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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(xiang)細介紹 PROFILE +

薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(英文名稱:Schr?dinger’s Cat)是(shi)(shi)奧地利(li)著(zhu)名物(wu)理(li)學家薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)(Erwin Schr?dinger,1887年8月12日~1961年1月4日)提出的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)思想實(shi)驗,是(shi)(shi)指(zhi)將一(yi)只貓(mao)(mao)關在(zai)(zai)裝有(you)少量(liang)鐳(lei)(lei)和氰化物(wu)的(de)(de)(de)密閉容(rong)器(qi)里(li)。鐳(lei)(lei)的(de)(de)(de)衰(shuai)變存(cun)在(zai)(zai)幾(ji)率,如果鐳(lei)(lei)發(fa)生衰(shuai)變,會觸發(fa)機關打碎裝有(you)氰化物(wu)的(de)(de)(de)瓶子(zi)(zi),貓(mao)(mao)就會死;如果鐳(lei)(lei)不發(fa)生衰(shuai)變,貓(mao)(mao)就存(cun)活。根據量(liang)子(zi)(zi)力學理(li)論,由于放射性的(de)(de)(de)鐳(lei)(lei)處(chu)于衰(shuai)變和沒有(you)衰(shuai)變兩種狀態(tai)的(de)(de)(de)疊加,貓(mao)(mao)就理(li)應處(chu)于死貓(mao)(mao)和活貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)疊加狀態(tai)。這只既死又(you)活的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)就是(shi)(shi)所謂的(de)(de)(de)“薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”。但是(shi)(shi),不可能(neng)存(cun)在(zai)(zai)既死又(you)活的(de)(de)(de)貓(mao)(mao),則(ze)必須在(zai)(zai)打開容(rong)器(qi)后才知道結果。該實(shi)驗試圖(tu)從宏觀尺(chi)度闡述微觀尺(chi)度的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)疊加原(yuan)理(li)的(de)(de)(de)問題,巧(qiao)妙地把微觀物(wu)質在(zai)(zai)觀測后是(shi)(shi)粒子(zi)(zi)還是(shi)(shi)波的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)形(xing)式(shi)(shi)和宏觀的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)聯系起來,以(yi)此求證觀測介入(ru)時量(liang)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)形(xing)式(shi)(shi)。隨著(zhu)量(liang)子(zi)(zi)物(wu)理(li)學的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan),薛(xue)(xue)定(ding)諤(e)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)還延伸出了平(ping)行宇宙等物(wu)理(li)問題和哲學爭(zheng)議。

2023年5月,瑞士(shi)蘇黎世聯邦(bang)理工學院科學家創建了迄今(jin)最重“薛定諤的(de)貓”。

基本概念

“薛定諤的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(mao)”是(shi)(shi)由奧(ao)地利物(wu)理學家薛定諤于1935年提出的(de)(de)(de)有(you)關貓(mao)(mao)(mao)(mao)生死疊加(jia)的(de)(de)(de)著名思想實(shi)驗,是(shi)(shi)把微(wei)觀領域(yu)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)行為擴展到(dao)宏觀世界的(de)(de)(de)推演。這里(li)必須要認識量(liang)子(zi)行為的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個現象——觀測。微(wei)觀物(wu)質(zhi)有(you)不同的(de)(de)(de)存在形(xing)式,即粒子(zi)和波。通常,微(wei)觀物(wu)質(zhi)以波的(de)(de)(de)疊加(jia)混沌態存在;一(yi)(yi)旦觀測后,它們立刻選擇成為粒子(zi)。實(shi)驗是(shi)(shi)這樣的(de)(de)(de),在一(yi)(yi)個盒子(zi)里(li)有(you)一(yi)(yi)只貓(mao)(mao)(mao)(mao),以及少量(liang)放(fang)(fang)射性物(wu)質(zhi)。之后,有(you)50%的(de)(de)(de)概(gai)(gai)率放(fang)(fang)射性物(wu)質(zhi)將(jiang)會衰(shuai)(shuai)變(bian)并釋放(fang)(fang)出毒氣殺死這只貓(mao)(mao)(mao)(mao),同時(shi)有(you)50%的(de)(de)(de)概(gai)(gai)率放(fang)(fang)射性物(wu)質(zhi)不會衰(shuai)(shuai)變(bian)而(er)貓(mao)(mao)(mao)(mao)將(jiang)活下(xia)來。

根據經典物(wu)理(li)(li)學,在(zai)盒(he)(he)子(zi)里(li)必將發生(sheng)這兩(liang)個結果之(zhi)一,而外部觀(guan)測者只(zhi)有打開盒(he)(he)子(zi)才能(neng)(neng)知道里(li)面的(de)結果。在(zai)量子(zi)的(de)世界里(li),當(dang)盒(he)(he)子(zi)處(chu)于關閉(bi)狀態,整個系(xi)統則一直保(bao)持不確定(ding)性(xing)的(de)波態,即(ji)貓生(sheng)死(si)疊加。貓到底是死(si)是活必須在(zai)盒(he)(he)子(zi)打開后,外部觀(guan)測者觀(guan)測時,物(wu)質以(yi)粒子(zi)形(xing)式表現后才能(neng)(neng)確定(ding)。這項實驗旨在(zai)論(lun)證量子(zi)力學對微觀(guan)粒子(zi)世界超乎常理(li)(li)的(de)認識和(he)理(li)(li)解,可這使微觀(guan)不確定(ding)原理(li)(li)變成了宏(hong)觀(guan)不確定(ding)原理(li)(li),客(ke)觀(guan)規律不以(yi)人的(de)意志為(wei)轉移,貓既(ji)活又死(si)違背(bei)了邏(luo)輯思維(wei)。

思想實驗

薛定諤的(de)貓(Schr?dinger's Cat)是關于量(liang)子理論的(de)一(yi)個(ge)思想實驗。

盡管量子(zi)(zi)論(lun)的(de)誕生已經(jing)過了(le)(le)一個(ge)世紀,其輝煌鼎(ding)盛與(yu)繁榮也過了(le)(le)半個(ge)世紀。量子(zi)(zi)理論(lun)曾經(jing)引起的(de)困(kun)惑直到21世紀仍困(kun)惑著(zhu)人們。正如玻爾的(de)名言:“誰要是第一次聽(ting)到量子(zi)(zi)理論(lun)時沒有發(fa)火,那他一定沒聽(ting)懂。”薛定諤的(de)貓是諸多量子(zi)(zi)困(kun)惑中有代表性(xing)的(de)一個(ge)。

