薛(xue)定(ding)諤(e)(e)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(英文名稱(cheng):Schr?dinger’s Cat)是奧(ao)地(di)利(li)著(zhu)名物理(li)學(xue)家薛(xue)定(ding)諤(e)(e)(Erwin Schr?dinger,1887年8月(yue)12日(ri)~1961年1月(yue)4日(ri))提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)一個(ge)思想實驗(yan),是指將一只(zhi)貓(mao)(mao)(mao)關在裝有(you)(you)少量(liang)(liang)鐳(lei)和(he)氰(qing)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)密閉容器里。鐳(lei)的(de)(de)(de)衰變(bian)存在幾(ji)率,如(ru)果(guo)鐳(lei)發生衰變(bian),會觸發機(ji)關打碎裝有(you)(you)氰(qing)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)瓶子(zi),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)會死;如(ru)果(guo)鐳(lei)不(bu)發生衰變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)存活(huo)。根據量(liang)(liang)子(zi)力學(xue)理(li)論,由于(yu)放射性的(de)(de)(de)鐳(lei)處于(yu)衰變(bian)和(he)沒有(you)(you)衰變(bian)兩種狀(zhuang)態的(de)(de)(de)疊(die)加,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)理(li)應處于(yu)死貓(mao)(mao)(mao)和(he)活(huo)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)疊(die)加狀(zhuang)態。這只(zhi)既(ji)死又(you)(you)活(huo)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)是所謂的(de)(de)(de)“薛(xue)定(ding)諤(e)(e)貓(mao)(mao)(mao)”。但是,不(bu)可能存在既(ji)死又(you)(you)活(huo)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao),則(ze)必須在打開容器后才知道結果(guo)。該實驗(yan)試圖從宏(hong)觀(guan)尺度(du)闡述微觀(guan)尺度(du)的(de)(de)(de)量(liang)(liang)子(zi)疊(die)加原理(li)的(de)(de)(de)問題,巧(qiao)妙地(di)把(ba)微觀(guan)物質在觀(guan)測(ce)后是粒子(zi)還是波的(de)(de)(de)存在形(xing)式(shi)(shi)和(he)宏(hong)觀(guan)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)聯系起來,以此求(qiu)證觀(guan)測(ce)介入時量(liang)(liang)子(zi)的(de)(de)(de)存在形(xing)式(shi)(shi)。隨(sui)著(zhu)量(liang)(liang)子(zi)物理(li)學(xue)的(de)(de)(de)發展,薛(xue)定(ding)諤(e)(e)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)還延伸出(chu)(chu)了(le)平行宇(yu)宙等物理(li)問題和(he)哲學(xue)爭議(yi)。
2023年5月,瑞士蘇黎世聯邦理工(gong)學(xue)院(yuan)科(ke)學(xue)家創建了迄今最重(zhong)“薛定諤(e)的(de)貓”。
“薛(xue)定諤的(de)(de)貓(mao)(mao)”是由奧地利物(wu)理學家薛(xue)定諤于1935年提出的(de)(de)有(you)關貓(mao)(mao)生死疊(die)加(jia)的(de)(de)著名思想實(shi)驗,是把微(wei)觀(guan)領域的(de)(de)量(liang)子(zi)行為擴展到宏觀(guan)世界的(de)(de)推演。這(zhe)里必須(xu)要認識量(liang)子(zi)行為的(de)(de)一個現(xian)象——觀(guan)測(ce)(ce)。微(wei)觀(guan)物(wu)質(zhi)有(you)不同的(de)(de)存在(zai)形式,即粒子(zi)和波。通(tong)常,微(wei)觀(guan)物(wu)質(zhi)以(yi)波的(de)(de)疊(die)加(jia)混沌態存在(zai);一旦觀(guan)測(ce)(ce)后,它們立刻選擇成為粒子(zi)。實(shi)驗是這(zhe)樣的(de)(de),在(zai)一個盒(he)子(zi)里有(you)一只貓(mao)(mao),以(yi)及少量(liang)放射性(xing)物(wu)質(zhi)。之(zhi)后,有(you)50%的(de)(de)概率(lv)放射性(xing)物(wu)質(zhi)將會衰(shuai)(shuai)變并(bing)釋放出毒氣(qi)殺死這(zhe)只貓(mao)(mao),同時(shi)有(you)50%的(de)(de)概率(lv)放射性(xing)物(wu)質(zhi)不會衰(shuai)(shuai)變而(er)貓(mao)(mao)將活下來。
根據經(jing)典物理學,在(zai)(zai)盒子(zi)(zi)里(li)必將發生這兩個(ge)結果(guo)之一(yi)(yi),而外部(bu)觀(guan)測(ce)(ce)者只(zhi)有打開盒子(zi)(zi)才(cai)能知道(dao)里(li)面的(de)結果(guo)。在(zai)(zai)量子(zi)(zi)的(de)世界(jie)(jie)里(li),當盒子(zi)(zi)處(chu)于關閉(bi)狀態,整個(ge)系統(tong)則一(yi)(yi)直保持不確(que)定(ding)性的(de)波態,即貓(mao)生死(si)疊加。貓(mao)到底是死(si)是活(huo)(huo)必須在(zai)(zai)盒子(zi)(zi)打開后(hou),外部(bu)觀(guan)測(ce)(ce)者觀(guan)測(ce)(ce)時,物質以(yi)粒(li)子(zi)(zi)形式表現后(hou)才(cai)能確(que)定(ding)。這項實驗旨在(zai)(zai)論證量子(zi)(zi)力學對微觀(guan)粒(li)子(zi)(zi)世界(jie)(jie)超乎常理的(de)認識和(he)理解,可這使(shi)微觀(guan)不確(que)定(ding)原(yuan)理變成了宏觀(guan)不確(que)定(ding)原(yuan)理,客觀(guan)規律不以(yi)人的(de)意志(zhi)為(wei)轉移,貓(mao)既活(huo)(huo)又死(si)違背了邏(luo)輯(ji)思維。
薛定諤的貓(Schr?dinger's Cat)是關于量子理論的一(yi)個思想實驗。
盡管量(liang)子論(lun)的誕生已經過了一(yi)(yi)(yi)個(ge)世(shi)紀(ji)(ji),其輝煌鼎盛(sheng)與繁榮也過了半(ban)個(ge)世(shi)紀(ji)(ji)。量(liang)子理論(lun)曾經引起的困(kun)惑(huo)(huo)直到21世(shi)紀(ji)(ji)仍困(kun)惑(huo)(huo)著人(ren)們。正如玻爾的名言:“誰要是第(di)一(yi)(yi)(yi)次聽到量(liang)子理論(lun)時沒有(you)(you)發火(huo),那他一(yi)(yi)(yi)定(ding)沒聽懂。”薛定(ding)諤的貓(mao)是諸多量(liang)子困(kun)惑(huo)(huo)中有(you)(you)代表性的一(yi)(yi)(yi)個(ge)。
薛(xue)定諤嘗試著用一個思(si)想實驗來檢驗量子理論隱(yin)含的不確(que)定之(zhi)處。
