說起科學史上最有名的實驗動物,能跟巴甫洛夫的狗相比的,大概非薛丁格的貓(Schrodinger's cat)莫屬。但巴甫洛夫的狗是確有其狗,薛丁格的貓只活/死在想像之中。
在熱播了12年的美劇《生活大爆炸》第一季,物理學博士萊納德企圖策劃與美女潘妮的約會,兩個人都向物理學博士謝爾頓尋求建議。謝爾頓對潘妮說:就像薛丁格的貓既是死的也是活的,你跟萊納德約會的結果也既是好的也是壞的,想知道結果,唯一的辦法就是打開盒子——真正去赴約。在這部劇的第五季,謝爾頓把自己跟萊納德的關係描述為「薛丁格的友誼」(Schrodinger's friendship),意思是說,他倆既是朋友又是死敵,這是「薛丁格的貓」的演化版,取的是其「完全相反的兩種狀態同時存在、結果如何無法預判」之意。
「薛丁格的貓」源於奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrodinger)1935年提出的一個思想實驗,目的是揭示哥本哈根派(the Copenhagen Interpretation)對量子力學的闡述如果不是用於微觀世界的粒子而用於規模更大的事物——比如貓——會有多荒謬。
這個實驗假設把一隻貓關在裝有放射性粒子和氰化物的密閉容器內:如果粒子發生衰變,就會觸發機關,打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會被毒死;如果粒子不發生衰變,貓就活著。按照哥本哈根派的觀點,放射性粒子的狀態模糊不清,在沒被觀察的情況下處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,只有被觀察時才會隨機選擇一種狀態出現。換言之,在盒子被打開前,貓既死又活,處於死貓和活貓的疊加狀態。
量子物理聽上去很玄,也的確很玄。哥本哈根派的代表人物、丹麥物理學家戴維·玻爾(David Bohr)有言,誰要是說自己可以思考量子物理而不感到頭暈,那就說明他根本不懂量子物理!就「薛丁格的貓」而言,簡單地說,它體現了兩種哲學思想:一派(玻派)認為,不存在什麼客觀世界,人所能做的只是對世界做出解釋;另一派(薛派)認為世界客觀存在,不以人的主觀為轉移。
比如,玻爾說:「物理學講的不是世界是怎樣的,而是關於世界我們可以說什麼。」(Physics is not about how the world is, it is about what we can say about the world.)哥本哈根派的另一位代表人物維爾納·海森貝格(Werner Heisenberg)也說:「我們觀察到的不是自然本身,而是自然在我們的探索方式下展現的樣子。」(What we observe is not nature itself, but nature exposed to our method of questioning.)薛丁格則認為:「我面對的世界僅有一重,不是一個客觀的世界和一個感知的世界,主體和客體是一體。」(The world is given to me only once, not one existing and one perceived. Subject and object are only one.)
這三位都是諾貝爾物理學獎得主,都有跌宕起伏的傳奇人生。不同之處在於,薛丁格因為一隻貓在大眾文化領域被津津樂道——或者說,薛丁格還不如他的貓有名。(趙菲菲)