薛定諤(e)嘗試著用一個(ge)思想實驗來(lai)檢驗量子理論隱含的不確(que)定之處。

設想(xiang)在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)封(feng)閉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)匣子(zi)(zi)(zi)里,有(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)只(zhi)活(huo)(huo)貓(mao)及一(yi)(yi)(yi)(yi)瓶(ping)毒(du)藥(yao)。當(dang)衰(shuai)變(bian)發生(sheng)時,藥(yao)瓶(ping)被打破,貓(mao)將(jiang)被毒(du)死(si)。按照常(chang)識,貓(mao)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)死(si)了也(ye)可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)還(huan)活(huo)(huo)著(zhu)。毒(du)藥(yao)瓶(ping)上(shang)(shang)有(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)錘子(zi)(zi)(zi),錘子(zi)(zi)(zi)由一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)子(zi)(zi)(zi)開(kai)關控(kong)制,電(dian)子(zi)(zi)(zi)開(kai)關由放射性(xing)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)控(kong)制。如(ru)果原(yuan)子(zi)(zi)(zi)核衰(shuai)變(bian),則放出阿爾(er)法粒子(zi)(zi)(zi),觸(chu)動電(dian)子(zi)(zi)(zi)開(kai)關,錘子(zi)(zi)(zi)落下(xia)(xia)(xia),砸碎毒(du)藥(yao)瓶(ping),釋放出里面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氰化物(wu)氣體(ti),貓(mao)必死(si)無疑。原(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)衰(shuai)變(bian)是(shi)隨機事件(jian),物(wu)理(li)學(xue)(xue)家(jia)所能(neng)(neng)(neng)(neng)精確(que)(que)知道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)只(zhi)是(shi)半(ban)(ban)衰(shuai)期(qi)——衰(shuai)變(bian)一(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban)所需(xu)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間。如(ru)果一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)放射性(xing)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)(ban)衰(shuai)期(qi)是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)天,則過一(yi)(yi)(yi)(yi)天,該(gai)元素就少了一(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban),再過一(yi)(yi)(yi)(yi)天,就少了剩(sheng)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)(ban)。物(wu)理(li)學(xue)(xue)家(jia)卻無法知道,它在(zai)(zai)(zai)什么(me)時候衰(shuai)變(bian),上(shang)(shang)午(wu),還(huan)是(shi)下(xia)(xia)(xia)午(wu)。當(dang)然,物(wu)理(li)學(xue)(xue)家(jia)知道它在(zai)(zai)(zai)上(shang)(shang)午(wu)或(huo)下(xia)(xia)(xia)午(wu)衰(shuai)變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)率——也(ye)就是(shi)貓(mao)在(zai)(zai)(zai)上(shang)(shang)午(wu)或(huo)者(zhe)(zhe)下(xia)(xia)(xia)午(wu)死(si)亡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)率。如(ru)果我(wo)們不揭(jie)開(kai)密室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蓋子(zi)(zi)(zi),根據我(wo)們在(zai)(zai)(zai)日常(chang)生(sheng)活(huo)(huo)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經驗,可(ke)以認定(ding),貓(mao)或(huo)者(zhe)(zhe)死(si),或(huo)者(zhe)(zhe)活(huo)(huo)。這(zhe)是(shi)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩種(zhong)(zhong)本征態(tai)。如(ru)果我(wo)們用薛(xue)定(ding)諤(e)(e)方(fang)程(cheng)來描述薛(xue)定(ding)諤(e)(e)貓(mao),則只(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)說,它處(chu)于一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)活(huo)(huo)與不活(huo)(huo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疊加(jia)態(tai)。我(wo)們只(zhi)有(you)在(zai)(zai)(zai)揭(jie)開(kai)蓋子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)瞬(shun)間,才能(neng)(neng)(neng)(neng)確(que)(que)切地(di)知道貓(mao)是(shi)死(si)是(shi)活(huo)(huo)。此時,貓(mao)構成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波函數由疊加(jia)態(tai)立即收(shou)縮到某一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)本征態(tai)。

量子(zi)理(li)論認為,如果(guo)沒有揭開蓋子(zi),進(jin)行觀察,我們(men)永(yong)遠(yuan)也不(bu)(bu)知道貓是死(si)(si)是活,它將(jiang)永(yong)遠(yuan)處于既死(si)(si)又活的(de)疊加態,可這使(shi)微觀不(bu)(bu)確定(ding)原理(li)變成(cheng)了宏觀不(bu)(bu)確定(ding)原理(li),客觀規律(lv)不(bu)(bu)以人的(de)意志為轉移,貓既活又死(si)(si)違背(bei)了邏輯思維。

薛定諤挖苦說(shuo),按照量子力學的(de)解釋,容器(qi)(qi)中(zhong)的(de)貓(mao)處于(yu)“死(si)-活(huo)疊加態”——既死(si)了又活(huo)著。要等到打(da)開(kai)容器(qi)(qi)看貓(mao)一眼才決(jue)定其生死(si)。(請注意(yi),不是發現而是決(jue)定,僅(jin)僅(jin)看一眼就足以致(zhi)命。)正像哈(ha)姆雷特(te)王(wang)子(引用自莎士比亞的(de)名言)所說(shuo):“生存還是死(si)亡,這是一個問(wen)題。”只有(you)當(dang)你打(da)開(kai)盒子的(de)時(shi)候(hou),疊加態突然結束(在(zai)數(shu)學術(shu)語就是“波函數(shu)坍縮(suo)(collapse)”,哈(ha)姆雷特(te)王(wang)子的(de)猶(you)豫才終于(yu)結束,我們(men)知道了貓(mao)的(de)確定態——死(si),或者活(huo)。

哥本哈根的幾率(lv)詮釋(shi)的優(you)點:只出現(xian)一(yi)個結果,這(zhe)與我們觀測到(dao)的結果相符合。有(you)一(yi)個大的問題,它要求波(bo)函數突然坍縮(suo),可(ke)物理(li)學(xue)中沒有(you)一(yi)個公式能(neng)夠描述這(zhe)種坍縮(suo)。盡管如此,長期(qi)以(yi)來物理(li)學(xue)家(jia)們出于(yu)或(huo)許實用主(zhu)義的考慮,還(huan)是接受了(le)哥本哈根的詮釋(shi)。付出的代價,違反(fan)了(le)薛(xue)定諤(e)方程。這(zhe)就(jiu)難怪薛(xue)定諤(e)一(yi)直耿耿于(yu)懷(huai)了(le)。

