)量(liang)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)多世(shi)界(jie)中(zhong),我們通過參(can)與而選擇出(chu)自己的(de)(de)道(dao)路。在(zai)我們生(sheng)活的(de)(de)這個(ge)(ge)(ge)(ge)世(shi)界(jie)上,沒有隱變量(liang),上帝不會擲骰子(zi)(zi)(zi),一切都是(shi)真實的(de)(de)。這個(ge)(ge)(ge)(ge)觀點還(huan)有更駭人聽聞的(de)(de)假設:量(liang)子(zi)(zi)(zi)自殺。
在(zai)(zai)量子(zi)力(li)學里(li),量子(zi)自殺是想法實(shi)驗,這令人(ren)毛骨悚然(ran)和啼(ti)笑皆非的實(shi)驗在(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(yu)宙學家Max Tegmark針對哥(ge)本哈(ha)根(gen)“波函數坍縮”中的“意識怪獸”,在(zai)(zai)那篇廣為人(ren)知(zhi)的宣傳MWI的論文中所發(fa)展和重提。Max Tegmark認(ren)為宇(yu)宙有多個(ge),量子(zi)的不確定性被(bei)分(fen)配到各個(ge)宇(yu)宙去,只要(yao)從主觀視(shi)角來看,不但一(yi)個(ge)人(ren)永遠無法完成(cheng)自殺,事實(shi)上他一(yi)旦開始存(cun)(cun)在(zai)(zai),就永遠不會消(xiao)失(shi)。總存(cun)(cun)在(zai)(zai)著一(yi)些量子(zi)效應,使(shi)得(de)一(yi)個(ge)人(ren)不會衰老,而按照MWI,這些非常低的概率總是對應于某(mou)個(ge)實(shi)際的世(shi)界!
在(zai)(zai)(zai)一(yi)套設(she)備里,利用(yong)原(yuan)(yuan)子衰變(bian)(bian)(bian)來(lai)(lai)控制扣動(dong)一(yi)把(ba)槍的(de)(de)(de)(de)扳機,我們(men)就(jiu)可(ke)以(yi)觀測當一(yi)個(ge)(ge)人被(bei)打(da)死(si)(si)(si)(si)了(le)(如果衰變(bian)(bian)(bian)-->開槍)或(huo)者沒(mei)有(you)(沒(mei)有(you)衰變(bian)(bian)(bian))。他(ta)遲早被(bei)打(da)死(si)(si)(si)(si),因(yin)為(wei)隨著(zhu)原(yuan)(yuan)子衰變(bian)(bian)(bian)概率(lv)的(de)(de)(de)(de)增加(jia),槍的(de)(de)(de)(de)扳機遲早會(hui)扣動(dong)。但對(dui)(dui)當事人本身(shen)的(de)(de)(de)(de)角度來(lai)(lai)說(shuo)完全(quan)不(bu)是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)樣。因(yin)為(wei)對(dui)(dui)他(ta)唯一(yi)有(you)意(yi)義的(de)(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)(shi)“那(nei)些他(ta)活(huo)(huo)(huo)(huo)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)世界”。永(yong)遠(yuan)都(dou)(dou)(dou)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)(ge)他(ta)活(huo)(huo)(huo)(huo)在(zai)(zai)(zai)某個(ge)(ge)世界。如果平行(xing)宇宙理(li)論是(shi)(shi)正確的(de)(de)(de)(de),那(nei)么(me)對(dui)(dui)于某人來(lai)(lai)說(shuo),他(ta)無論如何(he)試(shi)圖去自(zi)殺(sha)都(dou)(dou)(dou)不(bu)會(hui)死(si)(si)(si)(si)。要(yao)是(shi)(shi)他(ta)拿(na)刀抹脖子,那(nei)么(me)因(yin)為(wei)組成(cheng)刀的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)一(yi)群符合波動(dong)方(fang)程的(de)(de)(de)(de)粒子,所以(yi)總(zong)有(you)一(yi)個(ge)(ge)非常非常小(xiao)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性,以(yi)某種方(fang)式絲毫無損地穿透了(le)該(gai)人的(de)(de)(de)(de)脖子,從(cong)而保(bao)持該(gai)人不(bu)死(si)(si)(si)(si)!