大學(xué)物理薛定諤之貓

薛定諤之貓\o"查看圖片"

“薛定諤之貓”又名“薛定諤的貓”，是關(guān)于量子理論的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，薛定諤之貓的概念提出是為了解決愛因斯坦的相對(duì)論所帶來的祖母悖論，即平行宇宙之說。背景什么是薛定諤貓？這要從頭說起。薛定諤（E.Schrdinger，1887—1961）是奧地利著名物理學(xué)家、量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，曾獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，量子力學(xué)是描述原子、電子等微觀粒子的理論，它所揭示的微觀規(guī)律與日常生活中看到的宏觀規(guī)律很不一樣。處于所謂“疊加態(tài)”的微觀粒子之狀態(tài)是不確定的。例如，電子可以同時(shí)位于幾個(gè)不同的地點(diǎn)，直到被觀察測(cè)量（觀測(cè)）時(shí)，才在某處出現(xiàn)。這種事如果發(fā)生在宏觀世界的日常生活中，就好比：我在家中何處是不確定的，你看我一眼，我就突然現(xiàn)身于某處——客廳、餐廳、廚房、書房或臥室都有可能；在你看我之前，我像云霧般隱身在家中，穿墻透壁到處游蕩。這種“魔術(shù)”別說常人認(rèn)為荒謬，物理學(xué)家如薛定諤也想不通。于是薛定諤就編出了這個(gè)佯謬，以引起注意。果不其然！物理學(xué)家爭(zhēng)論至今。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容把一只貓放進(jìn)一個(gè)封閉的盒子里，然后把這個(gè)盒子連接到一個(gè)包含一個(gè)放射性原子核和一個(gè)裝有有毒氣體的容器的實(shí)驗(yàn)裝置。設(shè)想這個(gè)放射性原子核在一個(gè)小時(shí)內(nèi)有50%的可能性發(fā)生衰變。如果發(fā)生衰變，它將會(huì)發(fā)射出一個(gè)粒子，而發(fā)射出的這個(gè)粒子將會(huì)觸發(fā)這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，打開裝有毒氣的容器，從而殺死這只貓。根據(jù)量子力學(xué)，未進(jìn)行觀察時(shí)，這個(gè)原子核處于已衰變和未衰變的疊加態(tài)，但是，如果在一個(gè)小時(shí)后把盒子打開，實(shí)驗(yàn)者只能看到“衰變的原子核和死貓”或者“未衰變的原子核和活貓”兩種情況。薛定諤在1935年發(fā)表了一篇論文，題為《量子力學(xué)的現(xiàn)狀》，在論文的第5節(jié)，薛定諤描述了那個(gè)常被視為惡夢(mèng)的貓實(shí)驗(yàn)：哥本哈根派說，沒有測(cè)量之前，一個(gè)粒子的狀態(tài)模糊不清，處于各種可能性的混合疊加。比如一個(gè)放射性原子，它何時(shí)衰變是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處于衰變/不衰變的疊加狀態(tài)中，只有確實(shí)地測(cè)量了，它才會(huì)隨機(jī)的選擇一種狀態(tài)而出現(xiàn)。那么讓我們把這個(gè)原子放在一個(gè)不透明的箱子中讓它保持這種疊加狀態(tài)?，F(xiàn)在薛定諤想象了一種結(jié)構(gòu)巧妙的精密裝置，每當(dāng)原子衰變而放出一個(gè)中子，它就激發(fā)一連串連鎖反應(yīng)，最終結(jié)果是打破箱子里的一個(gè)毒氣瓶，而同時(shí)在箱子里的還有一只可憐的貓。事情很明顯：如果原子衰變了，那么毒氣瓶就被打破，貓就被毒死。要是原子沒有衰變，那么貓就好好地活著。這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)的巧妙之處，在于通過“檢測(cè)器－錘子－毒藥瓶”這條因果鏈，似乎將鈾原子的“衰變－未衰變疊加態(tài)”與貓的“死－活疊加態(tài)”聯(lián)系在一起，使量子力學(xué)的微觀不確定性變?yōu)楹暧^不確定性；微觀的混沌變?yōu)楹暧^的荒謬——貓要么死了，要么活著，兩者必居其一，不可能同時(shí)既死又活！