設(she)想在(zai)(zai)一(yi)(yi)個封閉的(de)(de)匣子(zi)(zi)里,有一(yi)(yi)只(zhi)活貓(mao)及(ji)一(yi)(yi)瓶(ping)毒(du)(du)藥。當(dang)衰變(bian)(bian)(bian)發生時(shi)(shi),藥瓶(ping)被打(da)破(po),貓(mao)將被毒(du)(du)死(si)。按照常(chang)(chang)識(shi),貓(mao)可(ke)能(neng)(neng)死(si)了也可(ke)能(neng)(neng)還活著。毒(du)(du)藥瓶(ping)上有一(yi)(yi)個錘子(zi)(zi),錘子(zi)(zi)由一(yi)(yi)個電子(zi)(zi)開(kai)關控(kong)制,電子(zi)(zi)開(kai)關由放(fang)射(she)性(xing)原(yuan)子(zi)(zi)控(kong)制。如果(guo)原(yuan)子(zi)(zi)核衰變(bian)(bian)(bian),則(ze)放(fang)出阿爾法(fa)粒子(zi)(zi),觸動電子(zi)(zi)開(kai)關,錘子(zi)(zi)落下,砸(za)碎毒(du)(du)藥瓶(ping),釋放(fang)出里面的(de)(de)氰化物(wu)(wu)(wu)氣(qi)體,貓(mao)必死(si)無疑。原(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)衰變(bian)(bian)(bian)是(shi)隨(sui)機事件,物(wu)(wu)(wu)理(li)學家所(suo)(suo)能(neng)(neng)精確(que)知(zhi)道(dao)的(de)(de)只(zhi)是(shi)半(ban)衰期——衰變(bian)(bian)(bian)一(yi)(yi)半(ban)所(suo)(suo)需(xu)要的(de)(de)時(shi)(shi)間。如果(guo)一(yi)(yi)種放(fang)射(she)性(xing)元素的(de)(de)半(ban)衰期是(shi)一(yi)(yi)天(tian),則(ze)過(guo)一(yi)(yi)天(tian),該元素就少了一(yi)(yi)半(ban),再過(guo)一(yi)(yi)天(tian),就少了剩下的(de)(de)一(yi)(yi)半(ban)。物(wu)(wu)(wu)理(li)學家卻(que)無法(fa)知(zhi)道(dao),它(ta)在(zai)(zai)什么時(shi)(shi)候(hou)衰變(bian)(bian)(bian),上午(wu),還是(shi)下午(wu)。當(dang)然,物(wu)(wu)(wu)理(li)學家知(zhi)道(dao)它(ta)在(zai)(zai)上午(wu)或下午(wu)衰變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)幾率——也就是(shi)貓(mao)在(zai)(zai)上午(wu)或者下午(wu)死(si)亡的(de)(de)幾率。如果(guo)我(wo)(wo)們(men)不揭(jie)開(kai)密室的(de)(de)蓋(gai)子(zi)(zi),根據(ju)我(wo)(wo)們(men)在(zai)(zai)日(ri)常(chang)(chang)生活中的(de)(de)經驗,可(ke)以認定,貓(mao)或者死(si),或者活。這是(shi)它(ta)的(de)(de)兩種本征態。如果(guo)我(wo)(wo)們(men)用薛定諤(e)方程來描述(shu)薛定諤(e)貓(mao),則(ze)只(zhi)能(neng)(neng)說,它(ta)處于一(yi)(yi)種活與不活的(de)(de)疊加態。我(wo)(wo)們(men)只(zhi)有在(zai)(zai)揭(jie)開(kai)蓋(gai)子(zi)(zi)的(de)(de)一(yi)(yi)瞬(shun)間,才能(neng)(neng)確(que)切(qie)地知(zhi)道(dao)貓(mao)是(shi)死(si)是(shi)活。此時(shi)(shi),貓(mao)構成的(de)(de)波(bo)函數由疊加態立即收縮到某(mou)一(yi)(yi)個本征態。
量子理(li)論認為(wei),如果沒有揭開蓋子,進(jin)行觀察,我們永遠也不(bu)知道貓是死是活(huo),它將永遠處(chu)于(yu)既死又活(huo)的疊(die)加態,可這使微觀不(bu)確定原理(li)變成了宏觀不(bu)確定原理(li),客觀規律不(bu)以人的意志為(wei)轉移,貓既活(huo)又死違背(bei)了邏輯(ji)思維。
薛定(ding)(ding)諤(e)挖苦說,按照量子力學的解釋,容器中的貓處于(yu)“死(si)-活疊加(jia)態”——既死(si)了(le)又(you)活著。要等(deng)到打開容器看(kan)貓一(yi)眼(yan)才(cai)決定(ding)(ding)其(qi)生(sheng)死(si)。(請注意,不是(shi)發現而是(shi)決定(ding)(ding),僅(jin)僅(jin)看(kan)一(yi)眼(yan)就(jiu)足以致命。)正像哈姆雷特王子(引(yin)用(yong)自莎(sha)士比亞的名(ming)言)所說:“生(sheng)存還是(shi)死(si)亡,這是(shi)一(yi)個問題。”只有當你打開盒子的時候,疊加(jia)態突然結束(在(zai)數(shu)學術語就(jiu)是(shi)“波函數(shu)坍(tan)縮(collapse)”,哈姆雷特王子的猶(you)豫才(cai)終于(yu)結束,我們知道了(le)貓的確定(ding)(ding)態——死(si),或者活。
哥(ge)本哈(ha)根(gen)的(de)(de)幾率詮(quan)釋的(de)(de)優點:只出現一個結(jie)(jie)果(guo)(guo),這與(yu)我們(men)(men)觀測到的(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)相(xiang)符合。有一個大的(de)(de)問(wen)題,它要求波函數突然坍縮(suo),可(ke)物理(li)學中沒有一個公(gong)式能夠描(miao)述這種坍縮(suo)。盡管如此,長期以來物理(li)學家們(men)(men)出于(yu)或(huo)許(xu)實用主義的(de)(de)考(kao)慮,還是接(jie)受了哥(ge)本哈(ha)根(gen)的(de)(de)詮(quan)釋。付(fu)出的(de)(de)代價,違反了薛定諤方程。這就難怪薛定諤一直(zhi)耿耿于(yu)懷(huai)了。
思想實(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)告訴(su)(su)我(wo)們(men):除非進(jin)行觀(guan)(guan)(guan)測,否則一切都(dou)不(bu)(bu)是確(que)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de),可這(zhe)使微(wei)觀(guan)(guan)(guan)不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)(ding)原理(li)(li)變(bian)成(cheng)(cheng)了宏觀(guan)(guan)(guan)不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)(ding)原理(li)(li),客觀(guan)(guan)(guan)規律不(bu)(bu)以人的(de)(de)意志為(wei)轉移,貓既活(huo)又死(si)違背了邏輯(ji)思維。愛(ai)因斯(si)坦和少數非主流派物(wu)理(li)(li)學(xue)家拒絕接受由波爾及其同事(shi)創立的(de)(de)理(li)(li)論結果(guo)。量(liang)子(zi)(zi)力學(xue)告訴(su)(su)我(wo)們(men),存(cun)在(zai)(zai)一個(ge)中間(jian)態(tai),貓既不(bu)(bu)死(si)也(ye)不(bu)(bu)活(huo),直到進(jin)行觀(guan)(guan)(guan)察看(kan)看(kan)發生了什么。愛(ai)因斯(si)坦認為(wei),量(liang)子(zi)(zi)力學(xue)只不(bu)(bu)過是對(dui)原子(zi)(zi)及亞原子(zi)(zi)粒子(zi)(zi)行為(wei)的(de)(de)一個(ge)合理(li)(li)的(de)(de)描述,這(zhe)是一種唯象理(li)(li)論,它本(ben)身不(bu)(bu)是終極真(zhen)理(li)(li)。