薛定諤(e)的貓(mao)(mao)(英文名稱:Schr?dinger’s Cat)是(shi)(shi)奧地利著(zhu)名物(wu)(wu)理(li)學(xue)家薛定諤(e)(Erwin Schr?dinger,1887年8月12日(ri)~1961年1月4日(ri))提出(chu)的一個思想(xiang)實(shi)驗(yan),是(shi)(shi)指將一只貓(mao)(mao)關在(zai)裝有(you)少量鐳(lei)和(he)氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)的密閉容(rong)器(qi)里。鐳(lei)的衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)存(cun)在(zai)幾率(lv),如(ru)果(guo)鐳(lei)發(fa)生衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),會觸發(fa)機關打(da)碎(sui)裝有(you)氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)的瓶子,貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)會死(si)(si);如(ru)果(guo)鐳(lei)不發(fa)生衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)存(cun)活。根據(ju)量子力學(xue)理(li)論,由于(yu)放(fang)射(she)性的鐳(lei)處于(yu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)和(he)沒(mei)有(you)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)兩種狀態的疊(die)加,貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)理(li)應處于(yu)死(si)(si)貓(mao)(mao)和(he)活貓(mao)(mao)的疊(die)加狀態。這只既(ji)死(si)(si)又活的貓(mao)(mao)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)所謂的“薛定諤(e)貓(mao)(mao)”。但是(shi)(shi),不可能(neng)存(cun)在(zai)既(ji)死(si)(si)又活的貓(mao)(mao),則必須在(zai)打(da)開容(rong)器(qi)后才知道結果(guo)。該實(shi)驗(yan)試(shi)圖從宏觀(guan)(guan)尺(chi)度(du)闡述(shu)微觀(guan)(guan)尺(chi)度(du)的量子疊(die)加原理(li)的問(wen)題(ti)(ti),巧妙地把(ba)微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)質在(zai)觀(guan)(guan)測(ce)后是(shi)(shi)粒子還(huan)是(shi)(shi)波的存(cun)在(zai)形式(shi)和(he)宏觀(guan)(guan)的貓(mao)(mao)聯系起來,以此求證(zheng)觀(guan)(guan)測(ce)介入時量子的存(cun)在(zai)形式(shi)。隨著(zhu)量子物(wu)(wu)理(li)學(xue)的發(fa)展,薛定諤(e)的貓(mao)(mao)還(huan)延伸出(chu)了平行宇(yu)宙等物(wu)(wu)理(li)問(wen)題(ti)(ti)和(he)哲(zhe)學(xue)爭議。
2023年5月(yue),瑞士蘇黎世聯邦理工學院科學家創(chuang)建了迄今最重(zhong)“薛定諤的貓”。
“薛(xue)定諤的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)”是(shi)由奧地利(li)物(wu)理學(xue)家薛(xue)定諤于1935年提出的(de)(de)(de)(de)(de)有關貓(mao)生死疊加(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)名(ming)思想實(shi)(shi)驗,是(shi)把微(wei)觀(guan)(guan)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)行為擴展到宏觀(guan)(guan)世界的(de)(de)(de)(de)(de)推演(yan)。這(zhe)里(li)必須要認識量(liang)子(zi)(zi)行為的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個現象——觀(guan)(guan)測。微(wei)觀(guan)(guan)物(wu)質有不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)存在形式(shi),即粒子(zi)(zi)和波(bo)。通常,微(wei)觀(guan)(guan)物(wu)質以(yi)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)疊加(jia)(jia)混沌(dun)態存在;一(yi)(yi)旦觀(guan)(guan)測后,它(ta)們立刻選擇(ze)成(cheng)為粒子(zi)(zi)。實(shi)(shi)驗是(shi)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de),在一(yi)(yi)個盒(he)子(zi)(zi)里(li)有一(yi)(yi)只貓(mao),以(yi)及少量(liang)放射(she)性物(wu)質。之后,有50%的(de)(de)(de)(de)(de)概率放射(she)性物(wu)質將會(hui)衰變并釋(shi)放出毒氣(qi)殺死這(zhe)只貓(mao),同(tong)時有50%的(de)(de)(de)(de)(de)概率放射(she)性物(wu)質不(bu)(bu)會(hui)衰變而(er)貓(mao)將活(huo)下來。
根據經典物(wu)理(li)(li)學,在盒(he)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)里必(bi)將發生(sheng)這(zhe)兩個結(jie)果(guo)之一(yi),而外部(bu)(bu)觀(guan)(guan)測者(zhe)只有打開盒(he)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)才(cai)能(neng)知道里面的(de)結(jie)果(guo)。在量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)世(shi)界里,當盒(he)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)處于(yu)關閉狀態(tai),整個系統則一(yi)直保持不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)(ding)性(xing)的(de)波態(tai),即貓(mao)(mao)生(sheng)死疊加。貓(mao)(mao)到底(di)是死是活必(bi)須在盒(he)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)打開后,外部(bu)(bu)觀(guan)(guan)測者(zhe)觀(guan)(guan)測時,物(wu)質以(yi)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)形式表現后才(cai)能(neng)確定(ding)(ding)(ding)。這(zhe)項實驗旨(zhi)在論(lun)證量子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)力學對微(wei)觀(guan)(guan)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)世(shi)界超乎常理(li)(li)的(de)認識和理(li)(li)解,可(ke)這(zhe)使微(wei)觀(guan)(guan)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)(ding)原理(li)(li)變成了宏觀(guan)(guan)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)(ding)原理(li)(li),客觀(guan)(guan)規(gui)律不(bu)(bu)(bu)以(yi)人的(de)意(yi)志(zhi)為轉移,貓(mao)(mao)既活又死違背了邏輯思維。
薛(xue)定(ding)諤的貓(Schr?dinger's Cat)是關于(yu)量子理(li)論的一個思想實(shi)驗。
盡管(guan)量子(zi)論(lun)的誕生已經過了一(yi)個(ge)世(shi)紀,其輝煌(huang)鼎盛與繁榮也過了半個(ge)世(shi)紀。量子(zi)理(li)(li)論(lun)曾(ceng)經引起的困(kun)(kun)惑直到21世(shi)紀仍困(kun)(kun)惑著(zhu)人(ren)們。正如玻(bo)爾的名言:“誰要(yao)是第一(yi)次(ci)聽(ting)到量子(zi)理(li)(li)論(lun)時沒(mei)有發火,那他(ta)一(yi)定沒(mei)聽(ting)懂。”薛定諤的貓是諸多量子(zi)困(kun)(kun)惑中有代(dai)表(biao)性(xing)的一(yi)個(ge)。
薛定(ding)諤嘗試(shi)著用一個思想實驗(yan)來檢驗(yan)量子理論隱(yin)含的不確定(ding)之處。