難怪英國(guó)著名科學(xué)家霍金聽到薛定諤貓佯謬時(shí)說：“我去拿槍來把貓打死！”薛定諤之貓的疑惑如果我們不揭開密室的蓋子，根據(jù)我們?cè)谌粘Ｉ钪械慕?jīng)驗(yàn)，可以認(rèn)定，此貓或者死，或者活。這是她的兩種本征態(tài)。但是，如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，她處于一種活與不活的疊加態(tài)。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道此貓是死是活。此時(shí)，貓的波函數(shù)由疊加態(tài)立即收縮到某一個(gè)本征態(tài)。量子理論認(rèn)為：如果沒有揭開蓋子，進(jìn)行觀察，我們永遠(yuǎn)也不知道此貓是死是活，她將永遠(yuǎn)到處于半死不活的疊加態(tài)。這與我們的日常經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重相違，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活？薛定諤挖苦說：按照量子力學(xué)的解釋，箱中之貓?zhí)幱凇八溃畀B加態(tài)”——既死了又活著！要等到打開箱子看貓一眼才決定其生死。（請(qǐng)注意！不是發(fā)現(xiàn)而是決定，僅僅看一眼就足以致命?。┱窆防滋赝踝铀f：“Tobeornottobe,thatwasaquestion."只有當(dāng)你打開盒子的時(shí)候，疊加態(tài)突然結(jié)束（在數(shù)學(xué)術(shù)語就是“坍縮（collapse）”），哈姆雷特王子的猶豫才終于結(jié)束，我們知道了貓的確定態(tài)：死，或者活。哥本哈根的幾率詮釋的優(yōu)點(diǎn)是：只出現(xiàn)一個(gè)結(jié)果，這與我們觀測(cè)到的結(jié)果相符合。但是有一個(gè)大的問題：它要求波函數(shù)突然坍縮。但物理學(xué)中沒有一個(gè)公式能夠描述這種坍縮。盡管如此，長(zhǎng)期以來物理學(xué)家們出于實(shí)用主義的考慮，還是接受了哥本哈根的詮釋。付出的代價(jià)是：違反了薛定諤方程。這就難怪薛定諤一直耿耿于懷了。自然的推論當(dāng)它們都被鎖在箱子里時(shí)，因?yàn)槲覀儧]有觀察，所以那個(gè)原子處在衰變/不衰變的疊加狀態(tài)。因?yàn)樵拥臓顟B(tài)不確定，所以貓的狀態(tài)也不確定，只有當(dāng)我們打開箱子察看，事情才最終定論：要么貓?zhí)稍谙渥永锼赖袅耍此畋膩y跳地“喵嗚”直叫。問題是，當(dāng)我們沒有打開箱子之前，這只貓?zhí)幵谑裁礌顟B(tài)？似乎唯一的可能就是，它和我們的原子一樣處在疊加態(tài)，這只貓當(dāng)時(shí)陷于一種死/活的混合。一只貓同時(shí)又是死的又是活的？它處在不死不活的疊加態(tài)？這未免和常識(shí)太過沖突，同時(shí)在生物學(xué)角度來講也是奇談怪論。如果打開箱子出來一只活貓，那么要是它能說話，它會(huì)不會(huì)描述那種死/活疊加的奇異感受？恐怕不太可能。換言之，“薛定諤貓”概念的提出是為了解決愛因斯坦的相對(duì)論所帶來的祖母悖論，即平行宇宙之說。薛定諤貓佯謬實(shí)際上提出了一個(gè)十分重要的問題：什么是量子力學(xué)的觀測(cè)？觀察或測(cè)量都與人的主觀有關(guān)，而人在箱外，所以必須打開箱子才能決定貓的死活。誰都知道箱中貓的死活是由鈾的衰變決定的——衰變前貓是活的，衰變后貓就死了，這與是否有人打開箱子進(jìn)行觀察毫不相干。所以毛病出在觀測(cè)的主觀性上，應(yīng)該朝這個(gè)方向?qū)じ康?。微觀的觀測(cè)與宏觀的觀測(cè)有所不同。宏觀的觀測(cè)對(duì)被觀測(cè)對(duì)象沒有什么影響。俗話說：“看一眼總行吧?！币馑际菍?duì)所看之物并無影響，用不著擔(dān)心。微觀的觀測(cè)對(duì)被觀測(cè)對(duì)象有影響，會(huì)引起變化。