微觀與宏觀的界限

微觀與宏觀的界限

2013-08-14 11:05 作者：苗千來源：三聯生活周刊 2013年第32期

根據物理學目前的理論，退相干過程正是微觀世界向宏觀世界轉換的過程，這個過程涉及到量子信息向周圍環境的擴散。退相干理論從20世紀80年代發展起來，成為物理學研究的熱點問題一直至今。但是，關於微觀世界與宏觀世界的界限問題，還遠沒有定論，科學家們使越來越多的「宏觀物體」顯示出了量子態，而量子世界的本質卻還沒有顯現出來。

物理學家邁爾斯·布倫科(右)利用這臺稀釋制冷機論證量子力學在宏觀世界裡的作用

物理學中有一種「假想實驗」，這種實驗並不需要在現實中真正地操作完成（或者是在現實中無法進行），它可以通過人類的思維過程來完成，這種實驗是通過人對於自然界的經驗和邏輯推理進行的。世界上最著名的假想實驗可能就是伽利略的斜坡實驗：一個小球從斜坡上滾下來，之後再攀爬上坡度不等的斜坡。在表面光滑不考慮摩擦的情況下，小球攀爬的斜坡坡度越小，它的運行距離也就越遠，我們因此可以推論，當小球在坡度為零的光滑平面上不受阻礙滾動的時候，理論上它運動的距離是無限大，也就是說它將永遠運動下去。這個假想實驗用來證明物體的運動性質——在不受外力作用的情況下，物體將保持自身的運動狀態不變。它推翻了之前亞里斯多德的物體只有受力才會運動的觀念，並在後來被牛頓總結為牛頓第一定律。

但是也有一些假想實驗，人類卻無法通過對於自然界的經驗和邏輯推理完成，並且可以使人長時間陷入某種悖論中，其中最著名的莫過於物理學家埃爾文·薛丁格提出的「薛丁格的貓」實驗，這個實驗幾十年來一直使物理學家們陷入尷尬的境地。兩個不同的假想實驗，之所以會出現完全不同的結果，就因為前者需要人們對於宏觀世界的經驗——在這方面人類完全沒有問題，在某些方面，比如物體運動的連續性，人類對其的認知似乎是與生俱來的；而後者則需要對於微觀量子世界的理解，人類對於量子世界的探索剛開始，而在量子世界中所展示的，大多都違背人類的直覺和常識，這使得人類無法進行涉及微觀量子世界的假想實驗，也就因此容易陷入悖論。

人類在進入了量子世界之後，馬上意識到在宏觀世界和微觀世界之間存在著一個界限——量子世界的離奇現象並不會影響到宏觀世界，這個界限保護著人們已經習以為常的在宏觀世界中的物理定律和生活方式，因此我們從來不用擔心家中的椅子因為量子疊加態，同時出現在不同的地方。

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