薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)(英(ying)文名稱:Schr?dinger’s Cat)是(shi)(shi)奧地利著(zhu)名物(wu)(wu)(wu)理(li)學(xue)家薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)(Erwin Schr?dinger,1887年(nian)8月12日~1961年(nian)1月4日)提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)一個思想實驗(yan),是(shi)(shi)指將(jiang)一只(zhi)貓(mao)(mao)(mao)關在(zai)裝(zhuang)有(you)少量鐳(lei)和氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)密閉(bi)容器里。鐳(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)存(cun)在(zai)幾率(lv),如(ru)果鐳(lei)發生衰(shuai)(shuai)變(bian),會觸發機關打碎裝(zhuang)有(you)氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)瓶子(zi),貓(mao)(mao)(mao)就會死(si)(si)(si)(si);如(ru)果鐳(lei)不發生衰(shuai)(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就存(cun)活。根(gen)據量子(zi)力學(xue)理(li)論(lun),由于放射(she)性的(de)(de)(de)(de)(de)鐳(lei)處于衰(shuai)(shuai)變(bian)和沒(mei)有(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)兩種(zhong)狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)疊加,貓(mao)(mao)(mao)就理(li)應處于死(si)(si)(si)(si)貓(mao)(mao)(mao)和活貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)(de)(de)疊加狀態(tai)。這(zhe)只(zhi)既死(si)(si)(si)(si)又活的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)就是(shi)(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)(de)“薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)(mao)(mao)”。但是(shi)(shi),不可能存(cun)在(zai)既死(si)(si)(si)(si)又活的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao),則必須在(zai)打開容器后才知道結果。該(gai)實驗(yan)試(shi)圖從(cong)宏觀(guan)(guan)(guan)(guan)尺度闡(chan)述微觀(guan)(guan)(guan)(guan)尺度的(de)(de)(de)(de)(de)量子(zi)疊加原理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)問題,巧妙地把微觀(guan)(guan)(guan)(guan)物(wu)(wu)(wu)質在(zai)觀(guan)(guan)(guan)(guan)測后是(shi)(shi)粒子(zi)還是(shi)(shi)波的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)形式(shi)和宏觀(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)聯系起來,以此求(qiu)證觀(guan)(guan)(guan)(guan)測介入(ru)時(shi)量子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)形式(shi)。隨(sui)著(zhu)量子(zi)物(wu)(wu)(wu)理(li)學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)發展,薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)的(de)(de)(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)還延伸(shen)出了(le)平行宇宙等物(wu)(wu)(wu)理(li)問題和哲學(xue)爭議。
2023年(nian)5月,瑞士蘇黎世聯(lian)邦理工學院(yuan)科(ke)學家創建了迄今最(zui)重“薛定(ding)諤的(de)貓”。
“薛(xue)定(ding)諤的(de)(de)(de)貓”是由奧地利物(wu)(wu)理學家(jia)薛(xue)定(ding)諤于(yu)1935年提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)有關貓生死疊加的(de)(de)(de)著名思(si)想實(shi)驗(yan),是把微觀(guan)(guan)領域的(de)(de)(de)量子(zi)行為(wei)(wei)擴展到宏(hong)觀(guan)(guan)世界的(de)(de)(de)推演。這里必須(xu)要(yao)認(ren)識(shi)量子(zi)行為(wei)(wei)的(de)(de)(de)一(yi)個現象——觀(guan)(guan)測(ce)。微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)質(zhi)有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)形式(shi),即粒子(zi)和波(bo)。通(tong)常,微觀(guan)(guan)物(wu)(wu)質(zhi)以波(bo)的(de)(de)(de)疊加混沌態存(cun)在(zai);一(yi)旦觀(guan)(guan)測(ce)后,它們立刻選擇(ze)成為(wei)(wei)粒子(zi)。實(shi)驗(yan)是這樣(yang)的(de)(de)(de),在(zai)一(yi)個盒子(zi)里有一(yi)只貓,以及少(shao)量放(fang)射性(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)。之(zhi)后,有50%的(de)(de)(de)概(gai)率(lv)放(fang)射性(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)將(jiang)會衰(shuai)變(bian)并釋(shi)放(fang)出(chu)(chu)毒氣殺死這只貓,同(tong)時有50%的(de)(de)(de)概(gai)率(lv)放(fang)射性(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)不(bu)會衰(shuai)變(bian)而貓將(jiang)活(huo)下來。
根據經典物理學,在(zai)(zai)盒(he)子(zi)(zi)(zi)里(li)必(bi)將發生這(zhe)兩(liang)個結(jie)果之一(yi)(yi),而外部觀(guan)(guan)測(ce)者只有(you)打開(kai)盒(he)子(zi)(zi)(zi)才(cai)能(neng)知道里(li)面的結(jie)果。在(zai)(zai)量子(zi)(zi)(zi)的世界里(li),當盒(he)子(zi)(zi)(zi)處于(yu)關(guan)閉狀態,整(zheng)個系統(tong)則一(yi)(yi)直(zhi)保持不確定(ding)性的波態,即貓(mao)(mao)生死(si)疊加。貓(mao)(mao)到底是死(si)是活必(bi)須在(zai)(zai)盒(he)子(zi)(zi)(zi)打開(kai)后,外部觀(guan)(guan)測(ce)者觀(guan)(guan)測(ce)時,物質以粒子(zi)(zi)(zi)形(xing)式表現后才(cai)能(neng)確定(ding)。這(zhe)項實(shi)驗旨在(zai)(zai)論證(zheng)量子(zi)(zi)(zi)力(li)學對微觀(guan)(guan)粒子(zi)(zi)(zi)世界超(chao)乎常理的認識和理解,可(ke)這(zhe)使(shi)微觀(guan)(guan)不確定(ding)原理變成(cheng)了宏觀(guan)(guan)不確定(ding)原理,客觀(guan)(guan)規(gui)律不以人的意志為轉移,貓(mao)(mao)既活又(you)死(si)違(wei)背了邏(luo)輯思維。
薛(xue)定(ding)諤的(de)貓(Schr?dinger's Cat)是關(guan)于量子理論(lun)的(de)一個思想實驗(yan)。