設想在一(yi)個(ge)封閉的(de)(de)(de)匣(xia)子(zi)(zi)里,有(you)(you)一(yi)只活(huo)貓(mao)(mao)及一(yi)瓶(ping)毒藥(yao)。當(dang)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)發生時(shi),藥(yao)瓶(ping)被打(da)破,貓(mao)(mao)將被毒死(si)。按照常(chang)識,貓(mao)(mao)可(ke)能(neng)(neng)死(si)了也(ye)(ye)可(ke)能(neng)(neng)還活(huo)著。毒藥(yao)瓶(ping)上(shang)(shang)(shang)有(you)(you)一(yi)個(ge)錘子(zi)(zi),錘子(zi)(zi)由一(yi)個(ge)電子(zi)(zi)開關(guan)(guan)控(kong)制(zhi)(zhi),電子(zi)(zi)開關(guan)(guan)由放(fang)射性原子(zi)(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)。如(ru)果(guo)(guo)原子(zi)(zi)核衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),則放(fang)出(chu)阿(a)爾法粒(li)子(zi)(zi),觸動電子(zi)(zi)開關(guan)(guan),錘子(zi)(zi)落(luo)下,砸碎毒藥(yao)瓶(ping),釋放(fang)出(chu)里面的(de)(de)(de)氰化物氣體,貓(mao)(mao)必(bi)死(si)無疑。原子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)是(shi)隨(sui)機(ji)事(shi)件(jian),物理學(xue)(xue)家所(suo)能(neng)(neng)精確知(zhi)道(dao)的(de)(de)(de)只是(shi)半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)——衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)一(yi)半所(suo)需要(yao)的(de)(de)(de)時(shi)間。如(ru)果(guo)(guo)一(yi)種(zhong)(zhong)放(fang)射性元素(su)的(de)(de)(de)半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)是(shi)一(yi)天,則過(guo)一(yi)天,該元素(su)就少了一(yi)半,再(zai)過(guo)一(yi)天,就少了剩下的(de)(de)(de)一(yi)半。物理學(xue)(xue)家卻無法知(zhi)道(dao),它(ta)在什么(me)時(shi)候衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),上(shang)(shang)(shang)午(wu)(wu),還是(shi)下午(wu)(wu)。當(dang)然,物理學(xue)(xue)家知(zhi)道(dao)它(ta)在上(shang)(shang)(shang)午(wu)(wu)或下午(wu)(wu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)的(de)(de)(de)幾(ji)率——也(ye)(ye)就是(shi)貓(mao)(mao)在上(shang)(shang)(shang)午(wu)(wu)或者下午(wu)(wu)死(si)亡(wang)的(de)(de)(de)幾(ji)率。如(ru)果(guo)(guo)我們不揭(jie)開密室(shi)的(de)(de)(de)蓋子(zi)(zi),根據我們在日常(chang)生活(huo)中的(de)(de)(de)經驗,可(ke)以(yi)認定,貓(mao)(mao)或者死(si),或者活(huo)。這是(shi)它(ta)的(de)(de)(de)兩種(zhong)(zhong)本征態。如(ru)果(guo)(guo)我們用(yong)薛定諤(e)方程來描述(shu)薛定諤(e)貓(mao)(mao),則只能(neng)(neng)說,它(ta)處于一(yi)種(zhong)(zhong)活(huo)與(yu)不活(huo)的(de)(de)(de)疊加(jia)態。我們只有(you)(you)在揭(jie)開蓋子(zi)(zi)的(de)(de)(de)一(yi)瞬(shun)間,才能(neng)(neng)確切(qie)地知(zhi)道(dao)貓(mao)(mao)是(shi)死(si)是(shi)活(huo)。此(ci)時(shi),貓(mao)(mao)構(gou)成的(de)(de)(de)波函數由疊加(jia)態立(li)即收縮(suo)到(dao)某一(yi)個(ge)本征態。
量子(zi)理論(lun)認為,如果沒有揭開蓋子(zi),進行(xing)觀察,我(wo)們永遠也不知道貓(mao)是死(si)是活,它將永遠處于既(ji)死(si)又(you)活的疊加態,可(ke)這使(shi)微觀不確(que)定(ding)原理變(bian)成了宏觀不確(que)定(ding)原理,客觀規律不以人(ren)的意志為轉移,貓(mao)既(ji)活又(you)死(si)違背了邏輯思維。
薛定(ding)(ding)諤挖(wa)苦說,按(an)照量(liang)子力學(xue)(xue)的(de)解釋,容器中的(de)貓(mao)處于(yu)“死-活疊加態(tai)”——既死了又活著(zhu)。要等到打(da)開容器看貓(mao)一(yi)(yi)眼(yan)才決定(ding)(ding)其生死。(請注意,不是發現(xian)而是決定(ding)(ding),僅僅看一(yi)(yi)眼(yan)就(jiu)足以致命。)正像哈姆(mu)雷(lei)特(te)王(wang)子(引用自(zi)莎(sha)士(shi)比亞的(de)名言)所說:“生存還是死亡,這是一(yi)(yi)個問題。”只(zhi)有當你打(da)開盒子的(de)時(shi)候,疊加態(tai)突(tu)然結(jie)束(shu)(在數學(xue)(xue)術語就(jiu)是“波(bo)函數坍縮(suo)(collapse)”,哈姆(mu)雷(lei)特(te)王(wang)子的(de)猶(you)豫才終于(yu)結(jie)束(shu),我們知道了貓(mao)的(de)確定(ding)(ding)態(tai)——死,或者活。
哥本(ben)哈根(gen)(gen)的幾(ji)率詮(quan)釋的優點:只出(chu)現一個結果,這(zhe)(zhe)與我們(men)(men)觀測到的結果相(xiang)符(fu)合。有(you)一個大的問題,它要求波(bo)函(han)數突然坍縮,可物理(li)學中(zhong)沒有(you)一個公式能夠(gou)描(miao)述這(zhe)(zhe)種坍縮。盡管如此,長期(qi)以來物理(li)學家們(men)(men)出(chu)于或許實用(yong)主義的考慮,還(huan)是接受了(le)哥本(ben)哈根(gen)(gen)的詮(quan)釋。付(fu)出(chu)的代價,違反了(le)薛定諤(e)方(fang)程。這(zhe)(zhe)就難怪薛定諤(e)一直(zhi)耿耿于懷了(le)。
思(si)想實驗(yan)告訴(su)我們(men):除非進行觀(guan)測,否(fou)則(ze)一切(qie)都不(bu)(bu)是(shi)確(que)(que)定(ding)(ding)的(de)(de),可這(zhe)使(shi)微觀(guan)不(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)原(yuan)理(li)變成了宏觀(guan)不(bu)(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)原(yuan)理(li),客觀(guan)規(gui)律不(bu)(bu)以(yi)人的(de)(de)意(yi)志為轉移(yi),貓既(ji)活又死違背了邏輯思(si)維。愛(ai)因(yin)斯坦和少數非主流派(pai)物理(li)學(xue)家(jia)拒絕接(jie)受由波爾及其(qi)同事創(chuang)立的(de)(de)理(li)論結果。量子力學(xue)告訴(su)我們(men),存在(zai)一個(ge)中間態(tai),貓既(ji)不(bu)(bu)死也(ye)不(bu)(bu)活,直到進行觀(guan)察看看發生(sheng)了什么。愛(ai)因(yin)斯坦認(ren)為,量子力學(xue)只不(bu)(bu)過是(shi)對原(yuan)子及亞原(yuan)子粒子行為的(de)(de)一個(ge)合理(li)的(de)(de)描述,這(zhe)是(shi)一種唯象理(li)論,它本(ben)身不(bu)(bu)是(shi)終極真理(li)。他說過一句名言:“上帝不(bu)(bu)會擲骰子。”他不(bu)(bu)承認(ren)薛(xue)定(ding)(ding)諤的(de)(de)貓的(de)(de)非本(ben)征態(tai)之說,認(ren)為一定(ding)(ding)有(you)一個(ge)內在(zai)的(de)(de)機制組成了事物的(de)(de)真實本(ben)性。愛(ai)因(yin)斯坦花了數年時間企圖(tu)設計(ji)一個(ge)實驗(yan)來(lai)檢驗(yan)這(zhe)種內在(zai)真實性是(shi)否(fou)確(que)(que)在(zai)起作用,但(dan)沒有(you)完(wan)成這(zhe)種設計(ji)就去世了。
哥本哈根(gen)詮釋(shi)在很長的(de)一段(duan)時間成了正統的(de)、標(biao)準的(de)詮釋(shi)。那(nei)只(zhi)不(bu)死不(bu)活的(de)貓(mao)卻總是像(xiang)惡夢一樣讓物(wu)理學(xue)家們不(bu)得安(an)寧。格利賓在《尋(xun)找薛定諤(e)的(de)貓(mao)》中(zhong)想告訴我們,哥本哈根(gen)詮釋(shi)在哪兒失敗?以及(ji)用什么詮釋(shi)可以替(ti)代它?