他(ta)說過一句名言:“上(shang)帝不(bu)(bu)會(hui)擲骰子(zi)(zi)。”他(ta)不(bu)(bu)承認薛定(ding)(ding)(ding)諤的(de)(de)貓的(de)(de)非本(ben)征態(tai)之說,認為(wei)一定(ding)(ding)(ding)有(you)一個(ge)內(nei)在(zai)(zai)的(de)(de)機制組成(cheng)(cheng)了事(shi)物(wu)的(de)(de)真(zhen)實(shi)(shi)本(ben)性(xing)。愛(ai)因斯(si)坦花了數年時(shi)間(jian)企(qi)圖(tu)設(she)計(ji)一個(ge)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)來檢驗(yan)(yan)(yan)這(zhe)種內(nei)在(zai)(zai)真(zhen)實(shi)(shi)性(xing)是否確(que)在(zai)(zai)起作用,但沒(mei)有(you)完(wan)成(cheng)(cheng)這(zhe)種設(she)計(ji)就去(qu)世(shi)了。
哥(ge)本(ben)哈根(gen)詮釋(shi)在很長(chang)的一段時間成了正統的、標準(zhun)的詮釋(shi)。那(nei)只不(bu)死不(bu)活的貓卻總是像惡夢(meng)一樣讓物理學家們不(bu)得安寧。格利賓在《尋(xun)找薛定諤(e)的貓》中想告訴我們,哥(ge)本(ben)哈根(gen)詮釋(shi)在哪兒失敗?以及用什么詮釋(shi)可以替代(dai)它?
1957年,休(xiu)·埃(ai)弗萊特(te)提出的“多世界詮釋(shi)”似乎(hu)為人們帶來了福音,由于(yu)它太(tai)離奇開始沒有(you)人認真對(dui)待(dai)。格利賓認為,多世界詮釋(shi)有(you)許多優點,由此(ci)它可以代替哥本哈根詮釋(shi)。我們下(xia)面簡單介(jie)紹(shao)一下(xia)休(xiu)·埃(ai)弗萊特(te)的多世界詮釋(shi)。
格利(li)賓在書中(zhong)寫(xie)道(dao):“埃弗萊特……指出(chu)兩只(zhi)貓都是真實的(de)。有(you)一(yi)只(zhi)活貓,有(you)一(yi)只(zhi)死貓,它們位(wei)于不(bu)同的(de)世(shi)界中(zhong)。問題并不(bu)在于盒子(zi)中(zhong)的(de)放射(she)性原子(zi)是否(fou)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),而在于它既衰(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(ge)世(shi)界分裂(lie)成它自己(ji)的(de)兩個(ge)版本(ben)。這兩個(ge)版本(ben)在其余的(de)各(ge)個(ge)方面都是全同的(de)。區別(bie)只(zhi)是在于其中(zhong)一(yi)個(ge)版本(ben)中(zhong),原子(zi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)了,貓死了;而在另一(yi)個(ge)版本(ben)中(zhong),原子(zi)沒有(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),貓還活著。”
也就(jiu)是說(shuo),上(shang)面說(shuo)的(de)(de)(de)“原(yuan)(yuan)子(zi)衰變了(le)(le),貓死了(le)(le);原(yuan)(yuan)子(zi)沒(mei)有(you)衰變,貓還活(huo)著”這兩個(ge)世(shi)(shi)界將完全相互獨(du)立地演變下(xia)去,就(jiu)像兩個(ge)平行的(de)(de)(de)世(shi)(shi)界一樣(yang)。格(ge)利賓顯然十(shi)分贊賞(shang)這一詮釋,故他接著說(shuo):“這聽起(qi)來就(jiu)像科(ke)幻小說(shuo),然而(er)……它是基于(yu)無懈(xie)可擊的(de)(de)(de)數學方(fang)程,基于(yu)量(liang)(liang)子(zi)力學樸實的(de)(de)(de)、自洽的(de)(de)(de)、符合邏輯的(de)(de)(de)結果(guo)。”“在量(liang)(liang)子(zi)的(de)(de)(de)多世(shi)(shi)界中,我們通過參與而(er)選擇出自己的(de)(de)(de)道(dao)路。在我們生活(huo)的(de)(de)(de)這個(ge)世(shi)(shi)界上(shang),沒(mei)有(you)隱變量(liang)(liang),上(shang)帝不(bu)會擲骰(tou)子(zi),一切都是真實的(de)(de)(de)。”按格(ge)利賓所說(shuo),愛因斯坦如果(guo)還活(huo)著,他也許會同意并大大地贊揚這一個(ge)“沒(mei)有(you)隱變量(liang)(liang),上(shang)帝不(bu)會擲骰(tou)子(zi)”的(de)(de)(de)理論。
這(zhe)個詮釋(shi)的(de)優點:薛(xue)定諤方(fang)程始終成(cheng)立,波函數從不坍縮,由(you)此它(ta)簡化了基本理論。它(ta)的(de)問題設想(xiang)過于離奇,付出(chu)(chu)的(de)代價是(shi)這(zhe)些平行的(de)世界(jie)全都是(shi)同樣真實的(de)。這(zhe)就難怪有人說(shuo):“在科學史(shi)上,多世界(jie)詮釋(shi)無疑(yi)是(shi)目前所提出(chu)(chu)的(de)最大膽、最野心勃勃的(de)理論。”
1996年5月,美國科羅拉多州博爾德的(de)國家(jia)標準與技術(shu)研究所(NIST)的(de)Monroe等(deng)人(ren)用單個(ge)(ge)鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)做成了“薛(xue)定諤的(de)貓”并拍(pai)下(xia)了快(kuai)照,發現(xian)鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)在(zai)第(di)一(yi)個(ge)(ge)空間位置上處(chu)于(yu)自旋(xuan)(xuan)向上的(de)狀(zhuang)(zhuang)態,而同時(shi)又(you)在(zai)第(di)二個(ge)(ge)空間位置上處(chu)于(yu)自旋(xuan)(xuan)向下(xia)的(de)狀(zhuang)(zhuang)態,而這兩個(ge)(ge)狀(zhuang)(zhuang)態相距80納米之(zhi)遙!(1納米等(deng)于(yu)1毫微(wei)米)——這在(zai)原子(zi)(zi)尺度上是一(yi)個(ge)(ge)巨大(da)的(de)距離(li)。想像這個(ge)(ge)鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)是個(ge)(ge)通靈大(da)師,他在(zai)紐約與喜馬(ma)拉雅同時(shi)現(xian)身(shen),一(yi)個(ge)(ge)他正從摩(mo)天(tian)樓頂往下(xia)跳傘;而另一(yi)個(ge)(ge)他則正爬上雪山之(zhi)巔(dian)!——量子(zi)(zi)的(de)這種“化身(shen)博士(shi)”特點(dian),物理學上稱“量子(zi)(zi)相干性”。
在(zai)(zai)(zai)實驗中,無論是多少(shao)概率存活或者死亡(wang),相對(dui)于觀(guan)測(ce)者來說,在(zai)(zai)(zai)未觀(guan)測(ce)之前,都(dou)存在(zai)(zai)(zai)不確(que)定(ding)性,即(ji)其存在(zai)(zai)(zai)疊(die)加態。但(dan)將(jiang)參考系建立在(zai)(zai)(zai)實驗對(dui)象貓身上,其結果已經確(que)定(ding),是客(ke)觀(guan)存在(zai)(zai)(zai)的,并非以外界觀(guan)測(ce)者是否觀(guan)測(ce)而決定(ding)其真實的結果。