盡管量(liang)子論(lun)的(de)(de)誕生已經過(guo)了一(yi)(yi)個(ge)世(shi)紀,其輝煌鼎盛(sheng)與(yu)繁(fan)榮也過(guo)了半個(ge)世(shi)紀。量(liang)子理論(lun)曾經引起的(de)(de)困(kun)惑(huo)直到21世(shi)紀仍困(kun)惑(huo)著人們(men)。正(zheng)如玻(bo)爾的(de)(de)名(ming)言:“誰(shui)要是(shi)第一(yi)(yi)次聽到量(liang)子理論(lun)時(shi)沒(mei)有發火,那他(ta)一(yi)(yi)定(ding)沒(mei)聽懂。”薛定(ding)諤的(de)(de)貓是(shi)諸多量(liang)子困(kun)惑(huo)中有代表性(xing)的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)。
薛定(ding)諤嘗試著用(yong)一個思(si)想實驗來檢驗量(liang)子理(li)論隱含(han)的不確定(ding)之處。
設(she)想在(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)封(feng)閉的(de)匣(xia)子(zi)里,有一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)只活(huo)(huo)貓(mao)(mao)及一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)瓶毒(du)(du)藥。當衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)發生時(shi),藥瓶被打破,貓(mao)(mao)將被毒(du)(du)死(si)(si)(si)。按(an)照(zhao)常識,貓(mao)(mao)可(ke)(ke)能(neng)死(si)(si)(si)了也可(ke)(ke)能(neng)還活(huo)(huo)著。毒(du)(du)藥瓶上有一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)錘(chui)(chui)子(zi),錘(chui)(chui)子(zi)由(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電子(zi)開(kai)關(guan)控制,電子(zi)開(kai)關(guan)由(you)放(fang)射(she)性原(yuan)子(zi)控制。如(ru)果(guo)原(yuan)子(zi)核衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),則放(fang)出阿爾(er)法(fa)粒子(zi),觸動電子(zi)開(kai)關(guan),錘(chui)(chui)子(zi)落下(xia)(xia),砸(za)碎毒(du)(du)藥瓶,釋放(fang)出里面的(de)氰化(hua)物氣(qi)體,貓(mao)(mao)必死(si)(si)(si)無疑。原(yuan)子(zi)核的(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)是(shi)隨機事(shi)件,物理學(xue)家所能(neng)精確知(zhi)道(dao)的(de)只是(shi)半(ban)衰(shuai)(shuai)期——衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)所需要(yao)的(de)時(shi)間。如(ru)果(guo)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)放(fang)射(she)性元素的(de)半(ban)衰(shuai)(shuai)期是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),則過(guo)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),該元素就少了一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban),再過(guo)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)天(tian),就少了剩下(xia)(xia)的(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)半(ban)。物理學(xue)家卻無法(fa)知(zhi)道(dao),它(ta)在(zai)什么時(shi)候衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian),上午(wu)(wu),還是(shi)下(xia)(xia)午(wu)(wu)。當然,物理學(xue)家知(zhi)道(dao)它(ta)在(zai)上午(wu)(wu)或下(xia)(xia)午(wu)(wu)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)的(de)幾(ji)率——也就是(shi)貓(mao)(mao)在(zai)上午(wu)(wu)或者(zhe)(zhe)下(xia)(xia)午(wu)(wu)死(si)(si)(si)亡的(de)幾(ji)率。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)(men)(men)不(bu)揭(jie)開(kai)密(mi)室的(de)蓋子(zi),根據我(wo)們(men)(men)(men)在(zai)日常生活(huo)(huo)中(zhong)的(de)經驗,可(ke)(ke)以認定,貓(mao)(mao)或者(zhe)(zhe)死(si)(si)(si),或者(zhe)(zhe)活(huo)(huo)。這是(shi)它(ta)的(de)兩種(zhong)本(ben)征態(tai)(tai)。如(ru)果(guo)我(wo)們(men)(men)(men)用(yong)薛(xue)定諤方程(cheng)來(lai)描(miao)述薛(xue)定諤貓(mao)(mao),則只能(neng)說,它(ta)處于一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)活(huo)(huo)與(yu)不(bu)活(huo)(huo)的(de)疊加態(tai)(tai)。我(wo)們(men)(men)(men)只有在(zai)揭(jie)開(kai)蓋子(zi)的(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)瞬間,才能(neng)確切地知(zhi)道(dao)貓(mao)(mao)是(shi)死(si)(si)(si)是(shi)活(huo)(huo)。此時(shi),貓(mao)(mao)構成的(de)波函數(shu)由(you)疊加態(tai)(tai)立即收縮到某(mou)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)本(ben)征態(tai)(tai)。
量子理(li)論認為,如果沒有揭開蓋子,進(jin)行觀(guan)(guan)察,我們永遠也不知道貓是(shi)死是(shi)活,它將永遠處于既死又活的疊(die)加態(tai),可這使微觀(guan)(guan)不確(que)定(ding)原理(li)變成了(le)宏觀(guan)(guan)不確(que)定(ding)原理(li),客觀(guan)(guan)規律不以(yi)人的意志為轉移,貓既活又死違(wei)背了(le)邏輯思維(wei)。
薛定諤挖苦說(shuo)(shuo),按照(zhao)量子(zi)(zi)力學(xue)(xue)的解(jie)釋,容器中的貓(mao)處于“死(si)-活(huo)疊加態”——既死(si)了又活(huo)著。要等到(dao)打開(kai)容器看(kan)貓(mao)一(yi)眼才(cai)決定其生死(si)。(請注意,不是(shi)發現而是(shi)決定,僅僅看(kan)一(yi)眼就(jiu)足以致(zhi)命。)正像(xiang)哈(ha)姆雷特王子(zi)(zi)(引(yin)用(yong)自莎(sha)士比亞的名言)所說(shuo)(shuo):“生存(cun)還是(shi)死(si)亡(wang),這是(shi)一(yi)個問題。”只有當你打開(kai)盒子(zi)(zi)的時候,疊加態突然(ran)結(jie)束(在數學(xue)(xue)術語(yu)就(jiu)是(shi)“波函數坍(tan)縮(suo)(collapse)”,哈(ha)姆雷特王子(zi)(zi)的猶(you)豫才(cai)終于結(jie)束,我們(men)知(zhi)道(dao)了貓(mao)的確定態——死(si),或者活(huo)。