1957年,休·埃弗萊(lai)特(te)提出(chu)的(de)“多世界(jie)詮(quan)(quan)釋”似乎為(wei)人(ren)們(men)帶來了福音(yin),由于它太(tai)離奇開(kai)始沒(mei)有人(ren)認真(zhen)對待。格利賓認為(wei),多世界(jie)詮(quan)(quan)釋有許多優點,由此它可以代替哥本哈根詮(quan)(quan)釋。我們(men)下(xia)(xia)面簡單介紹一下(xia)(xia)休·埃弗萊(lai)特(te)的(de)多世界(jie)詮(quan)(quan)釋。
格利賓在書中寫道(dao):“埃(ai)弗萊(lai)特……指出兩(liang)只(zhi)貓都(dou)是(shi)真實的(de)(de)(de)。有一(yi)只(zhi)活(huo)貓,有一(yi)只(zhi)死(si)貓,它(ta)們(men)位于(yu)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)世(shi)(shi)界(jie)中。問題并不(bu)在于(yu)盒子中的(de)(de)(de)放射性原(yuan)子是(shi)否衰(shuai)變(bian),而(er)(er)在于(yu)它(ta)既衰(shuai)變(bian)又不(bu)衰(shuai)變(bian)。當(dang)我(wo)們(men)向盒子里(li)看(kan)時(shi),整(zheng)個世(shi)(shi)界(jie)分裂(lie)成它(ta)自己的(de)(de)(de)兩(liang)個版本(ben)(ben)。這兩(liang)個版本(ben)(ben)在其(qi)余的(de)(de)(de)各個方面都(dou)是(shi)全同(tong)的(de)(de)(de)。區別只(zhi)是(shi)在于(yu)其(qi)中一(yi)個版本(ben)(ben)中,原(yuan)子衰(shuai)變(bian)了(le),貓死(si)了(le);而(er)(er)在另一(yi)個版本(ben)(ben)中,原(yuan)子沒有衰(shuai)變(bian),貓還活(huo)著。”
也就(jiu)是說(shuo)(shuo),上(shang)面說(shuo)(shuo)的(de)“原(yuan)(yuan)子(zi)衰變(bian)(bian)了(le),貓死了(le);原(yuan)(yuan)子(zi)沒有(you)(you)衰變(bian)(bian),貓還活(huo)著”這(zhe)(zhe)兩個(ge)世(shi)界(jie)將完全相互獨立(li)地演變(bian)(bian)下去,就(jiu)像兩個(ge)平行(xing)的(de)世(shi)界(jie)一樣。格利賓顯然十分贊賞這(zhe)(zhe)一詮釋,故他(ta)接著說(shuo)(shuo):“這(zhe)(zhe)聽起來就(jiu)像科幻小說(shuo)(shuo),然而……它是基于(yu)(yu)無懈(xie)可擊的(de)數學方程,基于(yu)(yu)量子(zi)力學樸實的(de)、自洽的(de)、符合邏輯的(de)結果。”“在量子(zi)的(de)多世(shi)界(jie)中,我們通(tong)過參與而選擇出自己的(de)道路。在我們生活(huo)的(de)這(zhe)(zhe)個(ge)世(shi)界(jie)上(shang),沒有(you)(you)隱(yin)變(bian)(bian)量,上(shang)帝不會(hui)擲(zhi)骰(tou)(tou)子(zi),一切都是真(zhen)實的(de)。”按格利賓所說(shuo)(shuo),愛因斯坦(tan)如果還活(huo)著,他(ta)也許會(hui)同意并(bing)大(da)大(da)地贊揚這(zhe)(zhe)一個(ge)“沒有(you)(you)隱(yin)變(bian)(bian)量,上(shang)帝不會(hui)擲(zhi)骰(tou)(tou)子(zi)”的(de)理論。
這個詮釋(shi)的(de)(de)優點:薛定諤方程始終成(cheng)立,波函數從(cong)不坍(tan)縮,由此它簡化了基本理(li)論。它的(de)(de)問題設想過于離奇,付(fu)出的(de)(de)代(dai)價是(shi)這些平行的(de)(de)世界全(quan)都是(shi)同(tong)樣真實的(de)(de)。這就難(nan)怪有人說:“在科(ke)學史上,多世界詮釋(shi)無疑(yi)是(shi)目(mu)前(qian)所提出的(de)(de)最大膽、最野心勃(bo)勃(bo)的(de)(de)理(li)論。”
1996年5月,美國(guo)科(ke)羅拉多州(zhou)博爾德(de)的(de)國(guo)家標準與(yu)(yu)技術研究所(NIST)的(de)Monroe等人(ren)用單個(ge)(ge)鈹離子(zi)(zi)做成了“薛定(ding)諤的(de)貓”并拍(pai)下(xia)了快照,發(fa)現鈹離子(zi)(zi)在(zai)第一(yi)(yi)個(ge)(ge)空(kong)間(jian)位(wei)置(zhi)上(shang)(shang)處(chu)于自(zi)旋(xuan)向上(shang)(shang)的(de)狀(zhuang)態(tai),而同時又(you)在(zai)第二個(ge)(ge)空(kong)間(jian)位(wei)置(zhi)上(shang)(shang)處(chu)于自(zi)旋(xuan)向下(xia)的(de)狀(zhuang)態(tai),而這(zhe)兩個(ge)(ge)狀(zhuang)態(tai)相(xiang)距80納(na)米(mi)之(zhi)遙!(1納(na)米(mi)等于1毫微米(mi))——這(zhe)在(zai)原(yuan)子(zi)(zi)尺(chi)度(du)上(shang)(shang)是一(yi)(yi)個(ge)(ge)巨大的(de)距離。想像這(zhe)個(ge)(ge)鈹離子(zi)(zi)是個(ge)(ge)通靈(ling)大師(shi),他在(zai)紐約與(yu)(yu)喜馬拉雅同時現身,一(yi)(yi)個(ge)(ge)他正從摩(mo)天樓頂往下(xia)跳傘;而另一(yi)(yi)個(ge)(ge)他則正爬上(shang)(shang)雪山之(zhi)巔!——量子(zi)(zi)的(de)這(zhe)種(zhong)“化身博士”特點,物理學(xue)上(shang)(shang)稱“量子(zi)(zi)相(xiang)干性”。
在(zai)(zai)實(shi)驗中,無論是(shi)(shi)多少概率存活(huo)或者(zhe)(zhe)死亡,相對于觀測(ce)者(zhe)(zhe)來說,在(zai)(zai)未觀測(ce)之前(qian),都(dou)存在(zai)(zai)不確定性,即其存在(zai)(zai)疊加態(tai)。但將參考系建立(li)在(zai)(zai)實(shi)驗對象(xiang)貓身上,其結(jie)果已經確定,是(shi)(shi)客觀存在(zai)(zai)的,并(bing)非以外界(jie)觀測(ce)者(zhe)(zhe)是(shi)(shi)否(fou)觀測(ce)而(er)決定其真實(shi)的結(jie)果。
分析(xi)上述后得出思考(kao),貓(mao)(mao)和(he)外(wai)(wai)界觀測者(zhe)構成兩個相對的參(can)考(kao)系(xi)(xi),實(shi)驗(yan)開啟后,以(yi)(yi)貓(mao)(mao)為(wei)參(can)考(kao)系(xi)(xi)時(shi),其結果狀態(tai)(tai)(tai)為(wei)客觀真實(shi)確定;而以(yi)(yi)外(wai)(wai)界觀測者(zhe)為(wei)參(can)考(kao)系(xi)(xi)時(shi),貓(mao)(mao)存在疊(die)加(jia)態(tai)(tai)(tai),這種(zhong)疊(die)加(jia)態(tai)(tai)(tai)不是(shi)客觀結果,而是(shi)從未被觀測的狀態(tai)(tai)(tai)現象。