思想實(shi)驗告訴我(wo)們:除非進行觀(guan)測,否(fou)則一(yi)(yi)切(qie)都不(bu)(bu)(bu)是(shi)確(que)定的(de)(de)(de),可這使微觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定原(yuan)理(li)變成(cheng)了(le)(le)宏(hong)觀(guan)不(bu)(bu)(bu)確(que)定原(yuan)理(li),客觀(guan)規律不(bu)(bu)(bu)以人的(de)(de)(de)意(yi)志為(wei)轉(zhuan)移,貓既(ji)活又死(si)違背了(le)(le)邏輯思維。愛因斯坦(tan)和少數非主流派物理(li)學(xue)(xue)家拒絕接受由波(bo)爾(er)及(ji)其同(tong)事創立的(de)(de)(de)理(li)論(lun)結(jie)果。量子力學(xue)(xue)告訴我(wo)們,存在(zai)(zai)一(yi)(yi)個(ge)(ge)中(zhong)間(jian)(jian)態,貓既(ji)不(bu)(bu)(bu)死(si)也不(bu)(bu)(bu)活,直到進行觀(guan)察看(kan)看(kan)發生(sheng)了(le)(le)什(shen)么。愛因斯坦(tan)認為(wei),量子力學(xue)(xue)只(zhi)不(bu)(bu)(bu)過是(shi)對原(yuan)子及(ji)亞(ya)原(yuan)子粒子行為(wei)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)合(he)理(li)的(de)(de)(de)描述(shu),這是(shi)一(yi)(yi)種唯象理(li)論(lun),它本身不(bu)(bu)(bu)是(shi)終極(ji)真理(li)。他說(shuo)過一(yi)(yi)句名言(yan):“上帝不(bu)(bu)(bu)會擲骰子。”他不(bu)(bu)(bu)承(cheng)認薛定諤(e)的(de)(de)(de)貓的(de)(de)(de)非本征態之說(shuo),認為(wei)一(yi)(yi)定有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)內(nei)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)機(ji)制(zhi)組成(cheng)了(le)(le)事物的(de)(de)(de)真實(shi)本性(xing)。愛因斯坦(tan)花了(le)(le)數年時間(jian)(jian)企圖設計一(yi)(yi)個(ge)(ge)實(shi)驗來檢驗這種內(nei)在(zai)(zai)真實(shi)性(xing)是(shi)否(fou)確(que)在(zai)(zai)起作用(yong),但沒(mei)有(you)完成(cheng)這種設計就(jiu)去世(shi)了(le)(le)。

尋找薛定諤貓

哥本哈根詮釋

哥本哈(ha)根詮(quan)(quan)釋(shi)在很(hen)長的一段時間成了正統的、標(biao)準的詮(quan)(quan)釋(shi)。那只不(bu)死不(bu)活的貓卻總是像惡夢一樣讓物(wu)理學家們不(bu)得安寧(ning)。格(ge)利(li)賓在《尋(xun)找薛定諤的貓》中(zhong)想告(gao)訴我(wo)們,哥本哈(ha)根詮(quan)(quan)釋(shi)在哪兒失(shi)敗?以及(ji)用什么詮(quan)(quan)釋(shi)可以替代它?

格利賓

1957年,休·埃(ai)弗萊特提(ti)出的(de)“多(duo)世(shi)界詮(quan)釋(shi)”似乎為(wei)人(ren)們帶來了福音,由于它太離奇開始沒(mei)有人(ren)認真(zhen)對待。格利賓認為(wei),多(duo)世(shi)界詮(quan)釋(shi)有許多(duo)優點,由此(ci)它可以代替哥本哈(ha)根詮(quan)釋(shi)。我們下面簡單介(jie)紹一下休·埃(ai)弗萊特的(de)多(duo)世(shi)界詮(quan)釋(shi)。

格利賓在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)書中(zhong)寫道(dao):“埃弗萊特……指(zhi)出兩(liang)只貓(mao)都(dou)(dou)是真實的(de)(de)。有一(yi)只活貓(mao),有一(yi)只死貓(mao),它們(men)位(wei)于(yu)不同的(de)(de)世(shi)界中(zhong)。問題(ti)并不在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)盒子(zi)中(zhong)的(de)(de)放射性原(yuan)子(zi)是否衰變(bian)(bian),而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)它既衰變(bian)(bian)又不衰變(bian)(bian)。當我們(men)向盒子(zi)里看時,整個(ge)世(shi)界分裂成它自己(ji)的(de)(de)兩(liang)個(ge)版本(ben)。這兩(liang)個(ge)版本(ben)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)其(qi)余的(de)(de)各個(ge)方(fang)面都(dou)(dou)是全同的(de)(de)。區別(bie)只是在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)于(yu)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)版本(ben)中(zhong),原(yuan)子(zi)衰變(bian)(bian)了,貓(mao)死了;而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)另一(yi)個(ge)版本(ben)中(zhong),原(yuan)子(zi)沒有衰變(bian)(bian),貓(mao)還活著(zhu)。”

也就是(shi)說,上(shang)(shang)面說的(de)(de)“原子(zi)衰(shuai)變了,貓死了;原子(zi)沒有(you)衰(shuai)變,貓還活(huo)(huo)著(zhu)”這兩個(ge)世(shi)界將完全相(xiang)互獨立地演變下去,就像兩個(ge)平行的(de)(de)世(shi)界一樣。格利賓顯然十分贊賞這一詮釋,故他接(jie)著(zhu)說:“這聽起來就像科(ke)幻小說,然而(er)(er)……它是(shi)基于(yu)無(wu)懈可(ke)擊的(de)(de)數學(xue)方程(cheng),基于(yu)量(liang)子(zi)力學(xue)樸實的(de)(de)、自洽(qia)的(de)(de)、符合邏(luo)輯的(de)(de)結(jie)果(guo)。”“在(zai)量(liang)子(zi)的(de)(de)多(duo)世(shi)界中(zhong),我們通過參與(yu)而(er)(er)選擇出自己的(de)(de)道路。在(zai)我們生(sheng)活(huo)(huo)的(de)(de)這個(ge)世(shi)界上(shang)(shang),沒有(you)隱變量(liang),上(shang)(shang)帝不(bu)(bu)會擲骰(tou)子(zi),一切都是(shi)真實的(de)(de)。”按(an)格利賓所(suo)說,愛因斯坦如(ru)果(guo)還活(huo)(huo)著(zhu),他也許會同意并(bing)大大地贊揚這一個(ge)“沒有(you)隱變量(liang),上(shang)(shang)帝不(bu)(bu)會擲骰(tou)子(zi)”的(de)(de)理論。

這個詮釋的(de)(de)(de)優點:薛(xue)定諤(e)方(fang)程(cheng)始終成立,波(bo)函數從不坍(tan)縮,由此它簡化(hua)了基本理論(lun)。它的(de)(de)(de)問題設(she)想(xiang)過于離(li)奇,付出的(de)(de)(de)代(dai)價是這些(xie)平行的(de)(de)(de)世(shi)界(jie)全都是同(tong)樣(yang)真實的(de)(de)(de)。這就難(nan)怪有人(ren)說:“在科(ke)學史上,多世(shi)界(jie)詮釋無(wu)疑是目前所(suo)提出的(de)(de)(de)最(zui)大膽、最(zui)野心勃勃的(de)(de)(de)理論(lun)。”