分析(xi)上(shang)述后(hou)得出(chu)思考(kao),貓和外界觀(guan)測(ce)者構(gou)成兩個相對的(de)參(can)考(kao)系,實驗開啟(qi)后(hou),以(yi)貓為(wei)參(can)考(kao)系時(shi),其結果(guo)狀態為(wei)客觀(guan)真(zhen)實確定;而以(yi)外界觀(guan)測(ce)者為(wei)參(can)考(kao)系時(shi),貓存在疊(die)加(jia)態,這種疊(die)加(jia)態不是(shi)客觀(guan)結果(guo),而是(shi)從(cong)未被觀(guan)測(ce)的(de)狀態現象。
為(wei)了更直觀(guan)的理(li)解(jie),將實驗過程視作事(shi)(shi)件,當(dang)所選參考系(xi)不(bu)同時(shi),其(qi)不(bu)能等(deng)同于一個(ge)事(shi)(shi)件。當(dang)選取以(yi)貓為(wei)參考系(xi)時(shi),命名為(wei)A事(shi)(shi)件,A事(shi)(shi)件結束(shu)狀態(tai)即貓參考系(xi)的狀態(tai);當(dang)選取以(yi)外界觀(guan)測(ce)者時(shi),命名為(wei)B事(shi)(shi)件,未觀(guan)測(ce)時(shi),B事(shi)(shi)件尚未結束(shu),其(qi)處于疊(die)加(jia)態(tai)。觀(guan)測(ce)后,B事(shi)(shi)件結束(shu),疊(die)加(jia)態(tai)坍(tan)縮,呈現其(qi)最終狀態(tai)。
埃(ai)爾溫·薛定諤(e)(e)在(zai)20世紀20年代中(zhong)期(qi)創(chuang)立(li)了被稱為(wei)量子(zi)力學(xue)分支中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)方程。后來被稱之為(wei)薛定諤(e)(e)現六光子(zi)薛定諤(e)(e)貓態
方(fang)程(cheng):▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0
量子理論(lun)(lun)是20世紀科(ke)學的(de)(de)(de)(de)重大進展之一,由于量子力學對傳統觀念所帶來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)巨大沖擊,連“量子”的(de)(de)(de)(de)提(ti)出(chu)者在內的(de)(de)(de)(de)科(ke)學家都想(xiang)盡各(ge)種(zhong)辦法拒絕它,或做(zuo)出(chu)各(ge)種(zhong)調和性(xing)的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋(shi)。事(shi)實上,薛定諤就被量子力學的(de)(de)(de)(de)結果弄得心(xin)神不安,他(ta)不喜歡波粒二象性(xing)的(de)(de)(de)(de)二元解(jie)釋(shi)以及波的(de)(de)(de)(de)統計解(jie)釋(shi),試(shi)圖建立一個(ge)只用波來(lai)(lai)解(jie)釋(shi)的(de)(de)(de)(de)理論(lun)(lun)。
美國科學家宣布,他(ta)們(men)成功(gong)讓6個鈹離子系統實現了自(zi)旋方(fang)向完(wan)全相反的宏觀(guan)量(liang)子疊加態,也就(jiu)是量(liang)子力學理論中的“薛定諤貓(mao)”態。
根據量(liang)子(zi)力(li)學(xue)理論,物(wu)質在微觀(guan)(guan)尺度上(shang)存(cun)在兩種完全(quan)相反狀態(tai)并存(cun)的(de)奇特(te)狀況,這被稱為有效的(de)相干疊加態(tai)。由大量(liang)微觀(guan)(guan)粒子(zi)組(zu)成的(de)宏觀(guan)(guan)世界是否也遵循量(liang)子(zi)疊加原(yuan)理?奧地利物(wu)理學(xue)家薛定諤為此在1935年提出著名的(de)“薛定諤貓”佯(yang)謬。
“薛(xue)定諤(e)貓(mao)(mao)(mao)”佯謬假設(she)了這(zhe)樣一(yi)種(zhong)情況,將一(yi)只貓(mao)(mao)(mao)關在(zai)裝有(you)(you)(you)少量鐳(lei)和氰化(hua)物(wu)的(de)(de)密(mi)閉容器(qi)里。鐳(lei)的(de)(de)衰(shuai)變(bian)存(cun)在(zai)幾率,如(ru)果(guo)鐳(lei)發生(sheng)衰(shuai)變(bian),會(hui)觸發機(ji)關打碎(sui)裝有(you)(you)(you)氰化(hua)物(wu)的(de)(de)瓶子,貓(mao)(mao)(mao)就會(hui)死(si)(si);如(ru)果(guo)鐳(lei)不發生(sheng)衰(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就存(cun)活(huo)(huo)。根據量子力學(xue)理論,由于(yu)放射(she)性的(de)(de)鐳(lei)處于(yu)衰(shuai)變(bian)和沒有(you)(you)(you)衰(shuai)變(bian)兩(liang)種(zhong)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)疊加(jia),貓(mao)(mao)(mao)就理應處于(yu)死(si)(si)貓(mao)(mao)(mao)和活(huo)(huo)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)疊加(jia)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)只既死(si)(si)又活(huo)(huo)的(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)就是(shi)所謂(wei)的(de)(de)“薛(xue)定諤(e)貓(mao)(mao)(mao)”。
顯然,既死(si)又活(huo)的貓是(shi)荒謬(miu)的,可這使(shi)微(wei)(wei)觀(guan)(guan)不(bu)(bu)確定(ding)(ding)原理(li)變成(cheng)了宏(hong)觀(guan)(guan)不(bu)(bu)確定(ding)(ding)原理(li),客觀(guan)(guan)規律不(bu)(bu)以人的意志(zhi)為(wei)轉移,貓既活(huo)又死(si)違(wei)背(bei)了邏輯(ji)思維。薛定(ding)(ding)諤想要借此闡(chan)述的物(wu)理(li)問題,宏(hong)觀(guan)(guan)世界是(shi)否也遵從適用于微(wei)(wei)觀(guan)(guan)尺度(du)的量(liang)子疊加(jia)原理(li)。“薛定(ding)(ding)諤貓”佯謬(miu)巧妙地把微(wei)(wei)觀(guan)(guan)放射源和宏(hong)觀(guan)(guan)的貓聯系(xi)起來,旨(zhi)在否定(ding)(ding)宏(hong)觀(guan)(guan)世界存在量(liang)子疊加(jia)態(tai)。然而(er)隨著量(liang)子力學(xue)的發展,科學(xue)家(jia)已(yi)先后通(tong)過各種方案獲得了宏(hong)觀(guan)(guan)量(liang)子疊加(jia)態(tai)。此前,科學(xue)家(jia)最多使(shi)4個(ge)離子或5個(ge)光子達(da)到“薛定(ding)(ding)諤貓”態(tai)。如何使(shi)更多粒(li)子構(gou)成(cheng)的系(xi)統達(da)到這種狀態(tai)并(bing)保存更長時間,已(yi)成(cheng)為(wei)實驗(yan)物(wu)理(li)學(xue)的一大挑戰。