為了更直(zhi)觀的理解,將實驗過(guo)程視作(zuo)事(shi)(shi)件,當所選(xuan)(xuan)參考系不同時(shi),其(qi)不能等(deng)同于(yu)一(yi)個事(shi)(shi)件。當選(xuan)(xuan)取(qu)以貓(mao)為參考系時(shi),命名為A事(shi)(shi)件,A事(shi)(shi)件結束狀態即貓(mao)參考系的狀態;當選(xuan)(xuan)取(qu)以外界(jie)觀測(ce)者時(shi),命名為B事(shi)(shi)件,未(wei)觀測(ce)時(shi),B事(shi)(shi)件尚未(wei)結束,其(qi)處于(yu)疊加(jia)態。觀測(ce)后(hou),B事(shi)(shi)件結束,疊加(jia)態坍縮,呈現其(qi)最終狀態。
埃爾溫·薛定(ding)諤(e)在20世紀20年代中期創立了被稱(cheng)為(wei)量子力學分支(zhi)中的(de)一個方程。后(hou)來被稱(cheng)之為(wei)薛定(ding)諤(e)現六(liu)光子薛定(ding)諤(e)貓態
方(fang)程:▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0
量子(zi)理論是20世紀(ji)科學(xue)的(de)(de)(de)重大進展之(zhi)一,由(you)于量子(zi)力(li)學(xue)對傳統觀念所帶(dai)來的(de)(de)(de)巨大沖擊,連“量子(zi)”的(de)(de)(de)提出者在內(nei)的(de)(de)(de)科學(xue)家都想盡各種辦法(fa)拒絕它,或(huo)做出各種調(diao)和性的(de)(de)(de)解釋(shi)。事(shi)實上,薛定(ding)諤就被量子(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)結果弄得心神不安,他不喜(xi)歡(huan)波(bo)粒(li)二象性的(de)(de)(de)二元(yuan)解釋(shi)以(yi)及波(bo)的(de)(de)(de)統計解釋(shi),試圖(tu)建立一個只(zhi)用(yong)波(bo)來解釋(shi)的(de)(de)(de)理論。
美國科學家宣布,他們成(cheng)功讓(rang)6個鈹離子系(xi)統實(shi)現了自旋方向完全相(xiang)反的宏觀量(liang)子疊加態(tai),也就是(shi)量(liang)子力學理論中的“薛定諤(e)貓”態(tai)。
根據量子力學(xue)理(li)(li)論,物質在(zai)微觀尺度上存(cun)在(zai)兩種完全(quan)相反狀態并存(cun)的(de)奇特狀況,這(zhe)被稱為(wei)有效的(de)相干疊加態。由大量微觀粒子組成的(de)宏觀世界是否也遵循量子疊加原(yuan)理(li)(li)?奧地利(li)物理(li)(li)學(xue)家薛定諤為(wei)此在(zai)1935年提出著名的(de)“薛定諤貓”佯謬(miu)。
“薛定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)(mao)”佯(yang)謬假設了這樣(yang)一種(zhong)情況,將一只貓(mao)(mao)(mao)關在裝有少量(liang)鐳和(he)氰化物的(de)密(mi)閉容器(qi)里。鐳的(de)衰(shuai)變(bian)存在幾率,如果鐳發生(sheng)衰(shuai)變(bian),會觸(chu)發機關打(da)碎裝有氰化物的(de)瓶(ping)子(zi),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)會死;如果鐳不發生(sheng)衰(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)存活(huo)。根據(ju)量(liang)子(zi)力學理論(lun),由于放(fang)射(she)性的(de)鐳處(chu)于衰(shuai)變(bian)和(he)沒有衰(shuai)變(bian)兩種(zhong)狀態的(de)疊加,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)理應處(chu)于死貓(mao)(mao)(mao)和(he)活(huo)貓(mao)(mao)(mao)的(de)疊加狀態。這只既(ji)死又(you)活(huo)的(de)貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)是(shi)所謂(wei)的(de)“薛定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)(mao)”。
顯然,既(ji)死又活的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)是(shi)(shi)荒(huang)謬的(de)(de)(de),可這使(shi)微觀(guan)(guan)(guan)不(bu)確定(ding)原(yuan)理(li)變成了宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)不(bu)確定(ding)原(yuan)理(li),客(ke)觀(guan)(guan)(guan)規(gui)律不(bu)以(yi)人(ren)的(de)(de)(de)意志為轉(zhuan)移,貓(mao)(mao)既(ji)活又死違背了邏輯(ji)思(si)維(wei)。薛(xue)定(ding)諤(e)想(xiang)要借此闡述的(de)(de)(de)物(wu)理(li)問題(ti),宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)世界是(shi)(shi)否也遵從(cong)適用于微觀(guan)(guan)(guan)尺(chi)度(du)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)疊加(jia)原(yuan)理(li)。“薛(xue)定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”佯謬巧妙地把微觀(guan)(guan)(guan)放射源和宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)聯系起來(lai),旨在(zai)否定(ding)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)世界存(cun)在(zai)量(liang)子(zi)疊加(jia)態。然而隨(sui)著(zhu)量(liang)子(zi)力學(xue)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan),科(ke)學(xue)家已先后通(tong)過各種方案獲得了宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)量(liang)子(zi)疊加(jia)態。此前,科(ke)學(xue)家最多使(shi)4個離(li)子(zi)或5個光子(zi)達(da)到(dao)“薛(xue)定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”態。如(ru)何(he)使(shi)更多粒子(zi)構(gou)成的(de)(de)(de)系統達(da)到(dao)這種狀(zhuang)態并保(bao)存(cun)更長時間,已成為實驗物(wu)理(li)學(xue)的(de)(de)(de)一大挑戰。