以觀測(cè)電子為例，要用光照才能看見，光的最小單位光子的能量雖小但不是零，光子照到被觀測(cè)的電子上，對(duì)電子的影響很大。所以，在微觀世界中看一眼也會(huì)惹禍！量子力學(xué)認(rèn)為，觀測(cè)的結(jié)果使得被觀測(cè)對(duì)象的狀態(tài)改變了：一個(gè)確定態(tài)從原先不確定的疊加態(tài)中蹦了出來。再追究下去，觀測(cè)無非是觀測(cè)手段（如光子）與被觀測(cè)對(duì)象（如電子）之間的一種相互作用，這種相互作用并不一定與觀測(cè)者聯(lián)系起來，后者可以用檢測(cè)器之類的儀器代替。經(jīng)過幾十年的探索，物理學(xué)家終于認(rèn)識(shí)到：在由疊加態(tài)到確定態(tài)的轉(zhuǎn)變中，觀測(cè)曾經(jīng)扮演的角色應(yīng)該以相互作用來代替，這樣不僅更普遍而且更客觀。具體到薛定諤貓佯謬，就能將人的主觀因素完全排除——貓的死活不是由人開箱看貓一眼所決定的。讀者會(huì)說：“不就是一只假想的貓嗎，讓霍金開槍打死不就完了?！笔虑椴⒎悄敲春?jiǎn)單，否則許多物理學(xué)大師就不會(huì)那么孜孜以求了。薛定諤貓佯謬衍生出更深刻的問題：大量原子、分子所構(gòu)成的生物與這些微觀粒子遵從的量子力學(xué)規(guī)律之間的關(guān)系究竟是什么？這不僅是重要的理論問題，而且具有實(shí)際意義。例如，自我意識(shí)的機(jī)制至今仍然是未解之謎，有人認(rèn)為可能與量子力學(xué)或者更深層次的微觀規(guī)律有關(guān)。再如思維過程中的“頓悟”，會(huì)不會(huì)與前述之“一個(gè)確定態(tài)就從原先不確定的疊加態(tài)中蹦了出來”有關(guān)呢？可能有關(guān)的還有：生命的起源、物種的變異、光合作用的機(jī)制……如此等等?？傊?，生命的秘密和思維的奧妙不可能與量子力學(xué)的規(guī)律無關(guān)。這就難怪薛定諤后來轉(zhuǎn)而對(duì)生命科學(xué)很感興趣了。1946年他寫出了著名的《生命是什么》一書，提出了一些很有創(chuàng)見的觀點(diǎn)。遺憾的是，在他有生之年，那可憐的箱中之貓依然生死不明。后續(xù)研究物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，一切要由實(shí)驗(yàn)來判定。較早的一批關(guān)于“薛定諤貓”的實(shí)驗(yàn)是將處于疊加態(tài)的單個(gè)原子或分子從周圍環(huán)境中孤立起來，然后以可控制的方法使之相互作用，以觀察其變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵在于環(huán)境的相互作用，它導(dǎo)致原先的量子疊加態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典的確定態(tài)。但是將這些實(shí)驗(yàn)對(duì)象當(dāng)作薛定諤貓是一種極度的簡(jiǎn)化，單個(gè)原子或分子與薛定諤貓相去何止十萬八千里。1996年5月，美國(guó)科羅拉多州博爾德的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的Monroe等人用單個(gè)鈹離子作成了“薛定諤的貓”并拍下了快照，發(fā)現(xiàn)鈹離子在第一個(gè)空間位置上處于自旋向上的狀態(tài)，而同時(shí)又在第二個(gè)空間位置上處于自旋向下的狀態(tài)，而這兩個(gè)狀態(tài)相距80納米之遙?。?納米為1米的十億分之一）——這在原子尺度上是一個(gè)巨大的距離。想像這個(gè)鈹離子是個(gè)通靈大師，他在紐約與喜馬拉雅同時(shí)現(xiàn)身，一個(gè)他正從摩天樓頂往下跳傘；而另一個(gè)他則正爬上雪山之巔！——量子的這種“化身博士”特點(diǎn)，物理學(xué)上稱“量子相干性”。在早期的楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，單個(gè)光粒子即以優(yōu)美的波粒二象性，輕巧地同時(shí)穿過兩條狹縫，在觀察屏上制造出一幅美麗的明暗相干條紋薛定諤貓是他在1935年提出的關(guān)于量子力學(xué)的一個(gè)佯謬。