量子相干性

1996年5月,美國(guo)科(ke)羅拉多州(zhou)博爾德的(de)國(guo)家標(biao)準(zhun)與技術研究所(NIST)的(de)Monroe等人用單個(ge)(ge)鈹(pi)離子(zi)做成了“薛定(ding)諤的(de)貓”并拍下(xia)了快照,發現鈹(pi)離子(zi)在第一(yi)(yi)個(ge)(ge)空間(jian)位置上(shang)處(chu)于自(zi)旋向(xiang)上(shang)的(de)狀態(tai),而同(tong)時又在第二個(ge)(ge)空間(jian)位置上(shang)處(chu)于自(zi)旋向(xiang)下(xia)的(de)狀態(tai),而這(zhe)兩個(ge)(ge)狀態(tai)相(xiang)距80納米(mi)之遙(yao)!(1納米(mi)等于1毫微米(mi))——這(zhe)在原子(zi)尺度上(shang)是一(yi)(yi)個(ge)(ge)巨大的(de)距離。想像這(zhe)個(ge)(ge)鈹(pi)離子(zi)是個(ge)(ge)通靈大師,他在紐(niu)約與喜馬拉雅同(tong)時現身(shen),一(yi)(yi)個(ge)(ge)他正(zheng)從摩天樓頂往下(xia)跳傘;而另一(yi)(yi)個(ge)(ge)他則正(zheng)爬上(shang)雪山(shan)之巔!——量(liang)子(zi)的(de)這(zhe)種(zhong)“化身(shen)博士”特點,物(wu)理學(xue)上(shang)稱“量(liang)子(zi)相(xiang)干性”。

相對解釋

在(zai)(zai)實(shi)驗中,無(wu)論是多少(shao)概率存(cun)(cun)活(huo)或者(zhe)死亡(wang),相對于(yu)觀(guan)測(ce)者(zhe)來說(shuo),在(zai)(zai)未觀(guan)測(ce)之前,都(dou)存(cun)(cun)在(zai)(zai)不(bu)確定(ding)性,即(ji)其(qi)存(cun)(cun)在(zai)(zai)疊加(jia)態(tai)。但將參考系(xi)建立在(zai)(zai)實(shi)驗對象貓身上,其(qi)結果已(yi)經確定(ding),是客觀(guan)存(cun)(cun)在(zai)(zai)的,并非以外界觀(guan)測(ce)者(zhe)是否觀(guan)測(ce)而決定(ding)其(qi)真實(shi)的結果。

分(fen)析上(shang)述(shu)后(hou)得出(chu)思考(kao)(kao),貓(mao)和外(wai)界觀(guan)(guan)測者構成兩個(ge)相對(dui)的(de)(de)參(can)考(kao)(kao)系(xi),實驗開啟后(hou),以(yi)(yi)貓(mao)為(wei)(wei)參(can)考(kao)(kao)系(xi)時,其(qi)結果(guo)狀態為(wei)(wei)客(ke)觀(guan)(guan)真實確定;而(er)以(yi)(yi)外(wai)界觀(guan)(guan)測者為(wei)(wei)參(can)考(kao)(kao)系(xi)時,貓(mao)存在疊加(jia)態,這種疊加(jia)態不是(shi)(shi)客(ke)觀(guan)(guan)結果(guo),而(er)是(shi)(shi)從未被觀(guan)(guan)測的(de)(de)狀態現象。

為(wei)了更直觀(guan)的(de)理解,將實驗(yan)過程視(shi)作事件(jian)(jian)(jian),當(dang)(dang)所選參(can)(can)考(kao)系(xi)不同時(shi)(shi),其(qi)不能(neng)等同于(yu)一個事件(jian)(jian)(jian)。當(dang)(dang)選取以貓為(wei)參(can)(can)考(kao)系(xi)時(shi)(shi),命名(ming)為(wei)A事件(jian)(jian)(jian),A事件(jian)(jian)(jian)結束(shu)狀態即貓參(can)(can)考(kao)系(xi)的(de)狀態;當(dang)(dang)選取以外界觀(guan)測(ce)者時(shi)(shi),命名(ming)為(wei)B事件(jian)(jian)(jian),未觀(guan)測(ce)時(shi)(shi),B事件(jian)(jian)(jian)尚未結束(shu),其(qi)處于(yu)疊加(jia)態。觀(guan)測(ce)后,B事件(jian)(jian)(jian)結束(shu),疊加(jia)態坍縮,呈現(xian)其(qi)最終狀態。

薛定諤方程

埃爾溫(wen)·薛定諤在20世紀(ji)20年(nian)代中(zhong)期創立(li)了被稱(cheng)為量子力(li)學分(fen)支中(zhong)的一個方程。后來被稱(cheng)之為薛定諤現六光(guang)子薛定諤貓態

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

量子(zi)理論(lun)是20世紀科學(xue)的(de)(de)(de)重大(da)進展(zhan)之一,由于量子(zi)力學(xue)對(dui)傳(chuan)統觀念所帶來的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)沖擊,連“量子(zi)”的(de)(de)(de)提出者(zhe)在內(nei)的(de)(de)(de)科學(xue)家都(dou)想盡各種(zhong)(zhong)辦法拒絕它,或(huo)做出各種(zhong)(zhong)調(diao)和性(xing)的(de)(de)(de)解釋。事實上(shang),薛定(ding)諤(e)就被量子(zi)力學(xue)的(de)(de)(de)結果弄得心(xin)神不安,他不喜歡(huan)波(bo)粒二(er)象性(xing)的(de)(de)(de)二(er)元(yuan)解釋以及(ji)波(bo)的(de)(de)(de)統計(ji)解釋,試(shi)圖建立一個只用波(bo)來解釋的(de)(de)(de)理論(lun)。

薛定諤貓態

含義

美國科(ke)學家宣(xuan)布,他們(men)成(cheng)功讓6個鈹離子系(xi)統(tong)實現了自旋方向完(wan)全(quan)相(xiang)反(fan)的宏觀量(liang)子疊加態(tai),也就(jiu)是量(liang)子力(li)學理論中的“薛定諤(e)貓”態(tai)。

根(gen)據量子力學(xue)理論(lun),物質在(zai)(zai)微觀尺度上(shang)存(cun)在(zai)(zai)兩(liang)種完全相(xiang)反狀態并存(cun)的(de)(de)奇特狀況,這被稱為有效(xiao)的(de)(de)相(xiang)干疊加態。由大量微觀粒子組成的(de)(de)宏觀世(shi)界(jie)是(shi)否也遵循量子疊加原理?奧地利(li)物理學(xue)家(jia)薛(xue)定諤(e)為此在(zai)(zai)1935年提出著名(ming)的(de)(de)“薛(xue)定諤(e)貓”佯謬。