美國國家標(biao)準和技術(shu)研(yan)究(jiu)所的(de)(de)萊布弗里特等人在(zai)最(zui)新一期《自(zi)然》雜志上稱,他們(men)(men)已實現(xian)擁有粒子(zi)較多(duo)而且持續時間最(zui)長(chang)的(de)(de)“薛定(ding)諤貓”態(tai)。實驗中,研(yan)究(jiu)人員將鈹(pi)離(li)子(zi)每隔若干微米“固定(ding)”在(zai)電磁場阱中,然后用激(ji)光使(shi)鈹(pi)離(li)子(zi)冷卻到(dao)接近絕對零度,并分(fen)三(san)步操縱這(zhe)些離(li)子(zi)的(de)(de)運(yun)動。為了讓(rang)盡可(ke)能多(duo)的(de)(de)粒子(zi)在(zai)盡可(ke)能長(chang)的(de)(de)時間里實現(xian)“薛定(ding)諤貓”態(tai),研(yan)究(jiu)人員一方(fang)面提高激(ji)光的(de)(de)冷卻效率,另(ling)一方(fang)面使(shi)電磁場阱盡可(ke)能多(duo)地吸收離(li)子(zi)振(zhen)動發出(chu)的(de)(de)熱量(liang)。最(zui)終,他們(men)(men)使(shi)6個鈹(pi)離(li)子(zi)在(zai)50微秒(miao)內同時順時針自(zi)旋(xuan)和逆時針自(zi)旋(xuan),實現(xian)了兩種(zhong)相反(fan)量(liang)子(zi)態(tai)的(de)(de)等量(liang)疊加糾(jiu)纏,也就是“薛定(ding)諤貓”態(tai)。
奧地利因斯布魯(lu)克大(da)學的(de)(de)研究人員也(ye)在同期《自(zi)然》雜志上報告說,他們在8個離子(zi)的(de)(de)系統中實現了(le)“薛定諤貓”態,維持時(shi)間稍短。
2023年5月,瑞士蘇黎世(shi)聯邦理工學(xue)院科學(xue)家讓一個“體重”為16微克(質量為原子或分子的(de)幾(ji)十億倍)的(de)微小晶體處于兩(liang)個振蕩狀態(tai)的(de)疊加態(tai),創建了迄今(jin)最重“薛定(ding)諤的(de)貓”。
科學家(jia)稱,“薛定諤貓”態不僅具有理論研究意義,也(ye)有實際應用(yong)(yong)的潛(qian)力。比如,多粒子的“薛定諤貓”態系統可(ke)以作為(wei)未來高容錯量(liang)子計算機的核心部件,也(ye)可(ke)以用(yong)(yong)來制造極其靈敏的傳(chuan)感器以及原子鐘、干涉儀等精密(mi)測(ce)量(liang)裝備。
量子派后來(lai)有(you)一個被哄傳得(de)很廣的論調說
“當(dang)我們不(bu)(bu)觀察時(shi)(shi)(shi),月亮是(shi)不(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)”,這稍(shao)稍(shao)偏(pian)離了本意,準確(que)來說,因為月亮也(ye)(ye)(ye)是(shi)由不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)粒(li)子組成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de),所以如果我們轉(zhuan)過頭不(bu)(bu)去看(kan)月亮,那一大堆粒(li)子就開始(shi)按(an)照波(bo)函數(shu)彌散(san)開去。于是(shi)乎(hu),月亮的(de)(de)(de)(de)邊(bian)緣開始(shi)顯得模糊而不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding),它(ta)逐(zhu)漸“融化”,變成(cheng)(cheng)概率波(bo)擴(kuo)散(san)到周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)里去。當(dang)然這么大一個月亮完全融化成(cheng)(cheng)空(kong)間(jian)中的(de)(de)(de)(de)概率是(shi)需(xu)要(yao)很(hen)長很(hen)長時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de),不(bu)(bu)過問(wen)題的(de)(de)(de)(de)實質是(shi):要(yao)是(shi)不(bu)(bu)觀察月亮,它(ta)就從(cong)確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)狀態變成(cheng)(cheng)無數(shu)不(bu)(bu)確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)疊加(jia)。不(bu)(bu)觀察它(ta)時(shi)(shi)(shi),一個確(que)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de),客觀的(de)(de)(de)(de)月亮是(shi)不(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)。但只要(yao)一回(hui)頭,一輪明月便又高懸空(kong)中,似乎(hu)什么事也(ye)(ye)(ye)沒發生過一樣。但其實,量子力學(xue)定(ding)(ding)律將(jiang)月亮這種巨大質量的(de)(de)(de)(de)物體的(de)(de)(de)(de)波(bo)函數(shu)限制在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)區域中,所以即使月亮彌散(san)開去,彌散(san)的(de)(de)(de)(de)程度也(ye)(ye)(ye)不(bu)(bu)是(shi)人眼能(neng)看(kan)出來的(de)(de)(de)(de)。
測(ce)不準原(yuan)理(li)解釋:測(ce)量(liang)(liang)一(yi)個粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)位置和速(su)度(du)(du)(du),其(qi)辦法是將光(guang)照到這粒(li)(li)子(zi)(zi)上,一(yi)部分(fen)光(guang)波(bo)(bo)被此(ci)粒(li)(li)子(zi)(zi)散射開(kai),由(you)此(ci)指明它(ta)的(de)(de)位置。人們不可能將粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)位置確(que)定到到光(guang)的(de)(de)兩(liang)個波(bo)(bo)峰之間(jian)距離更小(xiao)的(de)(de)程度(du)(du)(du),故必須用短波(bo)(bo)長的(de)(de)光(guang)來測(ce)量(liang)(liang),至少要用一(yi)個光(guang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)。這量(liang)(liang)子(zi)(zi)會擾動(dong)這粒(li)(li)子(zi)(zi),并改變粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)速(su)度(du)(du)(du),而且位置測(ce)量(liang)(liang)得(de)越(yue)(yue)(yue)(yue)準確(que)所需的(de)(de)波(bo)(bo)長就越(yue)(yue)(yue)(yue)短,單(dan)獨量(liang)(liang)子(zi)(zi)的(de)(de)能量(liang)(liang)就越(yue)(yue)(yue)(yue)大,粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)速(su)度(du)(du)(du)就被擾動(dong)得(de)越(yue)(yue)(yue)(yue)厲害。你對粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)位置測(ce)量(liang)(liang)得(de)越(yue)(yue)(yue)(yue)準確(que),對速(su)度(du)(du)(du)的(de)(de)測(ce)量(liang)(liang)就越(yue)(yue)(yue)(yue)不準確(que)。(月亮不觀(guan)測(ce)時不是不存在,量(liang)(liang)子(zi)(zi)態在觀(guan)測(ce)時由(you)于(yu)觀(guan)測(ce)力的(de)(de)相互(hu)作用而使(shi)波(bo)(bo)函數坍塌為確(que)定值,微觀(guan)粒(li)(li)子(zi)(zi)整體呈現規律性,宏觀(guan)尺度(du)(du)(du)下觀(guan)測(ce)力幾乎對其(qi)不影響。)(參考資料:史蒂(di)芬(fen).霍金所著《時間(jian)簡史》)