哥本(ben)哈根的(de)(de)幾率詮(quan)釋(shi)的(de)(de)優點:只出(chu)現(xian)一個(ge)結果,這(zhe)與我們觀測(ce)到的(de)(de)結果相符合。有一個(ge)大的(de)(de)問題,它要(yao)求波函(han)數突然坍縮(suo),可物理學中沒有一個(ge)公式能夠描述這(zhe)種坍縮(suo)。盡(jin)管如(ru)此,長期以來物理學家們出(chu)于(yu)或(huo)許實用主義的(de)(de)考慮,還(huan)是接受了哥本(ben)哈根的(de)(de)詮(quan)釋(shi)。付出(chu)的(de)(de)代價,違反了薛(xue)定諤方程。這(zhe)就難怪薛(xue)定諤一直耿耿于(yu)懷了。
思(si)想實驗告訴(su)我(wo)(wo)們:除非(fei)進(jin)行觀(guan)測,否則一切都(dou)不是確定(ding)的(de)(de)(de),可這(zhe)(zhe)使微觀(guan)不確定(ding)原(yuan)理(li)(li)變成(cheng)了宏觀(guan)不確定(ding)原(yuan)理(li)(li),客觀(guan)規律不以(yi)人的(de)(de)(de)意志(zhi)為轉(zhuan)移,貓既(ji)活又死(si)違背了邏輯思(si)維。愛(ai)因(yin)斯(si)坦和少數(shu)非(fei)主流(liu)派物理(li)(li)學家拒絕接受由波爾(er)及(ji)其同(tong)事創立的(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)結果。量子(zi)(zi)力(li)(li)學告訴(su)我(wo)(wo)們,存在(zai)(zai)一個(ge)中間態(tai),貓既(ji)不死(si)也不活,直到進(jin)行觀(guan)察看看發(fa)生了什(shen)么。愛(ai)因(yin)斯(si)坦認為,量子(zi)(zi)力(li)(li)學只不過是對原(yuan)子(zi)(zi)及(ji)亞原(yuan)子(zi)(zi)粒子(zi)(zi)行為的(de)(de)(de)一個(ge)合(he)理(li)(li)的(de)(de)(de)描述,這(zhe)(zhe)是一種唯象(xiang)理(li)(li)論(lun),它本(ben)身不是終極真(zhen)理(li)(li)。他(ta)說(shuo)過一句名言:“上帝不會擲骰(tou)子(zi)(zi)。”他(ta)不承認薛定(ding)諤的(de)(de)(de)貓的(de)(de)(de)非(fei)本(ben)征態(tai)之(zhi)說(shuo),認為一定(ding)有一個(ge)內在(zai)(zai)的(de)(de)(de)機制組(zu)成(cheng)了事物的(de)(de)(de)真(zhen)實本(ben)性(xing)。愛(ai)因(yin)斯(si)坦花了數(shu)年時間企圖設計一個(ge)實驗來檢驗這(zhe)(zhe)種內在(zai)(zai)真(zhen)實性(xing)是否確在(zai)(zai)起作用,但沒有完(wan)成(cheng)這(zhe)(zhe)種設計就去世了。
哥本哈根詮釋(shi)在很長的一段時間(jian)成了正統的、標準的詮釋(shi)。那只不(bu)死不(bu)活的貓(mao)卻總是像惡夢(meng)一樣讓物理學家們(men)不(bu)得安寧。格利賓在《尋找薛定諤的貓(mao)》中想(xiang)告訴我們(men),哥本哈根詮釋(shi)在哪兒失敗?以(yi)及用什么(me)詮釋(shi)可以(yi)替(ti)代它?
1957年,休(xiu)·埃弗(fu)(fu)萊(lai)特提(ti)出的(de)“多世界(jie)詮(quan)釋(shi)(shi)(shi)(shi)”似乎為(wei)人們(men)帶來了福音(yin),由(you)于它太離奇開始沒有(you)人認真對(dui)待。格利賓認為(wei),多世界(jie)詮(quan)釋(shi)(shi)(shi)(shi)有(you)許多優點,由(you)此它可以代替哥本哈根(gen)詮(quan)釋(shi)(shi)(shi)(shi)。我們(men)下(xia)面簡單介紹一下(xia)休(xiu)·埃弗(fu)(fu)萊(lai)特的(de)多世界(jie)詮(quan)釋(shi)(shi)(shi)(shi)。
格利賓在(zai)書(shu)中寫(xie)道:“埃弗(fu)萊(lai)特……指出兩(liang)(liang)只(zhi)(zhi)貓都(dou)是真實的。有(you)一只(zhi)(zhi)活貓,有(you)一只(zhi)(zhi)死貓,它們(men)位于(yu)不(bu)(bu)同的世(shi)界中。問題并不(bu)(bu)在(zai)于(yu)盒(he)子中的放射性原(yuan)(yuan)子是否衰變(bian),而(er)(er)在(zai)于(yu)它既衰變(bian)又不(bu)(bu)衰變(bian)。當(dang)我們(men)向盒(he)子里看時,整(zheng)個(ge)(ge)(ge)世(shi)界分裂成它自己的兩(liang)(liang)個(ge)(ge)(ge)版本。這兩(liang)(liang)個(ge)(ge)(ge)版本在(zai)其(qi)余的各個(ge)(ge)(ge)方面都(dou)是全同的。區別只(zhi)(zhi)是在(zai)于(yu)其(qi)中一個(ge)(ge)(ge)版本中,原(yuan)(yuan)子衰變(bian)了(le),貓死了(le);而(er)(er)在(zai)另(ling)一個(ge)(ge)(ge)版本中,原(yuan)(yuan)子沒有(you)衰變(bian),貓還活著。”
也就是說(shuo)(shuo),上面(mian)說(shuo)(shuo)的(de)(de)“原(yuan)子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變了(le),貓死了(le);原(yuan)子(zi)(zi)(zi)沒有(you)衰(shuai)變,貓還活著”這(zhe)兩個(ge)世界(jie)將完全相互獨立地演變下去(qu),就像兩個(ge)平行的(de)(de)世界(jie)一(yi)(yi)樣。格利賓顯然(ran)十(shi)分贊賞這(zhe)一(yi)(yi)詮釋,故(gu)他接著說(shuo)(shuo):“這(zhe)聽起來就像科幻小說(shuo)(shuo),然(ran)而……它(ta)是基于無懈可擊的(de)(de)數學(xue)方(fang)程,基于量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學(xue)樸(pu)實(shi)的(de)(de)、自洽(qia)的(de)(de)、符合邏輯(ji)的(de)(de)結(jie)果。”“在量(liang)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)多世界(jie)中(zhong),我們通過參與而選擇出自己的(de)(de)道(dao)路。在我們生活的(de)(de)這(zhe)個(ge)世界(jie)上,沒有(you)隱(yin)變量(liang),上帝不(bu)會擲骰子(zi)(zi)(zi),一(yi)(yi)切(qie)都是真實(shi)的(de)(de)。”按格利賓所說(shuo)(shuo),愛因斯坦(tan)如果還活著,他也許會同意并大大地贊揚(yang)這(zhe)一(yi)(yi)個(ge)“沒有(you)隱(yin)變量(liang),上帝不(bu)會擲骰子(zi)(zi)(zi)”的(de)(de)理論。
這個詮(quan)釋的(de)優點:薛定諤(e)方(fang)程始終成(cheng)立,波函(han)數從(cong)不坍縮,由此(ci)它簡化了基本理(li)論(lun)。它的(de)問(wen)題(ti)設想過于(yu)離(li)奇,付出(chu)的(de)代價是(shi)這些平行的(de)世(shi)界(jie)全都是(shi)同(tong)樣真實的(de)。這就(jiu)難怪(guai)有(you)人(ren)說:“在科學史(shi)上,多(duo)世(shi)界(jie)詮(quan)釋無疑是(shi)目前所提出(chu)的(de)最(zui)大膽、最(zui)野心勃勃的(de)理(li)論(lun)。”
1996年5月,美國科羅拉多(duo)州博爾德的(de)國家(jia)標準與技(ji)術研(yan)究(jiu)所(NIST)的(de)Monroe等人用(yong)單(dan)個(ge)鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)(zi)做(zuo)成了(le)“薛定(ding)諤的(de)貓”并拍下了(le)快照,發(fa)現鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)(zi)在(zai)第(di)一(yi)個(ge)空間位置上(shang)處(chu)于自(zi)旋(xuan)(xuan)向上(shang)的(de)狀(zhuang)(zhuang)態,而同時(shi)又在(zai)第(di)二個(ge)空間位置上(shang)處(chu)于自(zi)旋(xuan)(xuan)向下的(de)狀(zhuang)(zhuang)態,而這(zhe)(zhe)(zhe)兩個(ge)狀(zhuang)(zhuang)態相距80納米(mi)之(zhi)遙!(1納米(mi)等于1毫微米(mi))——這(zhe)(zhe)(zhe)在(zai)原子(zi)(zi)(zi)尺度上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)巨大(da)的(de)距離(li)。想像這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)鈹(pi)離(li)子(zi)(zi)(zi)是(shi)個(ge)通靈大(da)師,他(ta)在(zai)紐約(yue)與喜(xi)馬(ma)拉雅同時(shi)現身(shen),一(yi)個(ge)他(ta)正從摩天(tian)樓(lou)頂(ding)往(wang)下跳傘;而另(ling)一(yi)個(ge)他(ta)則正爬上(shang)雪山之(zhi)巔!——量子(zi)(zi)(zi)的(de)這(zhe)(zhe)(zhe)種“化身(shen)博士”特點,物理學上(shang)稱(cheng)“量子(zi)(zi)(zi)相干性”。
