薛丁格的貓,物理界百年困惑,一個簡易的外星人定律輕鬆破解

對不起，要說清楚這個問題，你需先了解幾個有趣的物理故事和物理名詞。

第一個名詞，不確定性原理

在量子物理裡，粒子有一個規律，叫測不準原理，例如電子，我們不可能同時測定電子的位置和速度，意思是說，我們找到電子，確定了位置，就無法測定速度，反過來，測定到速度，就無法找到或確定位置，物理學家海森堡把它歸納總結，叫不確定性原理。

不確定性原理

第二個名詞：量子疊加態

電子運動有能量，能量有波的屬性，如果找到電子，電子就是粒子，如果測得電子速度，電子是波，而粒子和波不能同時測定，那麼你說電子是粒子？還是波呢？還是兩者都是？

在量子物理裡，無論你想什麼辦法測定，你都無法同時確定粒子是波還是粒子，而且每一次測定的結果也是概率的，有時是粒子，有時是波，究竟是哪一種，無法確定。物理學家把粒子的這種特殊屬性叫做量子疊加態，意思是兩種狀態都有可能。

第三個故事：愛因斯坦「上帝不會擲骰子」論

在現實的宏觀世界中，我們可以同時測定一輛行駛的小車的速度和位置，我們也可以清楚判定一個人在這兒，或者不在這兒，絕不可能說這個人在這兒、又不在這兒的不合邏輯的回答，而粒子世界還真的是這樣，簡直不可思議。

所以，不確定性原理和量子疊加理論在物理界引起軒然大波，以波爾和海森堡為首的哥本哈根派贊同，愛因斯坦和薛丁格派為首反對，兩派進行了長期的爭辯，愛因斯坦不相信這種隨機性，他認為粒子世界是有規律可循，不是擲骰子來確定正反面，他相信粒子世界的上帝不會擲骰子。

第四個名詞：薛丁格的貓

著名物理學家薛丁格，為了反駁海森堡等人的不確定性原理，提出了一個思想實驗來辯駁，這個實驗的內容是：

把一隻貓關進一隻封閉的籠子裡，放進食物和毒藥，毒藥由一放射性元素控制，放射性元素只要發生衰變，貓一定會被毒死，但放射性元素的衰變是不確定性，遵守量子疊加態，就是說，籠子裡的貓可能死，可能不會死，這決定於放射性元素是否衰變，那麼，籠子裡的貓到底是死是活，不打開籠子看，兩種情況都有可能，誰也無法確定，只有打開看，才知死活，以此反駁海森堡的不確定性原理是見光死。

哥本哈根派們不僅沒有被這個實驗所擊退，反而利用這個實驗進一步推演，說量子世界就是這樣子，只要看了，測定了，不確定性就消失了，粒子疊加也沒有了，還美名其曰：叫波函數坍縮，就是上帝擲骰子落了地，知道點數了，這大概是世界上最有意思的一次爭論。

到現在為止，這場爭論以波爾、海森寶為首的哥本哈根派完勝，以愛因斯坦、薛丁格派沉默收場，從此，不確定性原理、量子態、概率成為量子物理的基本規律而確定下來。

難道粒子世界裡，粒子真的就是混沌的、不確定性的、似是而非的疊加態？粒子世界裡真的是上帝在擲骰子，無規律可循就是規律？愛因斯坦輸定了嗎？

但是，這次，地球人破譯了一個外星人定律，把這個世紀大爭論重新擺上檯面，鹿死誰手？就看這幾十個字的定律如何判定！

物理學家波爾

第五個名詞：圓周運動定律

圓周運動定律是地球人破譯的外星人定律，又叫宇宙第一定律，內容是：

任何孤立的星體或粒子在不受幹擾的前提下，將永恆的保持勻速自轉和繞一核心周轉作圓周運動不變。

這個定律表明，任何星體若孤立存在宇宙中，或者粒子孤立封閉在核內，它們將永恆的作勻速自轉和公轉的圓周運動。事實上所有的星體不可能孤立存在，必然受到太多的幹擾，所以，星體的變速和橢圓軌道是被幹擾後的結果。

這個定律也表明，星體和粒子的自轉和公轉是與生俱來的，是慣性，不需要藉助任何力量，更不需上帝的第一手推動，地球沒有了太陽和月球，地球將自轉更穩定，周轉更圓。

這個定律還表明：宇宙粒子也是更小的動態粒子組合，隔絕外界一切幹擾，所有粒子都是勻速自轉和繞核公轉，粒子的所有不確定性和概率性都不是粒子的本質，而是來自外界不確定性的、概率性的粒子和粒子能量幹擾後的結果。

外星人定律

第六結論：公正裁定

到這裡，我們非常清楚，一切粒子的位置、運動軌道、速度都是有規律可循的，只要隔絕外界一切幹擾，粒子的運動狀態是勻速的自轉和公轉，軌道是圓周。從這一點上來說，愛因斯坦無疑是正確的。

但是，粒子處於一個開放的空間，粒子的幹擾的能量來源顯然是不確定的、概率的、幹擾因素是混沌的、是無法確定的外環境。粒子實在太小了，經不起任何擾動，假如存在一個完全隔絕的封閉空間，粒子在裡面處於勻速自轉和周轉狀態，我們是無法觀察和測定的，因為我們的觀察和測定就是一種擾動，就必然破壞粒子的勻速自轉和周轉狀態，破壞後的結果決定於擾動的能量大小、方式、擾動的時間，如果外界的擾動的能量是不確定的，概率的，那麼，粒子的運動也是不確定性的、概率的。

公正裁定

在薛丁格貓實驗中，決定因素是發射性元素的衰變，如果這一發射性元素處於隔絕的封閉空間不受幹擾，可以確定不會發生衰變，衰敗的原因是受到開放環境的不確定幹擾，所以衰變也是不確定性，所以才有「貓是死又活」的疊加態。

從這點上看，波爾的哥本哈根派們是正確的。

但粒子遵守宇宙圓周運動的規律是其本質，粒子受不確定性幹擾時，表現為不確定性的運動狀態，不受幹擾時回歸圓周運動，所以，粒子的大概率速度是勻速度，大概率軌道是圓周，正是有這個本質，才有薛丁格方程來描述粒子的動態。

怎麼樣呢？兩派確實是個各有勝負。

其實，這種不確定性幹擾普遍存在，宏觀物體也不例外，只是宏觀物體抗擾的能力遠大於粒子，幹擾結果不明顯而已。