陳思進
超越時空
20世紀最大的科學成就,應該說除了相對論,就是量子力學。相對而言,相對論可謂仰望天空,與人們的關係並不那麼直接,而量子力學的應用則直接改變了我們的生活。這樣說吧,如果沒有量子力學的應用,手機、電腦和網際網路都將不復存在。
而在量子力學的科普中,最著名的恐怕就是「薛丁格的貓」(英語:Schrdinger"s Cat),這是奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格於1935年提出的一個思想實驗,目的是用這一思想實驗來討論「EPR佯謬」的。而「EPR佯謬」是以愛因斯坦為首的三個物理學家,針對量子力學的哥本哈根詮釋,質疑量子力學的不完備性的。
那年的8月8日,愛因斯坦在寫給薛丁格的信件中,提出了一個「粗略宏觀案例」:一桶不穩定的火藥,在經過一段時間後,這桶火藥會處於爆炸與不爆炸的疊加狀態。為了進一步說明這個現象,薛丁格在回信中,將疊加態轉移至大尺度系統上,提出了後來著名的「薛丁格的貓」的思想實驗。
簡單介紹一下:把一隻貓、一個裝有氰化氫氣體的玻璃燒瓶和放射性物質放進封閉的盒子裡。當盒子內的監控器偵測到衰變粒子時,就會打破燒瓶,殺死這隻貓。根據量子力學的哥本哈根學派的詮釋,在實驗進行一段時間後,貓會處於又活又死的疊加態。可是,假若實驗者觀察盒子內部,他會觀察到一隻活貓或一隻死貓,而不是同時處於活狀態與死狀態的貓。
這個思想試驗起到了傳播量子力學的作用,讓大家知道了量子具有疊加態、會糾纏(量子糾纏),還讓大家認識了還有「多世界」等其他量子力學的概念,更讓不少大眾得知了,哥本哈根學派的詮釋早已被科學界主流所接受。不過,「薛丁格的貓」畢竟還是顛覆了大家對這個世界的常識理解。
為了使大眾能夠進一步的理解,有一個「女朋友的滾」的說法,非常流行。前些日子,羅輯思維的羅先生也試圖用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」:
如果女朋友讓你「滾」,她其實是處在真的讓你滾、和讓你過去擁抱她,這兩種心理狀態的一個「疊加態」。你的下一步行動——用物理學的話叫「觀測」——將會使這個疊加態塌縮到一個固定的狀態。你要是真滾了,她可能就是真的想讓你滾;你要是過去擁抱她,她可能就認為自己原本就是想讓你擁抱她。
遺憾的是,嚴格來說,用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」,並不精準。關鍵區別在於:量子疊加態的塌縮結果是完全不可控的,物理學家就算滿懷良好的祝願,也不能讓貓塌縮成「活」的可能性增加一分;而你,卻可以左右你女朋友的「波函數」,即你的行動可以改變你女朋友對你的態度。
薛丁格的本意是用它來揭示量子力學的哥本哈根學派詮釋的荒謬之處。「薛丁格的貓」讓科學家第一次感受到了另一個完全不一樣的世界;同時,也使大眾開始漸漸地意識到,微觀世界的運行規律與我們平時生活的現實世界是不盡相同的。
而這可能恰恰正是大眾對於「薛丁格的貓」最可能的誤解。
要特別強調一下:量子力學描述的是微觀世界物質的規律,在宏觀世界中並不存在疊加態,而我們的意識更不可能參與其中使疊加態坍塌。也就是說,「薛丁格的貓」是在試圖描述微觀世界,而「女朋友的滾」不過是現實世界中的一個選擇的問題而已。
因此,用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」是不恰當的,反而曲解了這個思想試驗的初衷。
希望媒體人能夠多做功課(順便提一下,「得到APP」上對以比特幣為代表的虛擬代幣的「科普」,也有很多明顯的硬傷);更希望科學家能夠加強科普教育,儘量使用老百姓(603883,股吧)聽得懂的語言,來精準地進行科普。
(作者系加拿大某國際財團風險管理資深顧問,科幻作家。已出版長篇小說《絕情華爾街》《心機》和《歸·去·來》等)
(責任編輯: HN666)