在(zai)實(shi)(shi)驗(yan)中,無論是多少(shao)概率存活或者死亡,相(xiang)對(dui)于觀測(ce)(ce)(ce)者來(lai)說,在(zai)未觀測(ce)(ce)(ce)之前(qian),都存在(zai)不確定性,即其(qi)存在(zai)疊加態。但將參考系建立在(zai)實(shi)(shi)驗(yan)對(dui)象貓身上(shang),其(qi)結果(guo)已經確定,是客觀存在(zai)的(de),并非以外界觀測(ce)(ce)(ce)者是否(fou)觀測(ce)(ce)(ce)而決定其(qi)真實(shi)(shi)的(de)結果(guo)。
分析上述后得(de)出思考,貓(mao)和外(wai)界(jie)觀(guan)(guan)測(ce)者構成兩個相(xiang)對的參(can)考系(xi),實驗(yan)開啟后,以(yi)貓(mao)為參(can)考系(xi)時,其(qi)結(jie)果(guo)(guo)狀(zhuang)態為客觀(guan)(guan)真實確定;而以(yi)外(wai)界(jie)觀(guan)(guan)測(ce)者為參(can)考系(xi)時,貓(mao)存(cun)在疊(die)加態,這種疊(die)加態不是客觀(guan)(guan)結(jie)果(guo)(guo),而是從未被(bei)觀(guan)(guan)測(ce)的狀(zhuang)態現象。
為(wei)了更直觀的理解,將實驗(yan)過(guo)程視(shi)作事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian),當所選參考系(xi)(xi)不(bu)同時(shi),其不(bu)能等同于一(yi)個(ge)事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)。當選取以貓為(wei)參考系(xi)(xi)時(shi),命(ming)名(ming)為(wei)A事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian),A事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)結束狀態(tai)即貓參考系(xi)(xi)的狀態(tai);當選取以外界(jie)觀測者時(shi),命(ming)名(ming)為(wei)B事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian),未觀測時(shi),B事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)尚未結束,其處于疊加(jia)態(tai)。觀測后,B事(shi)(shi)(shi)件(jian)(jian)結束,疊加(jia)態(tai)坍(tan)縮,呈現其最終狀態(tai)。
埃爾溫·薛(xue)定諤(e)在20世紀20年代(dai)中(zhong)期創立了(le)被稱為量子力學(xue)分支(zhi)中(zhong)的一個方程。后來(lai)被稱之(zhi)為薛(xue)定諤(e)現六光(guang)子薛(xue)定諤(e)貓態(tai)
方程:▽2ψ(x,y,z)+(8π2m/h2)[E-U(x,y,z)]ψ(x,y,z)=0
量(liang)子理(li)論是(shi)20世紀科學的(de)(de)重大(da)進(jin)展之一(yi),由(you)于量(liang)子力(li)學對傳統觀念所帶(dai)來的(de)(de)巨大(da)沖擊,連(lian)“量(liang)子”的(de)(de)提出者在(zai)內的(de)(de)科學家都想盡各種辦法拒(ju)絕(jue)它,或做出各種調和性的(de)(de)解釋。事實上,薛定諤就被量(liang)子力(li)學的(de)(de)結果弄(nong)得心神不安,他(ta)不喜歡波粒二象(xiang)性的(de)(de)二元解釋以(yi)及波的(de)(de)統計(ji)解釋,試圖建立一(yi)個(ge)只用波來解釋的(de)(de)理(li)論。
美國科學(xue)家宣布(bu),他們成功讓6個鈹離子(zi)系統實現(xian)了自旋(xuan)方向(xiang)完全相反的宏觀量子(zi)疊(die)加態,也就是量子(zi)力學(xue)理(li)論中的“薛定諤貓”態。
根(gen)據量子(zi)(zi)力學(xue)(xue)理(li)論,物(wu)質(zhi)在微觀(guan)尺度(du)上存在兩種完全相反狀(zhuang)態(tai)并(bing)存的(de)奇特狀(zhuang)況,這被稱為有效的(de)相干疊加(jia)態(tai)。由大量微觀(guan)粒子(zi)(zi)組成的(de)宏觀(guan)世界是(shi)否(fou)也遵循量子(zi)(zi)疊加(jia)原理(li)?奧地(di)利(li)物(wu)理(li)學(xue)(xue)家(jia)薛定諤為此在1935年提出著(zhu)名的(de)“薛定諤貓”佯謬。
“薛定(ding)(ding)諤貓(mao)(mao)(mao)”佯謬假設了這樣一種(zhong)情況,將一只貓(mao)(mao)(mao)關在裝有(you)(you)少量(liang)鐳(lei)和(he)(he)氰化物的(de)密閉容(rong)器里。鐳(lei)的(de)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)存在幾率,如(ru)果鐳(lei)發生衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),會(hui)觸(chu)發機關打(da)碎裝有(you)(you)氰化物的(de)瓶子(zi),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)會(hui)死;如(ru)果鐳(lei)不發生衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian),貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)存活。根據量(liang)子(zi)力學理(li)論,由于(yu)放射(she)性的(de)鐳(lei)處于(yu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)和(he)(he)沒有(you)(you)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)兩種(zhong)狀(zhuang)態(tai)(tai)的(de)疊加,貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)理(li)應處于(yu)死貓(mao)(mao)(mao)和(he)(he)活貓(mao)(mao)(mao)的(de)疊加狀(zhuang)態(tai)(tai)。這只既死又活的(de)貓(mao)(mao)(mao)就(jiu)是所謂的(de)“薛定(ding)(ding)諤貓(mao)(mao)(mao)”。
顯然,既(ji)死又活的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)是(shi)荒謬(miu)的(de)(de)(de),可這使微(wei)(wei)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)不(bu)確(que)定(ding)原理變成(cheng)(cheng)了宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)不(bu)確(que)定(ding)原理,客觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)規(gui)律(lv)不(bu)以(yi)人的(de)(de)(de)意(yi)志為(wei)轉移,貓(mao)(mao)既(ji)活又死違背了邏(luo)輯(ji)思維(wei)。薛定(ding)諤(e)想要借(jie)此(ci)闡(chan)述的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理問題,宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)世界是(shi)否(fou)(fou)也遵從適用(yong)于微(wei)(wei)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尺度的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)疊(die)加原理。