當然(ran)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)概率(lv)極(ji)小(xiao)極(ji)小(xiao),但按(an)照MWI,一(yi)切可(ke)能發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)都(dou)(dou)(dou)實際(ji)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)了(le),所以(yi)這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)現象(xiang)總(zong)會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)(zai)某個(ge)(ge)宇宙!其(qi)實不(bu)管換(huan)什么(me)方(fang)式自(zi)殺(sha)都(dou)(dou)(dou)一(yi)樣,跳(tiao)樓也好(hao),臥軌也好(hao),上吊也好(hao),總(zong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)那(nei)么(me)一(yi)些宇宙,讓他(ta)還活(huo)(huo)(huo)(huo)著(zhu)。從(cong)該(gai)人自(zi)身(shen)的(de)(de)(de)(de)視角來(lai)(lai)看,他(ta)怎么(me)死(si)(si)(si)(si)都(dou)(dou)(dou)死(si)(si)(si)(si)不(bu)掉!當然(ran)在(zai)(zai)(zai)其(qi)他(ta)無窮個(ge)(ge)宇宙里,他(ta)的(de)(de)(de)(de)親朋(peng)好(hao)友卻要(yao)為(wei)他(ta)哀(ai)悼了(le)。這(zhe)(zhe)實際(ji)上也是(shi)(shi)薛定諤貓(mao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)真人版。大(da)家知道在(zai)(zai)(zai)貓(mao)實驗里,如果原(yuan)(yuan)子衰變(bian)(bian)(bian),貓(mao)就(jiu)被(bei)毒(du)死(si)(si)(si)(si),反(fan)之(zhi)則存(cun)活(huo)(huo)(huo)(huo)。對(dui)(dui)此,哥本哈根(gen)派的(de)(de)(de)(de)解釋:在(zai)(zai)(zai)我們(men)沒(mei)有(you)觀測它(ta)之(zhi)前,貓(mao)是(shi)(shi)“又死(si)(si)(si)(si)又活(huo)(huo)(huo)(huo)”的(de)(de)(de)(de),而觀測后(hou)貓(mao)的(de)(de)(de)(de)波函數發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)坍縮,貓(mao)要(yao)么(me)死(si)(si)(si)(si)要(yao)么(me)活(huo)(huo)(huo)(huo)。MWI則聲稱:每次實驗必定同(tong)時產(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)只活(huo)(huo)(huo)(huo)貓(mao)和一(yi)只死(si)(si)(si)(si)貓(mao),只不(bu)過它(ta)們(men)存(cun)在(zai)(zai)(zai)于兩個(ge)(ge)平行(xing)的(de)(de)(de)(de)世界中。
這(zhe)樣一來,薛定諤的(de)(de)貓也(ye)不(bu)必(bi)再為(wei)死活(huo)問(wen)題困擾。只不(bu)過是宇(yu)宙分裂成了(le)兩個(ge)(ge),一個(ge)(ge)有(you)活(huo)貓,一個(ge)(ge)有(you)死貓罷(ba)了(le)。對(dui)于那個(ge)(ge)活(huo)貓的(de)(de)宇(yu)宙,貓是一直(zhi)活(huo)著(zhu)的(de)(de),不(bu)存在死活(huo)疊加的(de)(de)問(wen)題。對(dui)于死貓的(de)(de)宇(yu)宙,貓在分裂的(de)(de)那一刻就(jiu)實實在在地死了(le),不(bu)要等人(ren)們打(da)開容(rong)器(qi)才“坍縮”,從而蓋(gai)棺定論(lun)。
從宇(yu)宙(zhou)(zhou)誕生以來(lai)(lai),已經進行(xing)過無(wu)數次(ci)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)分裂(lie),它的(de)(de)(de)(de)(de)數量以幾何(he)級數增長,很(hen)(hen)快趨(qu)于(yu)無(wu)窮(qiong)。我們(men)處于(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)個宇(yu)宙(zhou)(zhou)只不過是其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個,在它之外(wai),還有(you)非常多的(de)(de)(de)(de)(de)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)。有(you)些(xie)和我們(men)很(hen)(hen)接(jie)近,那是在家譜樹上(shang)最近剛剛分離(li)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de),而那些(xie)從遙遠的(de)(de)(de)(de)(de)古代就同我們(men)分道揚鑣的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)則(ze)可能非常不同。