這些年來許多物理學(xué)家絞盡腦汁，試圖解開這個(gè)佯謬。顯然，既死又活的貓是荒謬的。薛定諤想要借此闡述的物理問題是：宏觀世界是否也遵從適用于微觀尺度的量子疊加原理?！把Χㄖ@貓”佯謬巧妙地把微觀放射源和宏觀的貓聯(lián)系起來，旨在否定宏觀世界存在量子疊加態(tài)。然而隨著量子力學(xué)的發(fā)展，直到最近經(jīng)過一系列精巧的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)問題才逐漸有了眉目。2000年7月，《自然》報(bào)道了最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這次《自然》報(bào)道的實(shí)驗(yàn)與上述那些實(shí)驗(yàn)不同。紐約州立大學(xué)石溪分校弗里德曼（J.R.Friedman）等人拿來做實(shí)驗(yàn)的“薛定諤貓”不是單個(gè)粒子，而是在接近絕對(duì)零度的超導(dǎo)體環(huán)形電路中由幾十億對(duì)電子構(gòu)成的超導(dǎo)流。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所的萊布弗里特等人在最新一期《自然》雜志上稱，他們已實(shí)現(xiàn)擁有粒子較多而且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的“薛定諤貓”態(tài)。實(shí)驗(yàn)中，研究人員將鈹離子每隔若干微米“固定”在電磁場(chǎng)阱中，然后用激光使鈹離子冷卻到接近絕對(duì)零度，并分三步操縱這些離子的運(yùn)動(dòng)。為了讓盡可能多的粒子在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)“薛定諤貓”態(tài)，研究人員一方面提高激光的冷卻效率，另一方面使電磁場(chǎng)阱盡可能多地吸收離子振動(dòng)發(fā)出的熱量。最終，他們使6個(gè)鈹離子在50微秒內(nèi)同時(shí)順時(shí)針自旋和逆時(shí)針自旋，實(shí)現(xiàn)了兩種相反量子態(tài)的等量疊加糾纏，也就是“薛定諤貓”態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明，這種由大量粒子構(gòu)成的宏觀量子系統(tǒng)也可以處于疊加態(tài)——相當(dāng)于薛定諤貓的“死－活疊加態(tài)”。幾十億對(duì)電子構(gòu)成的超導(dǎo)流當(dāng)然還不能與幾億億億個(gè)原子構(gòu)成的貓相比，但較之單個(gè)原子分子畢竟前進(jìn)了一大步。所以有人驚呼：“薛定諤貓變胖了！”奧地利因斯布魯克大學(xué)的研究人員也在同期《自然》雜志上報(bào)告說，他們?cè)?個(gè)離子的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了“薛定諤貓”態(tài)，但維持時(shí)間稍短?？茖W(xué)家稱，“薛定諤貓”態(tài)不僅具有理論研究意義，也有實(shí)際應(yīng)用的潛力。比如，多粒子的“薛定諤貓”態(tài)系統(tǒng)可以作為未來高容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的核心部件，也可以用來制造極其靈敏的傳感器以及原子鐘、干涉儀等精密測(cè)量裝備。下一步是否拿一只真的貓來做實(shí)驗(yàn)?zāi)?？不可能！首先是無法將之與周圍環(huán)境隔離——置于真空中的貓馬上會(huì)死掉。其次，與接近絕對(duì)零度的超導(dǎo)流不同，常溫下的貓根本不是宏觀量子系統(tǒng)，何來疊加態(tài)？而且也沒有必要做這樣的實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)家根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)薛定諤貓為什么不可能有“死－活疊加態(tài)”已能作出符合量子力學(xué)的解釋。