美(mei)國國家標準和技術研(yan)究(jiu)(jiu)所的(de)(de)萊布弗里(li)特等人在最(zui)新一期《自然》雜(za)志上稱,他(ta)們已實(shi)現擁有粒子(zi)較多(duo)(duo)而且持續時(shi)間(jian)最(zui)長的(de)(de)“薛定(ding)(ding)諤貓(mao)”態(tai)(tai)(tai)。實(shi)驗中,研(yan)究(jiu)(jiu)人員將鈹(pi)離(li)(li)子(zi)每隔若(ruo)干微米(mi)“固定(ding)(ding)”在電(dian)磁(ci)場(chang)阱(jing)中,然后用激光使鈹(pi)離(li)(li)子(zi)冷卻(que)到接近絕(jue)對零(ling)度,并分三(san)步操縱這些離(li)(li)子(zi)的(de)(de)運動(dong)。為(wei)了讓(rang)盡可能多(duo)(duo)的(de)(de)粒子(zi)在盡可能長的(de)(de)時(shi)間(jian)里(li)實(shi)現“薛定(ding)(ding)諤貓(mao)”態(tai)(tai)(tai),研(yan)究(jiu)(jiu)人員一方面(mian)提高(gao)激光的(de)(de)冷卻(que)效率,另一方面(mian)使電(dian)磁(ci)場(chang)阱(jing)盡可能多(duo)(duo)地吸收離(li)(li)子(zi)振動(dong)發出的(de)(de)熱量。最(zui)終(zhong),他(ta)們使6個鈹(pi)離(li)(li)子(zi)在50微秒內(nei)同時(shi)順時(shi)針自旋和逆時(shi)針自旋,實(shi)現了兩種相(xiang)反量子(zi)態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)等量疊(die)加糾纏,也就是“薛定(ding)(ding)諤貓(mao)”態(tai)(tai)(tai)。
奧地利因(yin)斯布魯(lu)克大學的研究(jiu)人(ren)員也在同期《自然(ran)》雜(za)志上(shang)報告說,他們在8個離子的系統中(zhong)實現了“薛定諤(e)貓(mao)”態,維持時間稍短。
2023年5月(yue),瑞士(shi)蘇黎世聯(lian)邦理(li)工學(xue)院科學(xue)家(jia)讓一個“體重”為16微(wei)克(質量(liang)為原子或(huo)分子的幾(ji)十億倍)的微(wei)小(xiao)晶體處于兩個振蕩狀態(tai)的疊加態(tai),創建了(le)迄今最重“薛(xue)定諤的貓”。
科(ke)學家稱,“薛(xue)定諤(e)貓”態(tai)不僅具有理論研究意義,也有實際應用的(de)潛力(li)。比如,多粒子的(de)“薛(xue)定諤(e)貓”態(tai)系(xi)統可以(yi)作為未來(lai)高(gao)容錯(cuo)量子計(ji)算機的(de)核心部件,也可以(yi)用來(lai)制(zhi)造(zao)極(ji)其靈敏的(de)傳感器以(yi)及原子鐘、干涉儀等精密(mi)測量裝備(bei)。
量(liang)子派后來(lai)有(you)一個被哄傳得很廣的論調說
“當我(wo)們不(bu)觀(guan)察(cha)時(shi),月(yue)亮(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)存在(zai)的(de)”,這稍(shao)稍(shao)偏離(li)了本(ben)意,準(zhun)確(que)(que)來說,因(yin)為(wei)月(yue)亮(liang)(liang)也是(shi)(shi)(shi)由不(bu)確(que)(que)定(ding)的(de)粒(li)子(zi)組成的(de),所以(yi)如(ru)果我(wo)們轉(zhuan)過頭(tou)不(bu)去(qu)看月(yue)亮(liang)(liang),那(nei)一大(da)(da)堆粒(li)子(zi)就(jiu)開(kai)始(shi)按照波(bo)函(han)(han)數(shu)彌散(san)開(kai)去(qu)。于是(shi)(shi)(shi)乎(hu),月(yue)亮(liang)(liang)的(de)邊緣開(kai)始(shi)顯(xian)得(de)模糊而不(bu)確(que)(que)定(ding),它逐漸“融化”,變(bian)成概率波(bo)擴(kuo)散(san)到周(zhou)圍的(de)空(kong)間(jian)里(li)去(qu)。當然這么(me)大(da)(da)一個月(yue)亮(liang)(liang)完全融化成空(kong)間(jian)中的(de)概率是(shi)(shi)(shi)需要(yao)很(hen)長很(hen)長時(shi)間(jian)的(de),不(bu)過問題的(de)實(shi)質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)(shi):要(yao)是(shi)(shi)(shi)不(bu)觀(guan)察(cha)月(yue)亮(liang)(liang),它就(jiu)從確(que)(que)定(ding)的(de)狀態變(bian)成無(wu)數(shu)不(bu)確(que)(que)定(ding)的(de)疊加。不(bu)觀(guan)察(cha)它時(shi),一個確(que)(que)定(ding)的(de),客觀(guan)的(de)月(yue)亮(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)存在(zai)的(de)。但只要(yao)一回(hui)頭(tou),一輪明月(yue)便又高懸空(kong)中,似乎(hu)什么(me)事也沒(mei)發生過一樣。但其實(shi),量(liang)(liang)子(zi)力學定(ding)律將月(yue)亮(liang)(liang)這種巨大(da)(da)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)物(wu)體的(de)波(bo)函(han)(han)數(shu)限制在(zai)很(hen)小的(de)區(qu)域中,所以(yi)即使月(yue)亮(liang)(liang)彌散(san)開(kai)去(qu),彌散(san)的(de)程度也不(bu)是(shi)(shi)(shi)人眼(yan)能(neng)看出來的(de)。