不(bu)能不(bu)承認,這(zhe)聽起(qi)來很有強烈的(de)主觀唯心(xin)論(lun)的(de)味道(dao),它其實和我(wo)(wo)們(men)通(tong)常理解的(de)那種(zhong)哲學理論(lun)有一定區別(bie),不(bu)過講到(dao)這(zhe)里,許多人大概(gai)都(dou)會(hui)自然而(er)然地(di)(di)想起(qi)貝克(ke)萊(lai)(George Berkeley)主教(jiao)的(de)那句(ju)名言(yan):“存在(zai)(zai)就是(shi)被感(gan)知”(拉(la)丁文:Esse Est Percipi)。這(zhe)句(ju)話(hua)要(yao)是(shi)稍微改一改講成“存在(zai)(zai)就是(shi)被測量”,那就和哥本哈根派(pai)的(de)意思差不(bu)離(li)了(le)。貝克(ke)萊(lai)在(zai)(zai)哲學史(shi)上(shang)(shang)的(de)地(di)(di)位無疑是(shi)重要(yao)的(de),人們(men)通(tong)常樂于(yu)批判他,我(wo)(wo)們(men)的(de)哥本哈根派(pai)是(shi)否比他走得更遠呢(ni)?好歹(dai)貝克(ke)萊(lai)還認為事物是(shi)連續(xu)客觀地(di)(di)存在(zai)(zai)的(de),因為總有“上(shang)(shang)帝”在(zai)(zai)不(bu)停(ting)地(di)(di)看著一切。而(er)量子論(lun)?“陛下,我(wo)(wo)不(bu)需要(yao)上(shang)(shang)帝這(zhe)個假設”。
與(yu)貝(bei)克萊(lai)互相輝(hui)映的東方代表大(da)概要算(suan)王陽明(ming)。他在(zai)(zai)《傳(chuan)習錄·下》中也說過一句有名的話:“你未看(kan)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)時,此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)與(yu)汝同(tong)歸于寂(ji);你來看(kan)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)時,則(ze)(ze)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)顏色一時明(ming)白(bai)起來……”如果王陽明(ming)懂量子論,他多半會說:“你未觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)時,此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)并未實在(zai)(zai)地存在(zai)(zai),按波函數而歸于寂(ji);你來觀(guan)測(ce)(ce)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)時,則(ze)(ze)此(ci)(ci)花(hua)(hua)(hua)波函數發生(sheng)坍縮,它的顏色一時變成明(ming)白(bai)的實在(zai)(zai)……”測(ce)(ce)量即是理,測(ce)(ce)量外無理。
究竟是(shi)必然(ran)還(huan)是(shi)偶(ou)然(ran)決(jue)定了宇宙的命運?或者(zhe)說(shuo):‘上帝’玩(wan)骰子(zi)嗎(ma)?這個是(shi)量子(zi)力學(xue)和(he)相對論(lun)(lun)最大的爭議。量子(zi)力學(xue)主張,世(shi)界是(shi)由(you)不確定的、隨機的事件(jian)決(jue)定,這個不確定(后(hou)者(zhe)叫波(bo)動)其(qi)實就是(shi)辯證法主張的矛(mao)盾運作;而相對論(lun)(lun)則認(ren)為,世(shi)界應(ying)該是(shi)由(you)固定的、機械(xie)的規(gui)律統治,任(ren)何(he)看(kan)似偶(ou)然(ran)的事件(jian)背后(hou),其(qi)實都有必然(ran)在支撐。
關(guan)于薛定諤的(de)(de)(de)貓(mao),許多(duo)非主(zhu)流科(ke)學家(jia)是持懷(huai)疑態度(du)的(de)(de)(de),他們認(ren)為:這個(ge)(ge)(ge)原因是由“平行宇宙”(MWI)造成的(de)(de)(de),即:當我(wo)們向盒(he)子里(li)看時(shi),整個(ge)(ge)(ge)世界分(fen)裂成它自(zi)(zi)己(ji)的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)(ge)版本(ben)。這兩個(ge)(ge)(ge)版本(ben)在(zai)其余的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)(ge)(ge)方面都(dou)是全同的(de)(de)(de)。區別只是在(zai)于其中(zhong)(zhong)一個(ge)(ge)(ge)版本(ben)中(zhong)(zhong),原子衰(shuai)變(bian)了,貓(mao)死了;而在(zai)另一個(ge)(ge)(ge)版本(ben)中(zhong)(zhong),原子沒(mei)有衰(shuai)變(bian),貓(mao)還活著(zhu)。在(zai)量(liang)子的(de)(de)(de)多(duo)世界中(zhong)(zhong),我(wo)們通(tong)過參(can)與而選擇(ze)出自(zi)(zi)己(ji)的(de)(de)(de)道路(lu)。在(zai)我(wo)們生活的(de)(de)(de)這個(ge)(ge)(ge)世界上(shang),沒(mei)有隱變(bian)量(liang),上(shang)帝不會擲骰子,一切都(dou)是真實(shi)的(de)(de)(de)。這個(ge)(ge)(ge)觀點還有更駭人聽聞的(de)(de)(de)假設:量(liang)子自(zi)(zi)殺。
在量(liang)(liang)子(zi)力學(xue)里(li),量(liang)(liang)子(zi)自殺是想法實(shi)驗,這(zhe)令人毛骨悚然和啼笑皆非(fei)的(de)實(shi)驗在80年代末(mo)由Hans Moravec,Bruno Marchal等(deng)人提出(chu),而(er)又在1998年為宇宙學(xue)家Max Tegmark針對哥本(ben)哈根“波函數坍(tan)縮(suo)”中的(de)“意識怪獸”,在那篇廣為人知的(de)宣傳MWI的(de)論文中所發展和重提。Max Tegmark認為宇宙有多個(ge)(ge),量(liang)(liang)子(zi)的(de)不(bu)確定性被分配到(dao)各個(ge)(ge)宇宙去,只要(yao)從主觀視角來看,不(bu)但一個(ge)(ge)人永遠(yuan)無(wu)法完成自殺,事(shi)實(shi)上他一旦開(kai)始存在,就永遠(yuan)不(bu)會消失。總存在著一些量(liang)(liang)子(zi)效應,使得一個(ge)(ge)人不(bu)會衰老(lao),而(er)按照MWI,這(zhe)些非(fei)常低的(de)概(gai)率總是對應于(yu)某個(ge)(ge)實(shi)際的(de)世界!