“薛定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”佯謬(miu)巧妙(miao)地把(ba)微(wei)(wei)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)放射源和(he)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)聯系起來,旨在否(fou)(fou)定(ding)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)世界存(cun)在量(liang)子(zi)疊(die)加態(tai)(tai)。然而隨著量(liang)子(zi)力(li)學的(de)(de)(de)發展,科學家已先后通(tong)過各種(zhong)方(fang)案(an)獲得了宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)量(liang)子(zi)疊(die)加態(tai)(tai)。此(ci)前,科學家最多使4個(ge)離子(zi)或(huo)5個(ge)光子(zi)達到“薛定(ding)諤(e)貓(mao)(mao)”態(tai)(tai)。如何使更多粒子(zi)構成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)系統達到這種(zhong)狀態(tai)(tai)并保存(cun)更長時間,已成(cheng)(cheng)為(wei)實驗物(wu)(wu)理學的(de)(de)(de)一大挑戰(zhan)。
美國國家標準和(he)技(ji)術研究(jiu)所的(de)(de)萊布弗(fu)里特等人(ren)在(zai)最新一期《自(zi)(zi)然》雜志(zhi)上(shang)稱,他們已實(shi)(shi)現擁有粒子(zi)較多(duo)(duo)而且持續時間最長的(de)(de)“薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)”態。實(shi)(shi)驗中,研究(jiu)人(ren)員(yuan)將鈹離子(zi)每隔若干微米“固定(ding)(ding)”在(zai)電磁(ci)場阱中,然后用激(ji)光使鈹離子(zi)冷(leng)卻到(dao)接近絕對(dui)零度,并分三步(bu)操(cao)縱這些離子(zi)的(de)(de)運(yun)動。為了(le)(le)讓盡(jin)可能(neng)多(duo)(duo)的(de)(de)粒子(zi)在(zai)盡(jin)可能(neng)長的(de)(de)時間里實(shi)(shi)現“薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)”態,研究(jiu)人(ren)員(yuan)一方面(mian)提高激(ji)光的(de)(de)冷(leng)卻效率,另一方面(mian)使電磁(ci)場阱盡(jin)可能(neng)多(duo)(duo)地吸收離子(zi)振(zhen)動發出的(de)(de)熱(re)量。最終,他們使6個鈹離子(zi)在(zai)50微秒內同時順(shun)時針(zhen)自(zi)(zi)旋和(he)逆時針(zhen)自(zi)(zi)旋,實(shi)(shi)現了(le)(le)兩種相反量子(zi)態的(de)(de)等量疊加(jia)糾纏,也就是(shi)“薛(xue)定(ding)(ding)諤(e)貓(mao)”態。
奧地利因斯(si)布(bu)魯克大學的研究人員也(ye)在同期《自然》雜志上(shang)報告說,他(ta)們(men)在8個離子的系統中實(shi)現了“薛(xue)定諤(e)貓”態,維持時(shi)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(wei)克(質量為原子或分子的幾(ji)十(shi)億(yi)倍)的微(wei)小晶體處于兩個振蕩狀(zhuang)態的疊加態,創建了迄(qi)今(jin)最(zui)重“薛定諤的貓”。
科學家稱,“薛定諤(e)貓(mao)”態不僅具有(you)理(li)論研究意(yi)義(yi),也(ye)(ye)有(you)實際應用的(de)潛力。比如,多(duo)粒子(zi)的(de)“薛定諤(e)貓(mao)”態系統可(ke)以作(zuo)為未來高容錯量子(zi)計(ji)算機的(de)核心(xin)部件(jian),也(ye)(ye)可(ke)以用來制造極其靈(ling)敏的(de)傳感(gan)器以及(ji)原子(zi)鐘、干(gan)涉儀等精密測(ce)量裝備(bei)。
量子派后來有一個(ge)被哄傳得很廣的(de)論調說(shuo)
“當(dang)我們(men)不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)時(shi),月(yue)(yue)亮(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)”,這稍稍偏離了(le)本意(yi),準(zhun)確來(lai)說,因為(wei)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)也(ye)(ye)是(shi)(shi)(shi)由(you)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)粒子(zi)組成的(de)(de)(de)(de),所(suo)以如(ru)果我們(men)轉過(guo)頭(tou)不(bu)(bu)(bu)去(qu)(qu)看(kan)月(yue)(yue)亮(liang)(liang),那一(yi)大堆粒子(zi)就(jiu)(jiu)開始按(an)照(zhao)波函數彌散(san)開去(qu)(qu)。于是(shi)(shi)(shi)乎(hu),月(yue)(yue)亮(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)邊緣開始顯(xian)得模糊而(er)不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding),它逐漸(jian)“融化(hua)(hua)”,變成概(gai)率波擴散(san)到周圍的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)間里去(qu)(qu)。當(dang)然這么大一(yi)個(ge)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)完全融化(hua)(hua)成空(kong)(kong)間中的(de)(de)(de)(de)概(gai)率是(shi)(shi)(shi)需要(yao)很(hen)長(chang)很(hen)長(chang)時(shi)間的(de)(de)(de)(de),不(bu)(bu)(bu)過(guo)問題的(de)(de)(de)(de)實質是(shi)(shi)(shi):要(yao)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)月(yue)(yue)亮(liang)(liang),它就(jiu)(jiu)從確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)狀態變成無(wu)數不(bu)(bu)(bu)確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)疊加(jia)。不(bu)(bu)(bu)觀察(cha)它時(shi),一(yi)個(ge)確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de),客觀的(de)(de)(de)(de)月(yue)(yue)亮(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)。但(dan)只要(yao)一(yi)回頭(tou),一(yi)輪(lun)明月(yue)(yue)便又高懸空(kong)(kong)中,似乎(hu)什么事(shi)也(ye)(ye)沒發生過(guo)一(yi)樣。但(dan)其(qi)實,量(liang)子(zi)力學定(ding)(ding)律將月(yue)(yue)亮(liang)(liang)這種(zhong)巨大質量(liang)的(de)(de)(de)(de)物體的(de)(de)(de)(de)波函數限(xian)制(zhi)在(zai)很(hen)小的(de)(de)(de)(de)區域(yu)中,所(suo)以即(ji)使月(yue)(yue)亮(liang)(liang)彌散(san)開去(qu)(qu),彌散(san)的(de)(de)(de)(de)程度(du)也(ye)(ye)不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)人眼(yan)能看(kan)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)。