格利賓的《尋找薛定諤的貓》哥本哈根詮釋哥本哈根詮釋是建立在由德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家MaxBorn所提出的“波函數(shù)的概率表達(dá)”上，之后發(fā)展為著名的不確定原理，即震動(dòng)中的微粒子——量子的類弦的決定論詮釋。把電子波與發(fā)現(xiàn)概率聯(lián)系起來，并主張“波包塌縮”的一種對(duì)物質(zhì)——波的量子論解釋，已經(jīng)成為量子論的標(biāo)準(zhǔn)詮釋。其在很長(zhǎng)的一段時(shí)間成了“正統(tǒng)的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”詮釋。但那只不死不活的貓卻總是像惡夢(mèng)一樣讓物理學(xué)家們不得安寧。格利賓在《尋找薛定諤的貓》中想告訴我們的是，哥本哈根詮釋在哪兒失敗，以及用什么詮釋可以替代它。多世界詮釋格利賓在書中寫道：“埃弗雷特……指出兩只貓都是真實(shí)的。有一只活貓，有一只死貓，但它們位于不同的世界中。問題并不在于盒子中的放射性原子是否衰變，而在于它既衰變又不衰變。當(dāng)我們向盒子里看時(shí)，整個(gè)世界分裂成它自己的兩個(gè)版本。這兩個(gè)版本在其余的各個(gè)方面都是全同的。唯一的區(qū)別在于其中一個(gè)版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一個(gè)版本中，原子沒有衰變，貓還活著?！?957年，埃弗雷特提出的“多世界詮釋”似乎為人們帶來了福音，雖然由于它太離奇開始沒有人認(rèn)真對(duì)待。格利賓認(rèn)為，多世界詮釋有許多優(yōu)點(diǎn)，由此它可以代替哥本哈根詮釋。也就是說，上面說的“原子衰變了，貓死了；原子沒有衰變，貓還活著”這兩個(gè)世界將完全相互獨(dú)立地演變下去，就像兩個(gè)平行的世界一樣。格利賓顯然十分贊賞這一詮釋，所以他接著說：“這聽起來就像科幻小說，然而……它是基于無懈可擊的數(shù)學(xué)方程，基于量子力學(xué)樸實(shí)的、自洽的、符合邏輯的結(jié)果。”“在量子的多世界中，我們通過參與而選擇出自己的道路。在我們生活的這個(gè)世界上，沒有隱變量，上帝不會(huì)擲骰子，一切都是真實(shí)的?！卑锤窭e所說，愛因斯坦如果還活著，他也許會(huì)同意并大大地贊揚(yáng)這一個(gè)“沒有隱變量，上帝不會(huì)擲骰子”的理論。這個(gè)詮釋的優(yōu)點(diǎn)是：薛定諤方程始終成立，波函數(shù)從不坍縮，由此它簡(jiǎn)化了基本理論。它的問題是：設(shè)想過于離奇，付出的代價(jià)是這些平行的世界全都是同樣真實(shí)的。這就難怪有人說：“在科學(xué)史上，多世界詮釋無疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論?！毖Χㄖ@方程方程\o"查看圖片"

埃爾溫·薛定諤在20世紀(jì)20年代中期創(chuàng)立了現(xiàn)在被稱為量子力學(xué)分支中的一個(gè)方程。后來被稱之為薛定諤方程:量子理論是20世紀(jì)科學(xué)的重大進(jìn)展之一，但由于量子力學(xué)對(duì)傳統(tǒng)觀念所帶來的巨大沖擊，連“量子”的提出者在內(nèi)的科學(xué)家都想盡各種辦法拒絕它，或做出各種調(diào)和性的解釋。事實(shí)上，薛定諤被量子力學(xué)的結(jié)果弄得心神不安，他不喜歡波粒二象性的二元解釋以及波的統(tǒng)計(jì)解釋，試圖建立一個(gè)只用波來解釋的理論。理想實(shí)驗(yàn)薛定諤嘗試著用一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)量子理論隱含的不確之處。量子力學(xué)告訴我們：除非進(jìn)行觀測(cè)，否則一切都是不真實(shí)的。愛因斯坦和少數(shù)非主流派物理學(xué)家拒絕接受由薛定諤及其同事創(chuàng)立的理論結(jié)果。愛因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)只不過是對(duì)原子及亞原子粒子行為的一個(gè)合理的描述，是一種唯象理論，它本身不是終極真理。