“薛(xue)定諤(e)貓(mao)(mao)”佯謬(miu)假設(she)了這樣一種情況,將一只貓(mao)(mao)關在裝(zhuang)有少量鐳(lei)(lei)和氰化物的密(mi)閉(bi)容器里。鐳(lei)(lei)的衰變(bian)(bian)存在幾率,如(ru)果(guo)鐳(lei)(lei)發生(sheng)衰變(bian)(bian),會觸發機關打碎(sui)裝(zhuang)有氰化物的瓶(ping)子,貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)會死(si);如(ru)果(guo)鐳(lei)(lei)不(bu)發生(sheng)衰變(bian)(bian),貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)存活。根據量子力學理論(lun),由于(yu)放射(she)性(xing)的鐳(lei)(lei)處于(yu)衰變(bian)(bian)和沒有衰變(bian)(bian)兩種狀態(tai)的疊(die)加,貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)理應處于(yu)死(si)貓(mao)(mao)和活貓(mao)(mao)的疊(die)加狀態(tai)。這只既死(si)又活的貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)是所謂的“薛(xue)定諤(e)貓(mao)(mao)”。

顯然(ran),既死又(you)活的(de)(de)貓(mao)是荒謬的(de)(de),可(ke)這使微(wei)觀(guan)不(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理(li)變成(cheng)了宏(hong)(hong)(hong)觀(guan)不(bu)確(que)定(ding)原(yuan)理(li),客(ke)觀(guan)規律不(bu)以人的(de)(de)意志(zhi)為轉移,貓(mao)既活又(you)死違背了邏輯思維(wei)。薛定(ding)諤(e)(e)想要借此闡(chan)述的(de)(de)物理(li)問題,宏(hong)(hong)(hong)觀(guan)世界是否也遵從(cong)適用(yong)于微(wei)觀(guan)尺度(du)的(de)(de)量子(zi)疊(die)加原(yuan)理(li)。“薛定(ding)諤(e)(e)貓(mao)”佯謬巧妙地把微(wei)觀(guan)放射源和宏(hong)(hong)(hong)觀(guan)的(de)(de)貓(mao)聯(lian)系起來,旨(zhi)在(zai)否定(ding)宏(hong)(hong)(hong)觀(guan)世界存(cun)(cun)在(zai)量子(zi)疊(die)加態。然(ran)而隨(sui)著量子(zi)力學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)發展,科學(xue)(xue)(xue)家(jia)已先(xian)后通過各種(zhong)方(fang)案獲得了宏(hong)(hong)(hong)觀(guan)量子(zi)疊(die)加態。此前(qian),科學(xue)(xue)(xue)家(jia)最多使4個(ge)離子(zi)或5個(ge)光子(zi)達(da)到(dao)“薛定(ding)諤(e)(e)貓(mao)”態。如何(he)使更多粒子(zi)構成(cheng)的(de)(de)系統達(da)到(dao)這種(zhong)狀態并保存(cun)(cun)更長時(shi)間,已成(cheng)為實驗物理(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)一(yi)大挑戰。

實驗

美國(guo)國(guo)家標準和(he)技(ji)術研究所的(de)萊布(bu)弗里特等人(ren)在(zai)最新一期《自(zi)(zi)然》雜志(zhi)上稱,他們(men)(men)已實現擁有粒(li)子(zi)(zi)較(jiao)多(duo)而且持續(xu)時間(jian)最長的(de)“薛定諤貓”態。實驗中,研究人(ren)員將鈹離(li)子(zi)(zi)每隔若干微米“固(gu)定”在(zai)電磁場(chang)阱中,然后用激光使(shi)鈹離(li)子(zi)(zi)冷(leng)卻(que)到接近絕對零(ling)度,并(bing)分三步操縱(zong)這(zhe)些離(li)子(zi)(zi)的(de)運動(dong)。為了讓盡可能(neng)多(duo)的(de)粒(li)子(zi)(zi)在(zai)盡可能(neng)長的(de)時間(jian)里實現“薛定諤貓”態,研究人(ren)員一方(fang)面提高激光的(de)冷(leng)卻(que)效(xiao)率,另(ling)一方(fang)面使(shi)電磁場(chang)阱盡可能(neng)多(duo)地吸收離(li)子(zi)(zi)振動(dong)發(fa)出的(de)熱量。最終,他們(men)(men)使(shi)6個(ge)鈹離(li)子(zi)(zi)在(zai)50微秒內同時順時針自(zi)(zi)旋和(he)逆(ni)時針自(zi)(zi)旋,實現了兩種相反量子(zi)(zi)態的(de)等量疊加糾(jiu)纏,也就是“薛定諤貓”態。

奧地利因斯(si)布魯克(ke)大(da)學的研究人(ren)員(yuan)也在同(tong)期(qi)《自然》雜志上(shang)報告說(shuo),他們(men)在8個(ge)離子(zi)的系統(tong)中實現了“薛(xue)定諤貓”態,維持時間稍短。

2023年5月,瑞士蘇黎世聯邦理工學(xue)院科學(xue)家讓(rang)一個“體重”為16微克(質量為原子或分子的(de)幾十億倍)的(de)微小晶(jing)體處(chu)于兩個振蕩狀態的(de)疊(die)加態,創(chuang)建(jian)了(le)迄今最重“薛定(ding)諤(e)的(de)貓”。

研究意義

科學(xue)家稱,“薛(xue)定諤貓(mao)”態不僅具(ju)有理論研(yan)究意義,也有實際應用的潛力。比如(ru),多粒子(zi)的“薛(xue)定諤貓(mao)”態系統(tong)可以(yi)(yi)作為未(wei)來(lai)高容錯量(liang)子(zi)計算機的核心部(bu)件,也可以(yi)(yi)用來(lai)制造(zao)極其靈(ling)敏的傳感器以(yi)(yi)及原子(zi)鐘、干(gan)涉儀等精密(mi)測量(liang)裝備。