測(ce)(ce)(ce)(ce)不(bu)準原理(li)解釋:測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)一(yi)(yi)個(ge)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)位置(zhi)和速度(du),其辦法是將(jiang)(jiang)光(guang)(guang)照到(dao)(dao)這粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)上,一(yi)(yi)部(bu)分(fen)光(guang)(guang)波(bo)被此(ci)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)散(san)射開,由此(ci)指明(ming)它的(de)位置(zhi)。人們(men)不(bu)可能將(jiang)(jiang)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)位置(zhi)確(que)定到(dao)(dao)到(dao)(dao)光(guang)(guang)的(de)兩個(ge)波(bo)峰之間距離更小的(de)程(cheng)度(du),故必須用(yong)短波(bo)長(chang)的(de)光(guang)(guang)來測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang),至少要用(yong)一(yi)(yi)個(ge)光(guang)(guang)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)。這量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)會擾動這粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi),并改(gai)變粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)速度(du),而且(qie)位置(zhi)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)得越(yue)準確(que)所(suo)需的(de)波(bo)長(chang)就(jiu)越(yue)短,單獨量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)能量(liang)(liang)(liang)就(jiu)越(yue)大,粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)速度(du)就(jiu)被擾動得越(yue)厲害。你對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)位置(zhi)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)得越(yue)準確(que),對速度(du)的(de)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)就(jiu)越(yue)不(bu)準確(que)。(月亮不(bu)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)時不(bu)是不(bu)存在(zai),量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)態在(zai)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)時由于觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)力的(de)相(xiang)互作用(yong)而使波(bo)函數坍(tan)塌為確(que)定值,微觀(guan)(guan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)整體呈現規律性,宏(hong)觀(guan)(guan)尺度(du)下觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)力幾乎對其不(bu)影(ying)響。)(參考資料:史蒂(di)芬.霍金所(suo)著《時間簡史》)
不(bu)能(neng)不(bu)承認,這(zhe)(zhe)聽起來很有強(qiang)烈的(de)(de)主觀唯(wei)心論(lun)的(de)(de)味道,它(ta)其(qi)實(shi)和我(wo)(wo)們通(tong)常理(li)解(jie)的(de)(de)那種(zhong)哲學理(li)論(lun)有一(yi)定區別,不(bu)過講到這(zhe)(zhe)里,許多(duo)人大概都(dou)會自(zi)然(ran)而(er)然(ran)地想起貝克萊(lai)(George Berkeley)主教的(de)(de)那句名(ming)言:“存(cun)在(zai)就(jiu)是(shi)被(bei)感知”(拉丁文:Esse Est Percipi)。這(zhe)(zhe)句話要(yao)是(shi)稍微改(gai)一(yi)改(gai)講成“存(cun)在(zai)就(jiu)是(shi)被(bei)測量(liang)”,那就(jiu)和哥(ge)本哈(ha)根派的(de)(de)意思(si)差(cha)不(bu)離了。貝克萊(lai)在(zai)哲學史上的(de)(de)地位無疑是(shi)重要(yao)的(de)(de),人們通(tong)常樂于批判他,我(wo)(wo)們的(de)(de)哥(ge)本哈(ha)根派是(shi)否(fou)比他走得(de)更遠呢(ni)?好歹貝克萊(lai)還認為事物是(shi)連續客觀地存(cun)在(zai)的(de)(de),因(yin)為總有“上帝”在(zai)不(bu)停地看著一(yi)切。而(er)量(liang)子論(lun)?“陛下,我(wo)(wo)不(bu)需(xu)要(yao)上帝這(zhe)(zhe)個假設(she)”。
與(yu)貝(bei)克萊互相輝(hui)映的東方代表大概(gai)要算王(wang)陽明(ming)。他在(zai)(zai)《傳習錄·下(xia)》中也說(shuo)過(guo)一(yi)句有名(ming)的話(hua):“你(ni)(ni)未(wei)看此(ci)花(hua)時(shi)(shi),此(ci)花(hua)與(yu)汝同歸于寂;你(ni)(ni)來看此(ci)花(hua)時(shi)(shi),則此(ci)花(hua)顏色一(yi)時(shi)(shi)明(ming)白起來……”如果王(wang)陽明(ming)懂量子(zi)論,他多半會(hui)說(shuo):“你(ni)(ni)未(wei)觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)時(shi)(shi),此(ci)花(hua)并未(wei)實(shi)在(zai)(zai)地存在(zai)(zai),按波函數而歸于寂;你(ni)(ni)來觀(guan)測(ce)此(ci)花(hua)時(shi)(shi),則此(ci)花(hua)波函數發生坍縮,它的顏色一(yi)時(shi)(shi)變成明(ming)白的實(shi)在(zai)(zai)……”測(ce)量即(ji)是理,測(ce)量外無理。
究(jiu)竟是(shi)(shi)必(bi)然(ran)還是(shi)(shi)偶然(ran)決(jue)定(ding)了宇(yu)宙的(de)(de)命運(yun)?或者說(shuo):‘上帝’玩骰子(zi)嗎?這(zhe)個是(shi)(shi)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)和(he)相對(dui)論(lun)最大的(de)(de)爭議(yi)。量(liang)子(zi)力(li)學(xue)主張,世界(jie)是(shi)(shi)由(you)不(bu)確定(ding)的(de)(de)、隨機(ji)(ji)的(de)(de)事(shi)(shi)件決(jue)定(ding),這(zhe)個不(bu)確定(ding)(后者叫波動)其(qi)實就是(shi)(shi)辯證(zheng)法主張的(de)(de)矛盾運(yun)作;而(er)相對(dui)論(lun)則(ze)認(ren)為,世界(jie)應該是(shi)(shi)由(you)固定(ding)的(de)(de)、機(ji)(ji)械(xie)的(de)(de)規律(lv)統治,任何(he)看似偶然(ran)的(de)(de)事(shi)(shi)件背后,其(qi)實都有(you)必(bi)然(ran)在支撐(cheng)。