測不(bu)準(zhun)原理解釋:測量(liang)(liang)一(yi)個粒(li)(li)子(zi)的(de)位(wei)置和速度(du)(du),其辦(ban)法是將光(guang)照到(dao)這(zhe)粒(li)(li)子(zi)上,一(yi)部分光(guang)波被(bei)此粒(li)(li)子(zi)散射開(kai),由此指明它的(de)位(wei)置。人們不(bu)可能(neng)將粒(li)(li)子(zi)的(de)位(wei)置確定到(dao)到(dao)光(guang)的(de)兩個波峰之間(jian)距離更小的(de)程度(du)(du),故必(bi)須用(yong)短(duan)波長(chang)的(de)光(guang)來(lai)測量(liang)(liang),至少要用(yong)一(yi)個光(guang)量(liang)(liang)子(zi)。這(zhe)量(liang)(liang)子(zi)會擾(rao)動這(zhe)粒(li)(li)子(zi),并改變粒(li)(li)子(zi)的(de)速度(du)(du),而且位(wei)置測量(liang)(liang)得越(yue)(yue)準(zhun)確所需的(de)波長(chang)就越(yue)(yue)短(duan),單獨量(liang)(liang)子(zi)的(de)能(neng)量(liang)(liang)就越(yue)(yue)大,粒(li)(li)子(zi)的(de)速度(du)(du)就被(bei)擾(rao)動得越(yue)(yue)厲害。你對(dui)粒(li)(li)子(zi)的(de)位(wei)置測量(liang)(liang)得越(yue)(yue)準(zhun)確,對(dui)速度(du)(du)的(de)測量(liang)(liang)就越(yue)(yue)不(bu)準(zhun)確。(月亮(liang)不(bu)觀(guan)(guan)測時不(bu)是不(bu)存在(zai),量(liang)(liang)子(zi)態在(zai)觀(guan)(guan)測時由于觀(guan)(guan)測力的(de)相(xiang)互作用(yong)而使波函數坍塌為確定值,微觀(guan)(guan)粒(li)(li)子(zi)整體呈現規律性,宏觀(guan)(guan)尺度(du)(du)下觀(guan)(guan)測力幾(ji)乎對(dui)其不(bu)影響。)(參考資料:史蒂芬.霍金(jin)所著《時間(jian)簡史》)
不(bu)能不(bu)承認,這聽起(qi)來很(hen)有強烈的(de)(de)主(zhu)觀唯心論(lun)的(de)(de)味道,它其實和我(wo)(wo)們通常(chang)理(li)解的(de)(de)那種哲(zhe)學(xue)理(li)論(lun)有一(yi)(yi)定區別,不(bu)過(guo)講(jiang)到這里(li),許多人大概都會自(zi)然而(er)然地想起(qi)貝(bei)克萊(George Berkeley)主(zhu)教的(de)(de)那句名言:“存(cun)在(zai)(zai)(zai)就(jiu)是被感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。這句話(hua)要(yao)是稍微(wei)改一(yi)(yi)改講(jiang)成“存(cun)在(zai)(zai)(zai)就(jiu)是被測量”,那就(jiu)和哥本(ben)(ben)哈根(gen)派(pai)的(de)(de)意思差(cha)不(bu)離了。貝(bei)克萊在(zai)(zai)(zai)哲(zhe)學(xue)史上的(de)(de)地位無疑是重要(yao)的(de)(de),人們通常(chang)樂于批判他(ta),我(wo)(wo)們的(de)(de)哥本(ben)(ben)哈根(gen)派(pai)是否(fou)比他(ta)走(zou)得(de)更遠呢?好(hao)歹貝(bei)克萊還認為事物是連續客觀地存(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de),因為總有“上帝”在(zai)(zai)(zai)不(bu)停地看(kan)著(zhu)一(yi)(yi)切。而(er)量子論(lun)?“陛下,我(wo)(wo)不(bu)需要(yao)上帝這個假設(she)”。
與貝(bei)克萊互(hu)相輝映(ying)的東方代表大(da)概要算(suan)王陽(yang)明(ming)。他在(zai)《傳習錄·下》中也(ye)說(shuo)(shuo)過一(yi)句有名的話(hua):“你(ni)(ni)未看此(ci)花(hua)(hua)時,此(ci)花(hua)(hua)與汝同歸于寂;你(ni)(ni)來(lai)(lai)看此(ci)花(hua)(hua)時,則此(ci)花(hua)(hua)顏色一(yi)時明(ming)白起來(lai)(lai)……”如果王陽(yang)明(ming)懂(dong)量(liang)子論,他多半會說(shuo)(shuo):“你(ni)(ni)未觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)花(hua)(hua)時,此(ci)花(hua)(hua)并未實在(zai)地(di)存(cun)在(zai),按波(bo)函(han)數而歸于寂;你(ni)(ni)來(lai)(lai)觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)花(hua)(hua)時,則此(ci)花(hua)(hua)波(bo)函(han)數發(fa)生坍縮,它(ta)的顏色一(yi)時變成明(ming)白的實在(zai)……”測(ce)(ce)量(liang)即是理,測(ce)(ce)量(liang)外無理。
究竟是(shi)(shi)必然(ran)(ran)還(huan)是(shi)(shi)偶(ou)然(ran)(ran)決定(ding)了宇宙的(de)(de)(de)命運?或者說:‘上帝(di)’玩骰子(zi)嗎?這個是(shi)(shi)量(liang)子(zi)力學和相對論(lun)最大的(de)(de)(de)爭議(yi)。量(liang)子(zi)力學主(zhu)張(zhang),世界是(shi)(shi)由不(bu)確定(ding)的(de)(de)(de)、隨機的(de)(de)(de)事(shi)(shi)件決定(ding),這個不(bu)確定(ding)(后者叫(jiao)波動)其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)(shi)辯證法(fa)主(zhu)張(zhang)的(de)(de)(de)矛(mao)盾運作;而相對論(lun)則認為,世界應該是(shi)(shi)由固定(ding)的(de)(de)(de)、機械(xie)的(de)(de)(de)規律統治,任(ren)何看似偶(ou)然(ran)(ran)的(de)(de)(de)事(shi)(shi)件背后,其(qi)實(shi)都有必然(ran)(ran)在支撐。
關(guan)于薛(xue)定諤的(de)(de)(de)貓,許(xu)多(duo)非主流科學(xue)家是持懷疑態度(du)的(de)(de)(de),他們(men)認為:這個(ge)(ge)(ge)原(yuan)因是由(you)“平(ping)行宇(yu)宙”(MWI)造成的(de)(de)(de),即:當我(wo)們(men)向盒子(zi)(zi)里看時,整(zheng)個(ge)(ge)(ge)世(shi)界(jie)分裂成它自(zi)己(ji)的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)(ge)版(ban)本。這兩個(ge)(ge)(ge)版(ban)本在(zai)其(qi)余的(de)(de)(de)各個(ge)(ge)(ge)方面都是全同的(de)(de)(de)。區別只是在(zai)于其(qi)中一(yi)個(ge)(ge)(ge)版(ban)本中,原(yuan)子(zi)(zi)衰變了,貓死了;而在(zai)另一(yi)個(ge)(ge)(ge)版(ban)本中,原(yuan)子(zi)(zi)沒(mei)有(you)衰變,貓還活(huo)著。在(zai)量子(zi)(zi)的(de)(de)(de)多(duo)世(shi)界(jie)中,我(wo)們(men)通過參與(yu)而選擇出自(zi)己(ji)的(de)(de)(de)道(dao)路。在(zai)我(wo)們(men)生活(huo)的(de)(de)(de)這個(ge)(ge)(ge)世(shi)界(jie)上(shang)(shang),沒(mei)有(you)隱變量,上(shang)(shang)帝不會擲(zhi)骰子(zi)(zi),一(yi)切都是真實的(de)(de)(de)。這個(ge)(ge)(ge)觀(guan)點(dian)還有(you)更駭人(ren)聽(ting)聞的(de)(de)(de)假設:量子(zi)(zi)自(zi)殺(sha)。