量子(zi)派(pai)后來有一個被哄傳(chuan)得很廣的論(lun)調(diao)說

“當我們(men)(men)不(bu)(bu)觀察時,月(yue)(yue)亮(liang)是不(bu)(bu)存在(zai)的(de)”,這(zhe)稍(shao)稍(shao)偏離了本(ben)意,準確(que)(que)(que)來說,因為月(yue)(yue)亮(liang)也是由(you)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定的(de)粒(li)子(zi)組成的(de),所以(yi)如果我們(men)(men)轉過頭不(bu)(bu)去(qu)看月(yue)(yue)亮(liang),那(nei)一(yi)大(da)堆粒(li)子(zi)就(jiu)開(kai)始按照波(bo)函數(shu)(shu)彌散開(kai)去(qu)。于是乎,月(yue)(yue)亮(liang)的(de)邊緣開(kai)始顯得模糊而不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定,它(ta)逐(zhu)漸“融化”,變成概(gai)率波(bo)擴散到周圍的(de)空間里去(qu)。當然這(zhe)么大(da)一(yi)個月(yue)(yue)亮(liang)完全融化成空間中(zhong)的(de)概(gai)率是需(xu)要(yao)很(hen)長很(hen)長時間的(de),不(bu)(bu)過問題的(de)實質是:要(yao)是不(bu)(bu)觀察月(yue)(yue)亮(liang),它(ta)就(jiu)從確(que)(que)(que)定的(de)狀態變成無數(shu)(shu)不(bu)(bu)確(que)(que)(que)定的(de)疊加(jia)。不(bu)(bu)觀察它(ta)時,一(yi)個確(que)(que)(que)定的(de),客觀的(de)月(yue)(yue)亮(liang)是不(bu)(bu)存在(zai)的(de)。但只(zhi)要(yao)一(yi)回頭,一(yi)輪明月(yue)(yue)便(bian)又高懸空中(zhong),似(si)乎什么事也沒(mei)發生過一(yi)樣。但其(qi)實,量子(zi)力學定律(lv)將(jiang)月(yue)(yue)亮(liang)這(zhe)種巨大(da)質量的(de)物體(ti)的(de)波(bo)函數(shu)(shu)限制在(zai)很(hen)小的(de)區域中(zhong),所以(yi)即(ji)使月(yue)(yue)亮(liang)彌散開(kai)去(qu),彌散的(de)程度也不(bu)(bu)是人眼能看出來的(de)。

測不(bu)準原理解釋:測量一個粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)和速(su)度(du)(du)(du)(du),其辦法是將光(guang)(guang)(guang)照到這粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)上,一部分光(guang)(guang)(guang)波(bo)被(bei)此粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)散射(she)開,由此指明它的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)。人們不(bu)可(ke)能(neng)將粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)確定到到光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個波(bo)峰之間距(ju)離更小的(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)(du)(du)(du),故必須用(yong)短(duan)波(bo)長的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)來測量,至少要用(yong)一個光(guang)(guang)(guang)量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。這量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)會(hui)擾(rao)動這粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi),并改變(bian)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)(du)(du),而且位(wei)置(zhi)測量得越準確所(suo)(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)長就越短(duan),單獨量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量就越大(da),粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)(du)(du)就被(bei)擾(rao)動得越厲(li)害(hai)。你對粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)測量得越準確,對速(su)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)測量就越不(bu)準確。(月亮不(bu)觀(guan)(guan)(guan)測時(shi)(shi)不(bu)是不(bu)存在(zai),量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)態在(zai)觀(guan)(guan)(guan)測時(shi)(shi)由于觀(guan)(guan)(guan)測力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)相互作用(yong)而使波(bo)函(han)數坍塌為確定值(zhi),微觀(guan)(guan)(guan)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)整體(ti)呈現規律性,宏觀(guan)(guan)(guan)尺度(du)(du)(du)(du)下(xia)觀(guan)(guan)(guan)測力(li)幾(ji)乎對其不(bu)影響。)(參考(kao)資(zi)料:史(shi)蒂芬.霍金所(suo)(suo)著《時(shi)(shi)間簡史(shi)》)

不(bu)(bu)能不(bu)(bu)承認,這聽起來很(hen)有(you)強烈的主(zhu)觀唯心論的味(wei)道,它其實和(he)我們(men)通常理解的那(nei)種哲學理論有(you)一(yi)定(ding)區別,不(bu)(bu)過(guo)講到(dao)這里(li),許多人大概都會自然而(er)然地(di)想起貝克(ke)萊(George Berkeley)主(zhu)教的那(nei)句名(ming)言:“存在(zai)(zai)就是(shi)(shi)被感知”(拉丁(ding)文:Esse Est Percipi)。這句話(hua)要是(shi)(shi)稍微(wei)改(gai)一(yi)改(gai)講成“存在(zai)(zai)就是(shi)(shi)被測量”,那(nei)就和(he)哥本哈根派(pai)的意思差不(bu)(bu)離(li)了。貝克(ke)萊在(zai)(zai)哲學史上(shang)的地(di)位無疑是(shi)(shi)重要的,人們(men)通常樂于批判他,我們(men)的哥本哈根派(pai)是(shi)(shi)否比他走得更(geng)遠(yuan)呢?好歹貝克(ke)萊還認為事物是(shi)(shi)連續客觀地(di)存在(zai)(zai)的,因為總有(you)“上(shang)帝(di)”在(zai)(zai)不(bu)(bu)停地(di)看著一(yi)切。而(er)量子論?“陛(bi)下,我不(bu)(bu)需要上(shang)帝(di)這個假設”。

與貝克萊互相輝映的(de)東方(fang)代表(biao)大概要算王(wang)(wang)陽明(ming)。他在(zai)《傳習錄·下(xia)》中(zhong)也(ye)說過一(yi)(yi)句(ju)有名的(de)話:“你未看(kan)此(ci)花(hua)(hua)時(shi),此(ci)花(hua)(hua)與汝同歸于寂(ji);你來看(kan)此(ci)花(hua)(hua)時(shi),則此(ci)花(hua)(hua)顏色(se)一(yi)(yi)時(shi)明(ming)白(bai)起(qi)來……”如果王(wang)(wang)陽明(ming)懂量子論,他多半會說:“你未觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)(hua)時(shi),此(ci)花(hua)(hua)并未實在(zai)地存在(zai),按(an)波函數而歸于寂(ji);你來觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)(hua)時(shi),則此(ci)花(hua)(hua)波函數發生坍縮,它的(de)顏色(se)一(yi)(yi)時(shi)變(bian)成(cheng)明(ming)白(bai)的(de)實在(zai)……”測(ce)量即是理,測(ce)量外無理。

薛定諤的貓和量子自殺

究竟是(shi)(shi)必然(ran)還是(shi)(shi)偶然(ran)決定了(le)宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)命運?或(huo)者(zhe)說:‘上帝’玩骰子嗎(ma)?這(zhe)個(ge)是(shi)(shi)量(liang)子力學和(he)相對(dui)論最大的(de)(de)(de)(de)爭議。量(liang)子力學主張(zhang),世界是(shi)(shi)由(you)不(bu)確(que)(que)定的(de)(de)(de)(de)、隨機的(de)(de)(de)(de)事件決定,這(zhe)個(ge)不(bu)確(que)(que)定(后(hou)者(zhe)叫波動)其實就是(shi)(shi)辯證(zheng)法主張(zhang)的(de)(de)(de)(de)矛盾運作;而相對(dui)論則認為,世界應該(gai)是(shi)(shi)由(you)固定的(de)(de)(de)(de)、機械(xie)的(de)(de)(de)(de)規律統治,任何看似偶然(ran)的(de)(de)(de)(de)事件背后(hou),其實都有必然(ran)在支撐。