在一(yi)套設備里,利用原子衰(shuai)(shuai)變來控制扣(kou)動一(yi)把(ba)槍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)扳機,我們(men)就(jiu)可以觀(guan)(guan)測當(dang)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)人(ren)(ren)被(bei)打(da)死(si)(si)(si)了(le)(如(ru)果衰(shuai)(shuai)變-->開槍)或者沒(mei)有(you)(沒(mei)有(you)衰(shuai)(shuai)變)。他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)遲(chi)早(zao)被(bei)打(da)死(si)(si)(si),因為隨著(zhu)原子衰(shuai)(shuai)變概(gai)率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia),槍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)扳機遲(chi)早(zao)會(hui)(hui)扣(kou)動。但(dan)對(dui)當(dang)事人(ren)(ren)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)度來說(shuo)完全不(bu)是(shi)(shi)這(zhe)樣(yang)。因為對(dui)他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)唯一(yi)有(you)意(yi)義(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)(shi)“那些(xie)他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)活(huo)著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)世界”。永遠都(dou)會(hui)(hui)有(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)活(huo)在某(mou)(mou)個(ge)(ge)(ge)(ge)世界。如(ru)果平行宇(yu)宙(zhou)理論(lun)是(shi)(shi)正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),那么(me)(me)(me)對(dui)于某(mou)(mou)人(ren)(ren)來說(shuo),他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)無論(lun)如(ru)何試圖去自(zi)殺(sha)(sha)都(dou)不(bu)會(hui)(hui)死(si)(si)(si)。要(yao)(yao)(yao)是(shi)(shi)他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)拿刀(dao)抹(mo)脖子,那么(me)(me)(me)因為組成刀(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)一(yi)群符合波(bo)動方(fang)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒(li)子,所(suo)(suo)以總有(you)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)非常非常小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)性,以某(mou)(mou)種方(fang)式(shi)(shi)絲毫無損地穿透了(le)該(gai)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脖子,從而保持該(gai)人(ren)(ren)不(bu)死(si)(si)(si)!當(dang)然(ran)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)概(gai)率極小(xiao)極小(xiao),但(dan)按照(zhao)MWI,一(yi)切可能(neng)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)都(dou)實際(ji)發(fa)生(sheng)(sheng)了(le),所(suo)(suo)以這(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)現象總會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)在某(mou)(mou)個(ge)(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)!其實不(bu)管換什么(me)(me)(me)方(fang)式(shi)(shi)自(zi)殺(sha)(sha)都(dou)一(yi)樣(yang),跳(tiao)樓(lou)也好(hao),臥(wo)軌也好(hao),上吊也好(hao),總存(cun)在那么(me)(me)(me)一(yi)些(xie)宇(yu)宙(zhou),讓他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)還活(huo)著(zhu)。從該(gai)人(ren)(ren)自(zi)身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視角(jiao)來看,他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)怎么(me)(me)(me)死(si)(si)(si)都(dou)死(si)(si)(si)不(bu)掉!當(dang)然(ran)在其他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)無窮(qiong)個(ge)(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)里,他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)親朋好(hao)友卻要(yao)(yao)(yao)為他(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)哀悼了(le)。這(zhe)實際(ji)上也是(shi)(shi)薛定諤貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)真人(ren)(ren)版。大家知(zhi)道在貓(mao)(mao)實驗里,如(ru)果原子衰(shuai)(shuai)變,貓(mao)(mao)就(jiu)被(bei)毒死(si)(si)(si),反之則存(cun)活(huo)。對(dui)此,哥本哈根(gen)派的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解釋(shi):在我們(men)沒(mei)有(you)觀(guan)(guan)測它(ta)之前,貓(mao)(mao)是(shi)(shi)“又死(si)(si)(si)又活(huo)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de),而觀(guan)(guan)測后貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)函數發(fa)生(sheng)(sheng)坍縮(suo),貓(mao)(mao)要(yao)(yao)(yao)么(me)(me)(me)死(si)(si)(si)要(yao)(yao)(yao)么(me)(me)(me)活(huo)。MWI則聲(sheng)稱:每次實驗必定同時產生(sheng)(sheng)一(yi)只活(huo)貓(mao)(mao)和一(yi)只死(si)(si)(si)貓(mao)(mao),只不(bu)過它(ta)們(men)存(cun)在于兩個(ge)(ge)(ge)(ge)平行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)世界中。
這(zhe)樣一(yi)來(lai),薛定諤的(de)(de)貓也不必再(zai)為(wei)死(si)活(huo)(huo)問題困擾。只不過(guo)是宇(yu)宙(zhou)分裂成(cheng)了兩個,一(yi)個有活(huo)(huo)貓,一(yi)個有死(si)貓罷了。對于那個活(huo)(huo)貓的(de)(de)宇(yu)宙(zhou),貓是一(yi)直活(huo)(huo)著的(de)(de),不存在死(si)活(huo)(huo)疊加的(de)(de)問題。對于死(si)貓的(de)(de)宇(yu)宙(zhou),貓在分裂的(de)(de)那一(yi)刻就實實在在地(di)死(si)了,不要(yao)等人們打開容器才“坍縮(suo)”,從而蓋(gai)棺定論。
從宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)誕(dan)生以(yi)來,已經進行(xing)過(guo)無數(shu)(shu)次(ci)這樣的(de)分(fen)裂(lie),它(ta)(ta)的(de)數(shu)(shu)量以(yi)幾何級數(shu)(shu)增長,很快趨于無窮(qiong)。我(wo)們處于的(de)這個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)只(zhi)不過(guo)是(shi)(shi)其中(zhong)的(de)一(yi)個(ge),在(zai)(zai)它(ta)(ta)之(zhi)外,還(huan)有(you)非(fei)常多(duo)的(de)其他的(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)。有(you)些(xie)和(he)我(wo)們很接近,那是(shi)(shi)在(zai)(zai)家譜樹上最近剛(gang)剛(gang)分(fen)離出(chu)來的(de),而那些(xie)從遙遠(yuan)的(de)古代就同我(wo)們分(fen)道揚鑣的(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)則可能非(fei)常不同。也許(xu)在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)中(zhong),小行(xing)星(xing)并未撞(zhuang)擊地球,恐(kong)龍仍是(shi)(shi)世界主宰。在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)中(zhong),埃及(ji)艷后克婁帕(pa)特拉的(de)鼻子稍短了一(yi)點,沒(mei)有(you)叫凱撒(sa)和(he)安東尼怦然心動。那些(xie)反對歷(li)史決(jue)定論的(de)“鼻子派歷(li)史學(xue)家”一(yi)定會對后來的(de)發展大感興趣,看看是(shi)(shi)不是(shi)(shi)真的(de)存在(zai)(zai)歷(li)史蝴(hu)蝶(die)效應。在(zai)(zai)某個(ge)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)中(zhong),格魯希(xi)沒(mei)有(you)在(zai)(zai)滑(hua)鐵盧遲到,而希(xi)特勒沒(mei)有(you)在(zai)(zai)敦刻(ke)爾克前下達停止進攻的(de)命令(ling)。而在(zai)(zai)更(geng)多(duo)的(de)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)里(li),因為物理常數(shu)(shu)的(de)不適合(he),根本(ben)就沒(mei)有(you)生命和(he)行(xing)星(xing)的(de)存在(zai)(zai)。
似乎這(zhe)個結(jie)論是可以將整個量子力(li)學和相(xiang)對論聯系起來,或者說,是用(yong)相(xiang)對論取代了量子力(li)學。
且慢(man)!仔細考慮一(yi)(yi)下:每(mei)(mei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)電子的(de)(de)(de)跳(tiao)躍,每(mei)(mei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)光子的(de)(de)(de)衍(yan)射,我在鍵盤上敲打的(de)(de)(de)每(mei)(mei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)字符(fu),都可以(yi)創(chuang)(chuang)造(zao)(zao)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)?那么,自大爆炸(zha)以(yi)來,究(jiu)竟有(you)(you)多少個(ge)(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)被(bei)創(chuang)(chuang)造(zao)(zao)出來了(le)?宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)數量每(mei)(mei)秒鐘都在以(yi)駭人聽(ting)聞的(de)(de)(de)速(su)度增(zeng)長(chang)?這(zhe)個(ge)(ge)(ge)理(li)(li)論似乎(hu)是(shi)要為了(le)解釋一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)小小的(de)(de)(de)電子的(de)(de)(de)衍(yan)射而興師動眾的(de)(de)(de)創(chuang)(chuang)造(zao)(zao)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)龐大的(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)呀!也沒有(you)(you)任何(he)證據能夠(gou)證明這(zhe)個(ge)(ge)(ge)理(li)(li)論,這(zhe)個(ge)(ge)(ge)理(li)(li)論的(de)(de)(de)成本太高了(le)。
量子(zi)力(li)學(xue)作為20世紀(ji)最(zui)有突破(po)的(de)(de)科(ke)學(xue)成就之(zhi)一,也是最(zui)具爭議的(de)(de)科(ke)學(xue)之(zhi)一。“薛定(ding)(ding)諤的(de)(de)貓”很好(hao)的(de)(de)闡述(shu)了(le)這一現狀。人們不(bu)能(neng)接受量子(zi)力(li)學(xue)是因為它的(de)(de)不(bu)確(que)定(ding)(ding)性。對于傳統(tong)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理學(xue)來說,只要(yao)找到了(le)事物(wu)(wu)(wu)(wu)之(zhi)間(jian)(jian)相(xiang)關的(de)(de)聯系(xi),就能(neng)在(zai)每時(shi)每刻確(que)定(ding)(ding),事物(wu)(wu)(wu)(wu)之(zhi)間(jian)(jian)相(xiang)關的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理數(shu)據,比如說,物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)運行距離等(deng)于物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)速(su)度乘(cheng)以物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)運行的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian),只要(yao)知道物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)速(su)度,你每時(shi)每刻都能(neng)計算出(chu)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)運行了(le)多遠(yuan),然(ran)而海(hai)森堡提(ti)出(chu)的(de)(de)量子(zi)不(bu)確(que)定(ding)(ding)性原理使得你無(wu)法預知一個微(wei)觀粒子(zi)未來的(de)(de)狀態。正(zheng)如愛因斯坦(tan)所說的(de)(de):上帝不(bu)玩骰(tou)(tou)子(zi),但是量子(zi)力(li)學(xue)讓我(wo)們不(bu)得不(bu)相(xiang)信(xin),上帝似乎是玩骰(tou)(tou)子(zi)的(de)(de)。