量子力學到底有多「曖昧」?連篤信量子力學的薛丁格也曾懷疑

2020-11-08 宇宙行者

筆者:扶蘇
佛語云:一花一世界,一葉一菩提。將微觀的事物不斷放大,甚至將其上升到精神層面,我們將會得到不亞於宇宙的宏大視野,這一切都取決於人們觀察問題角度。


除了佛教思想之外,一些哲學問題都會涉及到相關方面,而科學家有時也會在探索過程中將這種哲理與實驗聯繫起來,很難想像,薛丁格的貓也擁有這樣的思路。

著名實驗薛丁格的貓存在疊加態,引起科學家爭論



作為一個著名的思想實驗,薛丁格的貓其實是建立在微觀基礎上的,不過科學家將其放大到了宏觀世界。實際上,對一隻無辜的小貓進行量子實驗並不現實,尤其是薛丁格提出在不透明的箱子中存放有毒氣體,試圖研究小貓是否會主動觸動開關,因此他認為思想實驗是最合理的方式。



一般人可能認為,箱子中的小貓存在非生即死的狀態,這是最明顯的結果,不過作為物理學四大神獸之一,薛丁格的貓還擁有生死疊加的可能性。


微觀世界中,以量子為基礎的很多物質其實都存在疊加態,比如光也可以分為粒子和波,這些在宏觀世界中是完全不可能成立的。然而量子力學就是如此曖昧,就連薛丁格本人都曾經表示懷疑。



最開始,包括薛丁格在內的科學家並不認為量子力學是一個完美的理論,不過當時我們對此的了解並不是十分深入,所以持有這樣的態度其實是完全可以理解的。

哥本哈根詮釋和多世界詮釋,支持者還在互相辯論


截止到目前,學術界對薛丁格的量子力學理論仍然存在兩種不同的觀點,即便它們已經成為主流,也沒能阻止科學家不斷進行爭論。



一種觀點被稱為哥本哈根詮釋,其中主要將薛丁格的貓的生死與打開箱子這個動作聯繫在一起,用複雜的波函數來進行解釋的同時,將決定貓的生死問題歸結到了外部原因。

之所以這麼認為,是因為在理論研究中,打開箱子的動作導致波函數坍塌,實驗結果也隨之改變,這完全顛覆了人們的認知。


另一種觀點是多世界詮釋,它認為存在無數個平行宇宙,雖然不用再考慮複雜的波函數,但是並不完全具備解釋薛丁格的貓的實驗的條件,因此持有不同觀點的科學家仍然爭論不休。

量子自殺實驗,更好地解釋量子的疊加狀態



此外,多世界理論引起人們廣泛關注的原因之一,就是量子自殺實驗,這其實能夠從另一個角度幫助人們解釋量子的疊加狀態,只不過將實驗對象換成了人類。


該實驗的思路是,如果將一個人單獨放在房間裡,他死亡的概率是百分之五十,也就是同處於生死疊加狀態。而實際在實驗開始時,平行宇宙就開始發揮作用,我們目前無法解釋它以何種狀態存在,不過在不同的宇宙中,實驗者只能存在一種狀態,二者截然相反。



量子力學中充滿了矛盾,卻不影響它成為目前世界上最重要的理論之一,如今人類藉助於發達的科學技術,有望進一步尋找有力的線索,從而為研究量子力學和相關理論提供更多支持。


也就是說,即便量子力學仍然「曖昧」,但是人類終究有守得雲開見月明的一天,這也是我們不斷探索的意義。

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