關(guan)于薛定諤的(de)(de)貓,許多(duo)非主流科學(xue)家是持懷疑態度的(de)(de),他們(men)認為(wei):這(zhe)個(ge)(ge)原因是由“平行宇宙”(MWI)造成的(de)(de),即:當(dang)我們(men)向(xiang)盒子里(li)看時,整個(ge)(ge)世界(jie)分(fen)裂(lie)成它自己(ji)的(de)(de)兩個(ge)(ge)版(ban)本(ben)(ben)(ben)。這(zhe)兩個(ge)(ge)版(ban)本(ben)(ben)(ben)在其(qi)余的(de)(de)各個(ge)(ge)方(fang)面都(dou)是全同的(de)(de)。區別(bie)只是在于其(qi)中(zhong)(zhong)一個(ge)(ge)版(ban)本(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong),原子衰(shuai)變了,貓死了;而在另一個(ge)(ge)版(ban)本(ben)(ben)(ben)中(zhong)(zhong),原子沒(mei)有衰(shuai)變,貓還(huan)活(huo)著。在量子的(de)(de)多(duo)世界(jie)中(zhong)(zhong),我們(men)通過參與而選擇出自己(ji)的(de)(de)道路。在我們(men)生(sheng)活(huo)的(de)(de)這(zhe)個(ge)(ge)世界(jie)上,沒(mei)有隱(yin)變量,上帝不會擲骰子,一切都(dou)是真實的(de)(de)。這(zhe)個(ge)(ge)觀點(dian)還(huan)有更(geng)駭人聽聞的(de)(de)假(jia)設:量子自殺。
在(zai)(zai)(zai)量(liang)子力學里,量(liang)子自殺是(shi)想法實驗(yan),這令(ling)人(ren)(ren)毛骨悚然和啼笑皆(jie)非(fei)的(de)實驗(yan)在(zai)(zai)(zai)80年代末由Hans Moravec,Bruno Marchal等人(ren)(ren)提出,而(er)又在(zai)(zai)(zai)1998年為宇(yu)宙(zhou)學家Max Tegmark針對哥本哈根“波函數坍(tan)縮”中(zhong)的(de)“意(yi)識怪獸”,在(zai)(zai)(zai)那篇廣為人(ren)(ren)知的(de)宣(xuan)傳(chuan)MWI的(de)論文(wen)中(zhong)所發展和重提。Max Tegmark認為宇(yu)宙(zhou)有多個,量(liang)子的(de)不(bu)確定性被(bei)分配到各個宇(yu)宙(zhou)去,只要從主觀視角來看,不(bu)但一(yi)個人(ren)(ren)永遠無法完成(cheng)自殺,事(shi)實上他(ta)一(yi)旦(dan)開始存在(zai)(zai)(zai),就永遠不(bu)會消失。總存在(zai)(zai)(zai)著一(yi)些(xie)量(liang)子效應,使得一(yi)個人(ren)(ren)不(bu)會衰(shuai)老,而(er)按照(zhao)MWI,這些(xie)非(fei)常低的(de)概(gai)率總是(shi)對應于(yu)某個實際的(de)世界!
在(zai)(zai)一(yi)(yi)套設備里(li)(li),利(li)用原子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變來(lai)(lai)控(kong)制扣(kou)動(dong)一(yi)(yi)把槍(qiang)的(de)(de)(de)扳(ban)機(ji),我們就可以觀測(ce)當一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)人(ren)(ren)被(bei)打死(si)(si)(si)了(如(ru)(ru)(ru)果(guo)衰(shuai)變-->開槍(qiang))或者沒(mei)(mei)有(you)(沒(mei)(mei)有(you)衰(shuai)變)。他(ta)(ta)遲早被(bei)打死(si)(si)(si),因為(wei)隨著(zhu)原子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變概率的(de)(de)(de)增加,槍(qiang)的(de)(de)(de)扳(ban)機(ji)遲早會(hui)扣(kou)動(dong)。但對(dui)當事人(ren)(ren)本身的(de)(de)(de)角(jiao)度來(lai)(lai)說(shuo)完全不(bu)(bu)是(shi)這樣。因為(wei)對(dui)他(ta)(ta)唯一(yi)(yi)有(you)意(yi)義的(de)(de)(de)就是(shi)“那(nei)(nei)些他(ta)(ta)活著(zhu)的(de)(de)(de)世界”。永遠都會(hui)有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)他(ta)(ta)活在(zai)(zai)某個(ge)(ge)(ge)世界。如(ru)(ru)(ru)果(guo)平行(xing)宇宙(zhou)理論(lun)是(shi)正(zheng)確的(de)(de)(de),那(nei)(nei)么(me)(me)對(dui)于某人(ren)(ren)來(lai)(lai)說(shuo),他(ta)(ta)無論(lun)如(ru)(ru)(ru)何試圖去(qu)自(zi)(zi)殺都不(bu)(bu)會(hui)死(si)(si)(si)。要(yao)是(shi)他(ta)(ta)拿刀抹脖子(zi)(zi)(zi),那(nei)(nei)么(me)(me)因為(wei)組成(cheng)刀的(de)(de)(de)是(shi)一(yi)(yi)群符合波(bo)動(dong)方程(cheng)的(de)(de)(de)粒子(zi)(zi)(zi),所以總有(you)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)非常非常小的(de)(de)(de)可能性,以某種方式絲毫(hao)無損地(di)穿透了該(gai)人(ren)(ren)的(de)(de)(de)脖子(zi)(zi)(zi),從而(er)保持該(gai)人(ren)(ren)不(bu)(bu)死(si)(si)(si)!當然這個(ge)(ge)(ge)概率極(ji)小極(ji)小,但按照MWI,一(yi)(yi)切可能發生的(de)(de)(de)都實際(ji)發生了,所以這個(ge)(ge)(ge)現(xian)象(xiang)總會(hui)發生在(zai)(zai)某個(ge)(ge)(ge)宇宙(zhou)!其(qi)實不(bu)(bu)管換什么(me)(me)方式自(zi)(zi)殺都一(yi)(yi)樣,跳樓也(ye)(ye)好(hao),臥(wo)軌也(ye)(ye)好(hao),上(shang)吊也(ye)(ye)好(hao),總存在(zai)(zai)那(nei)(nei)么(me)(me)一(yi)(yi)些宇宙(zhou),讓他(ta)(ta)還活著(zhu)。從該(gai)人(ren)(ren)自(zi)(zi)身的(de)(de)(de)視角(jiao)來(lai)(lai)看,他(ta)(ta)怎么(me)(me)死(si)(si)(si)都死(si)(si)(si)不(bu)(bu)掉!當然在(zai)(zai)其(qi)他(ta)(ta)無窮(qiong)個(ge)(ge)(ge)宇宙(zhou)里(li)(li),他(ta)(ta)的(de)(de)(de)親朋好(hao)友卻要(yao)為(wei)他(ta)(ta)哀悼了。這實際(ji)上(shang)也(ye)(ye)是(shi)薛定諤貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)真(zhen)人(ren)(ren)版。大(da)家(jia)知道(dao)在(zai)(zai)貓(mao)(mao)實驗里(li)(li),如(ru)(ru)(ru)果(guo)原子(zi)(zi)(zi)衰(shuai)變,貓(mao)(mao)就被(bei)毒(du)死(si)(si)(si),反之則存活。對(dui)此,哥本哈(ha)根派的(de)(de)(de)解釋:在(zai)(zai)我們沒(mei)(mei)有(you)觀測(ce)它(ta)之前(qian),貓(mao)(mao)是(shi)“又(you)死(si)(si)(si)又(you)活”的(de)(de)(de),而(er)觀測(ce)后貓(mao)(mao)的(de)(de)(de)波(bo)函(han)數(shu)發生坍(tan)縮(suo),貓(mao)(mao)要(yao)么(me)(me)死(si)(si)(si)要(yao)么(me)(me)活。MWI則聲稱:每次實驗必定同時產生一(yi)(yi)只活貓(mao)(mao)和一(yi)(yi)只死(si)(si)(si)貓(mao)(mao),只不(bu)(bu)過它(ta)們存在(zai)(zai)于兩個(ge)(ge)(ge)平行(xing)的(de)(de)(de)世界中。
這樣一來(lai),薛定諤的(de)(de)(de)貓(mao)(mao)(mao)也不(bu)必再為死(si)活問題困擾。只不(bu)過(guo)是(shi)宇(yu)宙分裂成了(le)(le)兩個,一個有活貓(mao)(mao)(mao),一個有死(si)貓(mao)(mao)(mao)罷了(le)(le)。對(dui)于那(nei)個活貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)宇(yu)宙,貓(mao)(mao)(mao)是(shi)一直活著(zhu)的(de)(de)(de),不(bu)存在死(si)活疊(die)加的(de)(de)(de)問題。對(dui)于死(si)貓(mao)(mao)(mao)的(de)(de)(de)宇(yu)宙,貓(mao)(mao)(mao)在分裂的(de)(de)(de)那(nei)一刻就實(shi)實(shi)在在地死(si)了(le)(le),不(bu)要等(deng)人(ren)們打(da)開(kai)容器才“坍縮”,從(cong)而蓋棺定論(lun)。