在(zai)(zai)(zai)量子(zi)(zi)力學里,量子(zi)(zi)自殺(sha)是想法實(shi)驗,這(zhe)令(ling)人(ren)毛骨悚(song)然(ran)和(he)啼笑(xiao)皆非(fei)(fei)的(de)實(shi)驗在(zai)(zai)(zai)80年代末(mo)由Hans Moravec,Bruno Marchal等人(ren)提(ti)出,而又在(zai)(zai)(zai)1998年為宇宙(zhou)學家Max Tegmark針對(dui)哥本(ben)哈(ha)根“波函(han)數坍(tan)縮”中(zhong)的(de)“意識怪獸(shou)”,在(zai)(zai)(zai)那篇廣(guang)為人(ren)知(zhi)的(de)宣傳(chuan)MWI的(de)論文(wen)中(zhong)所發(fa)展和(he)重提(ti)。Max Tegmark認為宇宙(zhou)有多個,量子(zi)(zi)的(de)不(bu)(bu)確定性被(bei)分配(pei)到各個宇宙(zhou)去,只要(yao)從主觀(guan)視角來看,不(bu)(bu)但一個人(ren)永(yong)遠(yuan)無(wu)法完成自殺(sha),事實(shi)上他(ta)一旦開始存(cun)在(zai)(zai)(zai),就永(yong)遠(yuan)不(bu)(bu)會消失。總存(cun)在(zai)(zai)(zai)著一些量子(zi)(zi)效應,使得一個人(ren)不(bu)(bu)會衰老(lao),而按照MWI,這(zhe)些非(fei)(fei)常低的(de)概率總是對(dui)應于某個實(shi)際(ji)的(de)世界(jie)!
在一(yi)(yi)(yi)套設備里,利用原(yuan)子(zi)衰變(bian)來(lai)控制扣(kou)動一(yi)(yi)(yi)把(ba)槍(qiang)的(de)(de)(de)扳(ban)機,我們就(jiu)可以(yi)觀(guan)測當一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)人被(bei)打死(si)了(如果衰變(bian)-->開槍(qiang))或(huo)者沒(mei)有(you)(沒(mei)有(you)衰變(bian))。他遲早(zao)被(bei)打死(si),因為隨(sui)著原(yuan)子(zi)衰變(bian)概(gai)率的(de)(de)(de)增加,槍(qiang)的(de)(de)(de)扳(ban)機遲早(zao)會(hui)(hui)扣(kou)動。但(dan)對當事(shi)人本(ben)身的(de)(de)(de)角度來(lai)說完(wan)全不是這樣。因為對他唯一(yi)(yi)(yi)有(you)意義的(de)(de)(de)就(jiu)是“那些他活(huo)(huo)著的(de)(de)(de)世界”。永遠(yuan)都(dou)(dou)會(hui)(hui)有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)他活(huo)(huo)在某(mou)(mou)個(ge)(ge)世界。如果平(ping)行宇(yu)(yu)宙(zhou)理論是正確(que)的(de)(de)(de),那么(me)(me)對于某(mou)(mou)人來(lai)說,他無論如何試圖去自殺都(dou)(dou)不會(hui)(hui)死(si)。要(yao)是他拿刀抹脖子(zi),那么(me)(me)因為組成(cheng)刀的(de)(de)(de)是一(yi)(yi)(yi)群符(fu)合波動方程的(de)(de)(de)粒子(zi),所(suo)以(yi)總(zong)有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)非常(chang)非常(chang)小的(de)(de)(de)可能性,以(yi)某(mou)(mou)種方式(shi)絲毫(hao)無損地穿透了該人的(de)(de)(de)脖子(zi),從而保持該人不死(si)!當然這個(ge)(ge)概(gai)率極小極小,但(dan)按照MWI,一(yi)(yi)(yi)切可能發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)都(dou)(dou)實(shi)際發(fa)生(sheng)了,所(suo)以(yi)這個(ge)(ge)現象總(zong)會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)在某(mou)(mou)個(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)!其實(shi)不管換什么(me)(me)方式(shi)自殺都(dou)(dou)一(yi)(yi)(yi)樣,跳(tiao)樓(lou)也好,臥軌也好,上吊也好,總(zong)存(cun)在那么(me)(me)一(yi)(yi)(yi)些宇(yu)(yu)宙(zhou),讓他還活(huo)(huo)著。從該人自身的(de)(de)(de)視角來(lai)看,他怎(zen)么(me)(me)死(si)都(dou)(dou)死(si)不掉(diao)!當然在其他無窮個(ge)(ge)宇(yu)(yu)宙(zhou)里,他的(de)(de)(de)親(qin)朋(peng)好友卻要(yao)為他哀悼了。這實(shi)際上也是薛定諤(e)貓(mao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)真人版。大家知道在貓(mao)實(shi)驗里,如果原(yuan)子(zi)衰變(bian),貓(mao)就(jiu)被(bei)毒死(si),反之則存(cun)活(huo)(huo)。對此,哥本(ben)哈根派的(de)(de)(de)解釋:在我們沒(mei)有(you)觀(guan)測它之前,貓(mao)是“又死(si)又活(huo)(huo)”的(de)(de)(de),而觀(guan)測后貓(mao)的(de)(de)(de)波函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)坍縮(suo),貓(mao)要(yao)么(me)(me)死(si)要(yao)么(me)(me)活(huo)(huo)。MWI則聲(sheng)稱(cheng):每次實(shi)驗必定同時產生(sheng)一(yi)(yi)(yi)只(zhi)(zhi)活(huo)(huo)貓(mao)和(he)一(yi)(yi)(yi)只(zhi)(zhi)死(si)貓(mao),只(zhi)(zhi)不過它們存(cun)在于兩個(ge)(ge)平(ping)行的(de)(de)(de)世界中(zhong)。
這樣一(yi)來,薛定諤的(de)(de)(de)貓(mao)也不必再為死活問(wen)(wen)題困(kun)擾。只(zhi)不過是宇(yu)宙分(fen)裂(lie)成了兩個(ge),一(yi)個(ge)有(you)活貓(mao),一(yi)個(ge)有(you)死貓(mao)罷(ba)了。對于(yu)那個(ge)活貓(mao)的(de)(de)(de)宇(yu)宙,貓(mao)是一(yi)直(zhi)活著的(de)(de)(de),不存在死活疊(die)加的(de)(de)(de)問(wen)(wen)題。對于(yu)死貓(mao)的(de)(de)(de)宇(yu)宙,貓(mao)在分(fen)裂(lie)的(de)(de)(de)那一(yi)刻(ke)就(jiu)實(shi)(shi)實(shi)(shi)在在地死了,不要(yao)等人們打開容(rong)器才“坍縮”,從而蓋棺(guan)定論。