關于薛定諤的(de)(de)貓,許多非主流科學家是(shi)持懷疑(yi)態度的(de)(de),他們(men)認(ren)為:這(zhe)個(ge)原(yuan)因是(shi)由“平行宇(yu)宙”(MWI)造成的(de)(de),即:當我們(men)向盒(he)子(zi)里看(kan)時,整(zheng)個(ge)世界分(fen)裂(lie)成它自己的(de)(de)兩(liang)(liang)個(ge)版本(ben)(ben)。這(zhe)兩(liang)(liang)個(ge)版本(ben)(ben)在(zai)其(qi)余(yu)的(de)(de)各個(ge)方(fang)面都是(shi)全同的(de)(de)。區別只是(shi)在(zai)于其(qi)中一(yi)個(ge)版本(ben)(ben)中,原(yuan)子(zi)衰變了,貓死了;而在(zai)另一(yi)個(ge)版本(ben)(ben)中,原(yuan)子(zi)沒(mei)有衰變,貓還活著。在(zai)量(liang)子(zi)的(de)(de)多世界中,我們(men)通(tong)過(guo)參(can)與而選擇出自己的(de)(de)道路(lu)。在(zai)我們(men)生(sheng)活的(de)(de)這(zhe)個(ge)世界上(shang),沒(mei)有隱變量(liang),上(shang)帝不會(hui)擲骰(tou)子(zi),一(yi)切都是(shi)真實的(de)(de)。這(zhe)個(ge)觀點還有更駭人(ren)聽聞(wen)的(de)(de)假設:量(liang)子(zi)自殺(sha)。

量子自殺的提出

在(zai)量子(zi)力學(xue)里,量子(zi)自殺是想法實驗(yan),這令人(ren)毛骨悚然和(he)啼笑皆非(fei)的(de)實驗(yan)在(zai)80年(nian)代末由(you)Hans Moravec,Bruno Marchal等人(ren)提出,而(er)又在(zai)1998年(nian)為宇宙學(xue)家Max Tegmark針對(dui)哥本哈根“波函數坍縮”中(zhong)的(de)“意識怪獸”,在(zai)那篇廣為人(ren)知的(de)宣傳(chuan)MWI的(de)論文中(zhong)所發展和(he)重提。Max Tegmark認為宇宙有多個(ge)(ge),量子(zi)的(de)不(bu)(bu)確定性被分配到各個(ge)(ge)宇宙去(qu),只要從主(zhu)觀視角來看(kan),不(bu)(bu)但一(yi)個(ge)(ge)人(ren)永遠(yuan)無法完(wan)成自殺,事實上他一(yi)旦開始存在(zai),就永遠(yuan)不(bu)(bu)會消失。總存在(zai)著(zhu)一(yi)些量子(zi)效應,使得一(yi)個(ge)(ge)人(ren)不(bu)(bu)會衰老(lao),而(er)按(an)照MWI,這些非(fei)常(chang)低的(de)概率總是對(dui)應于某(mou)個(ge)(ge)實際的(de)世界!

量子自殺實驗

在一(yi)(yi)(yi)套設備里(li),利用(yong)原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)來控制扣動(dong)一(yi)(yi)(yi)把槍(qiang)的(de)(de)(de)扳機,我(wo)們就(jiu)可以(yi)觀測(ce)當一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)人(ren)被(bei)(bei)打(da)死(si)了(le)(le)(如(ru)果(guo)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)-->開槍(qiang))或者(zhe)沒有(you)(沒有(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian))。他(ta)遲(chi)早被(bei)(bei)打(da)死(si),因(yin)為(wei)隨著原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)概率的(de)(de)(de)增加,槍(qiang)的(de)(de)(de)扳機遲(chi)早會扣動(dong)。但對(dui)當事(shi)人(ren)本身的(de)(de)(de)角度(du)來說完全不(bu)(bu)是(shi)這樣。因(yin)為(wei)對(dui)他(ta)唯一(yi)(yi)(yi)有(you)意義的(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)“那(nei)(nei)些他(ta)活(huo)(huo)(huo)(huo)著的(de)(de)(de)世界(jie)(jie)”。永遠都(dou)(dou)(dou)會有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)他(ta)活(huo)(huo)(huo)(huo)在某個(ge)(ge)(ge)世界(jie)(jie)。如(ru)果(guo)平行宇(yu)宙理論(lun)是(shi)正確的(de)(de)(de),那(nei)(nei)么(me)(me)對(dui)于(yu)某人(ren)來說,他(ta)無論(lun)如(ru)何試圖去自殺(sha)都(dou)(dou)(dou)不(bu)(bu)會死(si)。要(yao)是(shi)他(ta)拿刀抹脖子(zi),那(nei)(nei)么(me)(me)因(yin)為(wei)組(zu)成刀的(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)(yi)群(qun)符合波(bo)動(dong)方(fang)程的(de)(de)(de)粒子(zi),所(suo)以(yi)總(zong)有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)非常非常小的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing),以(yi)某種方(fang)式(shi)絲(si)毫無損地穿透(tou)了(le)(le)該人(ren)的(de)(de)(de)脖子(zi),從(cong)而保持該人(ren)不(bu)(bu)死(si)!當然這個(ge)(ge)(ge)概率極(ji)小極(ji)小,但按照MWI,一(yi)(yi)(yi)切(qie)可能(neng)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)都(dou)(dou)(dou)實(shi)際(ji)發生(sheng)(sheng)了(le)(le),所(suo)以(yi)這個(ge)(ge)(ge)現象總(zong)會發生(sheng)(sheng)在某個(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙!其實(shi)不(bu)(bu)管(guan)換什么(me)(me)方(fang)式(shi)自殺(sha)都(dou)(dou)(dou)一(yi)(yi)(yi)樣,跳(tiao)樓也好(hao),臥軌也好(hao),上吊也好(hao),總(zong)存(cun)在那(nei)(nei)么(me)(me)一(yi)(yi)(yi)些宇(yu)宙,讓他(ta)還活(huo)(huo)(huo)(huo)著。從(cong)該人(ren)自身的(de)(de)(de)視角來看,他(ta)怎(zen)么(me)(me)死(si)都(dou)(dou)(dou)死(si)不(bu)(bu)掉(diao)!當然在其他(ta)無窮個(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙里(li),他(ta)的(de)(de)(de)親朋好(hao)友卻要(yao)為(wei)他(ta)哀悼了(le)(le)。這實(shi)際(ji)上也是(shi)薛定諤(e)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)真人(ren)版。大家知(zhi)道(dao)在貓(mao)(mao)(mao)實(shi)驗里(li),如(ru)果(guo)原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)被(bei)(bei)毒死(si),反之則存(cun)活(huo)(huo)(huo)(huo)。對(dui)此,哥本哈根(gen)派的(de)(de)(de)解釋:在我(wo)們沒有(you)觀測(ce)它之前,貓(mao)(mao)(mao)是(shi)“又死(si)又活(huo)(huo)(huo)(huo)”的(de)(de)(de),而觀測(ce)后(hou)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)波(bo)函數發生(sheng)(sheng)坍(tan)縮,貓(mao)(mao)(mao)要(yao)么(me)(me)死(si)要(yao)么(me)(me)活(huo)(huo)(huo)(huo)。MWI則聲稱(cheng):每(mei)次(ci)實(shi)驗必定同時產生(sheng)(sheng)一(yi)(yi)(yi)只(zhi)活(huo)(huo)(huo)(huo)貓(mao)(mao)(mao)和一(yi)(yi)(yi)只(zhi)死(si)貓(mao)(mao)(mao),只(zhi)不(bu)(bu)過它們存(cun)在于(yu)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)平行的(de)(de)(de)世界(jie)(jie)中。