從(cong)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)誕生(sheng)以來,已(yi)經進行(xing)過無數(shu)(shu)次這樣的(de)分(fen)裂,它的(de)數(shu)(shu)量以幾何級(ji)數(shu)(shu)增長,很(hen)快趨于(yu)無窮(qiong)。我們處于(yu)的(de)這個(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)只不(bu)過是其中的(de)一(yi)個(ge)(ge),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)它之外(wai),還有非常(chang)多的(de)其他的(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)。有些和我們很(hen)接(jie)近(jin)(jin),那(nei)(nei)是在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)家(jia)譜樹(shu)上最近(jin)(jin)剛(gang)剛(gang)分(fen)離(li)出(chu)來的(de),而那(nei)(nei)些從(cong)遙遠的(de)古代就(jiu)(jiu)同(tong)我們分(fen)道揚鑣的(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)則可能(neng)非常(chang)不(bu)同(tong)。也許在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)某個(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中,小行(xing)星并未撞擊地(di)球,恐龍仍是世界主宰。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)某個(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中,埃(ai)及艷(yan)后克(ke)婁帕特(te)拉的(de)鼻子(zi)稍短了一(yi)點,沒有叫凱撒和安東尼怦然心動。那(nei)(nei)些反對(dui)歷史決定(ding)論的(de)“鼻子(zi)派歷史學(xue)家(jia)”一(yi)定(ding)會對(dui)后來的(de)發展大感興趣,看(kan)看(kan)是不(bu)是真的(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)歷史蝴蝶效(xiao)應。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)某個(ge)(ge)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)中,格魯希沒有在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)滑(hua)鐵盧(lu)遲到(dao),而希特(te)勒(le)沒有在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)敦刻爾(er)克(ke)前下達(da)停(ting)止進攻的(de)命令(ling)。而在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)更多的(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)里(li),因為物(wu)理(li)常(chang)數(shu)(shu)的(de)不(bu)適合,根本就(jiu)(jiu)沒有生(sheng)命和行(xing)星的(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)。
似(si)乎這個(ge)結論是可以將(jiang)整個(ge)量子(zi)力(li)學(xue)(xue)和(he)相(xiang)對(dui)論聯系起來(lai),或者(zhe)說,是用相(xiang)對(dui)論取代了量子(zi)力(li)學(xue)(xue)。
且慢!仔細考慮一(yi)下:每(mei)一(yi)個(ge)(ge)電子的(de)(de)跳躍,每(mei)一(yi)個(ge)(ge)光(guang)子的(de)(de)衍(yan)射(she),我在鍵盤(pan)上(shang)敲(qiao)打的(de)(de)每(mei)一(yi)個(ge)(ge)字符,都(dou)可(ke)以創(chuang)(chuang)造一(yi)個(ge)(ge)宇宙(zhou)?那么(me),自(zi)大(da)(da)爆炸以來,究竟有多(duo)少個(ge)(ge)宇宙(zhou)被創(chuang)(chuang)造出來了(le)?宇宙(zhou)的(de)(de)數(shu)量每(mei)秒(miao)鐘(zhong)都(dou)在以駭人聽聞(wen)的(de)(de)速度(du)增(zeng)長(chang)?這(zhe)個(ge)(ge)理論似乎是要為(wei)了(le)解釋一(yi)個(ge)(ge)小小的(de)(de)電子的(de)(de)衍(yan)射(she)而興(xing)師動(dong)眾(zhong)的(de)(de)創(chuang)(chuang)造一(yi)個(ge)(ge)龐大(da)(da)的(de)(de)宇宙(zhou)呀!也沒有任何證據能(neng)夠證明這(zhe)個(ge)(ge)理論,這(zhe)個(ge)(ge)理論的(de)(de)成本太高(gao)了(le)。
量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力學(xue)作為(wei)20世(shi)紀最(zui)有突破的(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)成就之一(yi),也是(shi)(shi)最(zui)具爭議的(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)之一(yi)。“薛定(ding)諤的(de)(de)貓”很好的(de)(de)闡(chan)述了(le)這一(yi)現狀。人們不(bu)能(neng)接(jie)受量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力學(xue)是(shi)(shi)因為(wei)它(ta)的(de)(de)不(bu)確(que)定(ding)性。對于(yu)傳統的(de)(de)物(wu)(wu)理學(xue)來說,只(zhi)要(yao)找到了(le)事(shi)物(wu)(wu)之間(jian)(jian)相(xiang)關的(de)(de)聯系,就能(neng)在每(mei)(mei)時每(mei)(mei)刻(ke)確(que)定(ding),事(shi)物(wu)(wu)之間(jian)(jian)相(xiang)關的(de)(de)物(wu)(wu)理數據,比如說,物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)運(yun)行(xing)距(ju)離(li)等于(yu)物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)速度乘以物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)運(yun)行(xing)的(de)(de)時間(jian)(jian),只(zhi)要(yao)知道物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)速度,你每(mei)(mei)時每(mei)(mei)刻(ke)都能(neng)計(ji)算出物(wu)(wu)體(ti)(ti)(ti)運(yun)行(xing)了(le)多遠,然而海森堡提出的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)不(bu)確(que)定(ding)性原(yuan)理使得你無法預知一(yi)個微(wei)觀(guan)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)未來的(de)(de)狀態。正如愛因斯坦所說的(de)(de):上帝不(bu)玩骰子(zi)(zi)(zi)(zi),但(dan)是(shi)(shi)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力學(xue)讓我(wo)們不(bu)得不(bu)相(xiang)信(xin),上帝似乎是(shi)(shi)玩骰子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)。