從(cong)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)誕生以(yi)來,已經進行(xing)(xing)(xing)過無數次這樣的(de)(de)(de)分(fen)裂,它的(de)(de)(de)數量以(yi)幾(ji)何(he)級數增長,很(hen)(hen)快趨于無窮。我們(men)處于的(de)(de)(de)這個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)只不過是(shi)(shi)其(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)一個(ge),在(zai)它之外,還(huan)有(you)非常多的(de)(de)(de)其(qi)他(ta)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)。有(you)些和我們(men)很(hen)(hen)接近,那(nei)是(shi)(shi)在(zai)家譜樹上最(zui)近剛剛分(fen)離出來的(de)(de)(de),而(er)那(nei)些從(cong)遙遠的(de)(de)(de)古代就(jiu)同(tong)我們(men)分(fen)道揚鑣(biao)的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)則可能非常不同(tong)。也許在(zai)某(mou)個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong),小(xiao)行(xing)(xing)(xing)星并未撞(zhuang)擊地球,恐龍仍是(shi)(shi)世界主宰。在(zai)某(mou)個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong),埃及艷后(hou)(hou)克(ke)婁帕特(te)拉的(de)(de)(de)鼻子(zi)稍短了一點,沒(mei)(mei)(mei)有(you)叫凱撒和安東尼怦然(ran)心動。那(nei)些反對歷(li)(li)史決定(ding)論的(de)(de)(de)“鼻子(zi)派歷(li)(li)史學家”一定(ding)會(hui)對后(hou)(hou)來的(de)(de)(de)發展大感興趣(qu),看看是(shi)(shi)不是(shi)(shi)真的(de)(de)(de)存在(zai)歷(li)(li)史蝴蝶效應。在(zai)某(mou)個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong),格魯(lu)希沒(mei)(mei)(mei)有(you)在(zai)滑鐵盧(lu)遲到(dao),而(er)希特(te)勒沒(mei)(mei)(mei)有(you)在(zai)敦(dun)刻爾克(ke)前下(xia)達停止進攻的(de)(de)(de)命(ming)令(ling)。而(er)在(zai)更多的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)里,因(yin)為物理常數的(de)(de)(de)不適合,根本就(jiu)沒(mei)(mei)(mei)有(you)生命(ming)和行(xing)(xing)(xing)星的(de)(de)(de)存在(zai)。
似乎這個結論(lun)(lun)是可(ke)以將整個量子力學和相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)(lun)聯系起來(lai),或者說,是用相(xiang)對(dui)(dui)論(lun)(lun)取代了量子力學。
且慢!仔(zi)細考慮一(yi)下:每一(yi)個(ge)電(dian)子(zi)的(de)跳躍,每一(yi)個(ge)光子(zi)的(de)衍射,我在鍵盤上敲打的(de)每一(yi)個(ge)字(zi)符,都可以(yi)創(chuang)(chuang)(chuang)造一(yi)個(ge)宇宙?那么,自大(da)爆炸以(yi)來,究竟有多少(shao)個(ge)宇宙被創(chuang)(chuang)(chuang)造出來了?宇宙的(de)數量每秒鐘都在以(yi)駭人聽聞的(de)速度(du)增長?這個(ge)理論似乎是(shi)要為了解釋(shi)一(yi)個(ge)小小的(de)電(dian)子(zi)的(de)衍射而興(xing)師動眾的(de)創(chuang)(chuang)(chuang)造一(yi)個(ge)龐大(da)的(de)宇宙呀!也沒有任何(he)證據能夠(gou)證明(ming)這個(ge)理論,這個(ge)理論的(de)成(cheng)本(ben)太高了。
量子(zi)(zi)力(li)學作為20世紀(ji)最(zui)有突破的(de)科學成就(jiu)之(zhi)(zhi)一(yi),也是最(zui)具爭議的(de)科學之(zhi)(zhi)一(yi)。“薛定諤的(de)貓”很好的(de)闡述(shu)了這一(yi)現狀(zhuang)。人們不(bu)(bu)(bu)(bu)能接受量子(zi)(zi)力(li)學是因為它的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定性。對于傳統的(de)物(wu)理學來(lai)說(shuo)(shuo),只要找到了事(shi)物(wu)之(zhi)(zhi)間(jian)相關(guan)的(de)聯系,就(jiu)能在每時(shi)每刻(ke)確(que)(que)定,事(shi)物(wu)之(zhi)(zhi)間(jian)相關(guan)的(de)物(wu)理數據,比如(ru)說(shuo)(shuo),物(wu)體(ti)(ti)(ti)運行(xing)(xing)(xing)距離等于物(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)速度(du)乘以物(wu)體(ti)(ti)(ti)運行(xing)(xing)(xing)的(de)時(shi)間(jian),只要知道物(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)速度(du),你每時(shi)每刻(ke)都能計算出(chu)物(wu)體(ti)(ti)(ti)運行(xing)(xing)(xing)了多(duo)遠,然(ran)而海森堡提出(chu)的(de)量子(zi)(zi)不(bu)(bu)(bu)(bu)確(que)(que)定性原(yuan)理使(shi)得(de)你無法(fa)預知一(yi)個微觀粒(li)子(zi)(zi)未來(lai)的(de)狀(zhuang)態(tai)。正如(ru)愛(ai)因斯坦所(suo)說(shuo)(shuo)的(de):上帝不(bu)(bu)(bu)(bu)玩(wan)(wan)骰(tou)子(zi)(zi),但是量子(zi)(zi)力(li)學讓我們不(bu)(bu)(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)相信,上帝似乎是玩(wan)(wan)骰(tou)子(zi)(zi)的(de)。