宇宙分裂

這(zhe)樣一來,薛定諤的(de)貓也不(bu)必再為死(si)(si)(si)活問題(ti)困(kun)擾。只不(bu)過(guo)是(shi)宇(yu)(yu)宙(zhou)分裂成了(le)兩個(ge),一個(ge)有活貓,一個(ge)有死(si)(si)(si)貓罷了(le)。對(dui)于那(nei)個(ge)活貓的(de)宇(yu)(yu)宙(zhou),貓是(shi)一直活著的(de),不(bu)存在(zai)死(si)(si)(si)活疊加的(de)問題(ti)。對(dui)于死(si)(si)(si)貓的(de)宇(yu)(yu)宙(zhou),貓在(zai)分裂的(de)那(nei)一刻就實實在(zai)在(zai)地(di)死(si)(si)(si)了(le),不(bu)要等人們打(da)開容器才“坍縮”,從而蓋棺定論(lun)。

從(cong)宇宙(zhou)誕(dan)生以來,已經進行過(guo)無數次(ci)這樣的(de)(de)分(fen)裂(lie),它的(de)(de)數量以幾何級數增(zeng)長,很(hen)快趨于(yu)無窮(qiong)。我(wo)們(men)處于(yu)的(de)(de)這個宇宙(zhou)只不過(guo)是(shi)其中(zhong)的(de)(de)一個,在(zai)(zai)它之外,還有(you)非常多(duo)的(de)(de)其他的(de)(de)宇宙(zhou)。有(you)些和我(wo)們(men)很(hen)接(jie)近,那(nei)是(shi)在(zai)(zai)家譜樹上最近剛剛分(fen)離(li)出來的(de)(de),而那(nei)些從(cong)遙(yao)遠的(de)(de)古代就(jiu)同我(wo)們(men)分(fen)道揚鑣(biao)的(de)(de)宇宙(zhou)則可能非常不同。也(ye)許在(zai)(zai)某個宇宙(zhou)中(zhong),小行星(xing)并未撞擊地球,恐(kong)龍仍(reng)是(shi)世(shi)界(jie)主宰。在(zai)(zai)某個宇宙(zhou)中(zhong),埃及艷后克婁帕特拉的(de)(de)鼻子稍(shao)短(duan)了(le)一點,沒(mei)有(you)叫(jiao)凱撒和安東(dong)尼(ni)怦然心動。那(nei)些反對(dui)歷(li)史決定論(lun)的(de)(de)“鼻子派(pai)歷(li)史學家”一定會對(dui)后來的(de)(de)發展大感興趣,看看是(shi)不是(shi)真的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)歷(li)史蝴蝶效應(ying)。在(zai)(zai)某個宇宙(zhou)中(zhong),格魯希沒(mei)有(you)在(zai)(zai)滑鐵盧(lu)遲到,而希特勒沒(mei)有(you)在(zai)(zai)敦刻爾克前(qian)下達停止進攻(gong)的(de)(de)命令。而在(zai)(zai)更多(duo)的(de)(de)宇宙(zhou)里,因為物(wu)理常數的(de)(de)不適合,根本就(jiu)沒(mei)有(you)生命和行星(xing)的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)。

似乎這個結論(lun)是可(ke)以(yi)將整(zheng)個量子力學(xue)(xue)和相對(dui)論(lun)聯系起來,或者(zhe)說(shuo),是用相對(dui)論(lun)取(qu)代了量子力學(xue)(xue)。

且慢!仔細考(kao)慮(lv)一(yi)下(xia):每(mei)(mei)一(yi)個(ge)電子的(de)(de)跳躍(yue),每(mei)(mei)一(yi)個(ge)光子的(de)(de)衍射,我在鍵盤上(shang)敲打(da)的(de)(de)每(mei)(mei)一(yi)個(ge)字符,都可(ke)以(yi)創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)宇(yu)宙?那么,自大(da)爆炸以(yi)來,究竟有多少(shao)個(ge)宇(yu)宙被(bei)創(chuang)造(zao)出(chu)來了?宇(yu)宙的(de)(de)數量每(mei)(mei)秒鐘都在以(yi)駭人聽聞的(de)(de)速度增長?這(zhe)個(ge)理(li)論(lun)(lun)似乎是要為了解釋一(yi)個(ge)小(xiao)(xiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)電子的(de)(de)衍射而興(xing)師動眾(zhong)的(de)(de)創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)龐大(da)的(de)(de)宇(yu)宙呀(ya)!也沒有任何證據能夠證明(ming)這(zhe)個(ge)理(li)論(lun)(lun),這(zhe)個(ge)理(li)論(lun)(lun)的(de)(de)成本太高了。

影響及意義

量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)作(zuo)為20世(shi)紀最有突破(po)的(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)成就(jiu)之一,也是(shi)最具爭(zheng)議的(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)之一。“薛定(ding)(ding)諤的(de)(de)(de)貓(mao)”很(hen)好的(de)(de)(de)闡述(shu)了(le)這一現狀。人們不(bu)(bu)(bu)能(neng)接(jie)受(shou)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)是(shi)因(yin)為它的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)性。對于傳統的(de)(de)(de)物(wu)理學(xue)(xue)(xue)來說(shuo),只要找到了(le)事(shi)(shi)物(wu)之間相關的(de)(de)(de)聯系,就(jiu)能(neng)在每時每刻(ke)確定(ding)(ding),事(shi)(shi)物(wu)之間相關的(de)(de)(de)物(wu)理數據,比如說(shuo),物(wu)體(ti)運行距離等于物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)速度(du)乘以(yi)物(wu)體(ti)運行的(de)(de)(de)時間,只要知道物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)速度(du),你每時每刻(ke)都能(neng)計算出(chu)物(wu)體(ti)運行了(le)多(duo)遠,然而海森堡提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)性原理使得你無(wu)法預知一個微(wei)觀(guan)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)未來的(de)(de)(de)狀態。正如愛因(yin)斯坦所說(shuo)的(de)(de)(de):上帝(di)不(bu)(bu)(bu)玩骰子(zi)(zi)(zi)(zi),但是(shi)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)讓我(wo)們不(bu)(bu)(bu)得不(bu)(bu)(bu)相信,上帝(di)似乎是(shi)玩骰子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)。

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