也許(xu)在某個宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong),小行(xing)星并未撞擊地球,恐(kong)龍(long)仍是世界主宰(zai)。在某個宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong),埃及艷后克婁帕(pa)特拉的(de)(de)(de)(de)(de)鼻子稍短(duan)了一(yi)(yi)點,沒有(you)叫(jiao)凱撒和安(an)東尼怦然心(xin)動。那些(xie)反對歷史(shi)決定論的(de)(de)(de)(de)(de)“鼻子派(pai)歷史(shi)學家”一(yi)(yi)定會對后來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)大感興趣,看看是不是真的(de)(de)(de)(de)(de)存在歷史(shi)蝴蝶效應。在某個宇(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)(zhong),格魯(lu)希沒有(you)在滑鐵盧遲到,而希特勒(le)沒有(you)在敦(dun)刻爾克前下達(da)停(ting)止進攻(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)命(ming)令。而在更多的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)里,因為物理常數的(de)(de)(de)(de)(de)不適合(he),根本就沒有(you)生命(ming)和行(xing)星的(de)(de)(de)(de)(de)存在。
似乎這(zhe)個(ge)結(jie)論是可(ke)以(yi)將整個(ge)量子力學和相對(dui)論聯系(xi)起來,或者說,是用相對(dui)論取代了量子力學。
且慢!仔(zi)細考(kao)慮一(yi)(yi)下:每(mei)一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)子的(de)(de)跳躍(yue),每(mei)一(yi)(yi)個(ge)光子的(de)(de)衍(yan)射,我在鍵盤上敲打的(de)(de)每(mei)一(yi)(yi)個(ge)字符,都可以創造一(yi)(yi)個(ge)宇宙(zhou)?那么,自(zi)大爆(bao)炸以來,究竟(jing)有多(duo)少(shao)個(ge)宇宙(zhou)被創造出來了?宇宙(zhou)的(de)(de)數量(liang)每(mei)秒(miao)鐘都在以駭人聽聞的(de)(de)速度增(zeng)長?這個(ge)理論(lun)(lun)似乎是要為了解釋一(yi)(yi)個(ge)小小的(de)(de)電(dian)(dian)子的(de)(de)衍(yan)射而興(xing)師動眾(zhong)的(de)(de)創造一(yi)(yi)個(ge)龐大的(de)(de)宇宙(zhou)呀!也沒有任何證(zheng)據能夠證(zheng)明這個(ge)理論(lun)(lun),這個(ge)理論(lun)(lun)的(de)(de)成(cheng)本太高了。
量(liang)子(zi)力學(xue)作為20世紀最(zui)有突破的(de)(de)(de)科學(xue)成(cheng)就之一,也(ye)是(shi)(shi)最(zui)具爭議的(de)(de)(de)科學(xue)之一。“薛定(ding)諤(e)的(de)(de)(de)貓(mao)”很(hen)好的(de)(de)(de)闡述(shu)了(le)這一現狀。人們(men)不(bu)能(neng)接受(shou)量(liang)子(zi)力學(xue)是(shi)(shi)因(yin)為它的(de)(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)性。對于傳統(tong)的(de)(de)(de)物理(li)學(xue)來說(shuo),只要找到了(le)事(shi)物之間相關的(de)(de)(de)聯系,就能(neng)在(zai)每(mei)時每(mei)刻確(que)(que)定(ding),事(shi)物之間相關的(de)(de)(de)物理(li)數(shu)據,比如(ru)說(shuo),物體(ti)運行(xing)距離(li)等于物體(ti)的(de)(de)(de)速度(du)乘以物體(ti)運行(xing)的(de)(de)(de)時間,只要知道物體(ti)的(de)(de)(de)速度(du),你每(mei)時每(mei)刻都能(neng)計算出物體(ti)運行(xing)了(le)多(duo)遠,然(ran)而海森堡提出的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)不(bu)確(que)(que)定(ding)性原理(li)使得你無法預知一個微觀粒子(zi)未(wei)來的(de)(de)(de)狀態。正如(ru)愛因(yin)斯(si)坦所說(shuo)的(de)(de)(de):上(shang)帝(di)不(bu)玩骰(tou)子(zi),但是(shi)(shi)量(liang)子(zi)力學(xue)讓(rang)我(wo)們(men)不(bu)得不(bu)相信,上(shang)帝(di)似乎是(shi)(shi)玩骰(tou)子(zi)的(de)(de)(de)。