他說過一句名言：“上帝不會(huì)擲骰子。”他不承認(rèn)薛定諤的貓的非本征態(tài)之說，認(rèn)為一定有一個(gè)內(nèi)在的機(jī)制組成了事物的真實(shí)本性。他花了數(shù)年時(shí)間企圖設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)這種內(nèi)在真實(shí)性是否在起作用，但他沒有完成這個(gè)計(jì)劃就去世了。相關(guān)議論薛定諤的實(shí)驗(yàn)把量子效應(yīng)放大到了我們的日常世界，現(xiàn)在量子的奇特性質(zhì)牽涉到我們的日常生活了，牽涉到我們心愛的寵物貓究竟是死還是活的問題。這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，卻比EPR要辛辣許多，這一次扎得哥本哈根派夠疼的。他們不得不退一步以咽下這杯苦酒：是的，當(dāng)我們沒有觀察的時(shí)候，那只貓的確是又死又活的。“存在就是被測(cè)量”－哥本哈根派“當(dāng)我們不觀察時(shí)，月亮是不存在的”。這稍稍偏離了本意，準(zhǔn)確來說，因?yàn)樵铝烈彩怯刹淮_定的粒子組成的，所以如果我們轉(zhuǎn)過頭不去看月亮，那一大堆粒子就開始按照波函數(shù)彌散開去。于是乎，月亮的邊緣開始顯得模糊而不確定，它逐漸“融化”，變成概率波擴(kuò)散到周圍的空間里去。當(dāng)然這么大一個(gè)月亮完全融化成空間中的概率是需要很長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)間的，不過問題的實(shí)質(zhì)是：要是不觀察月亮，它就從確定的狀態(tài)變成無數(shù)不確定的疊加。不觀察它時(shí)，一個(gè)確定的，客觀的月亮是不存在的。但只要一回頭，一輪明月便又高懸空中，似乎什么事也沒發(fā)生過一樣。不能不承認(rèn)，這聽起來很有強(qiáng)烈的主觀唯心論的味道。雖然它其實(shí)和我們通常理解的那種哲學(xué)理論有一定區(qū)別，不過講到這里，許多人大概都會(huì)自然而然地想起貝克萊(GeorgeBerkeley)主教的那句名言：“存在就是被感知”(拉丁文：EsseEstPercipi)。這句話要是稍微改一改講成“存在就是被測(cè)量”，那就和哥本哈根派的意思差不離了。貝克萊在哲學(xué)史上的地位無疑是重要的，但人們通常樂于批判他，我們的哥本哈根派是否比他走得更遠(yuǎn)呢？好歹貝克萊還認(rèn)為事物是連續(xù)客觀地存在的，因?yàn)榭傆小吧系邸痹诓煌５乜粗磺小６孔诱?？“陛下，我不需要上帝這個(gè)假設(shè)”。量子自殺究竟是必然還是偶然決定了宇宙的命運(yùn)？或者說：上帝玩骰子嗎？這個(gè)是量子力學(xué)和相對(duì)論最大的爭(zhēng)議。量子力學(xué)主張：世界是由不確定的、隨機(jī)的事件決定，這個(gè)不確定（后者叫波動(dòng)）其實(shí)就是辯證法主張的矛盾運(yùn)作；而相對(duì)論則認(rèn)為：世界應(yīng)該是由固定的、機(jī)械的規(guī)律統(tǒng)治，任何看似偶然的事件背后，其實(shí)都有必然在支撐。關(guān)于薛定諤之貓，包括愛因斯坦在內(nèi)的許多非主流科學(xué)家是持懷疑態(tài)度的，他們認(rèn)為：這個(gè)原因是由“平行宇宙”（MWI）造成的，即：當(dāng)我們向盒子里看時(shí)，整個(gè)世界分裂成它自己的兩個(gè)版本。這兩個(gè)版本在其余的各個(gè)方面都是全同的。唯一的區(qū)別在于其中一個(gè)版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一個(gè)版本中，原子沒有衰變，貓還活著。在量子的多世界中，我們通過參與而選擇出自己的道路。在我們生活的這個(gè)世界上，沒有隱變量，上帝不會(huì)擲骰子，一切都是真實(shí)的。這個(gè)觀點(diǎn)還有更駭人聽聞的假設(shè)：量子自殺。提出在量子力學(xué)里，量子自殺是想法實(shí)驗(yàn)，這令人毛骨悚然和啼笑皆非的實(shí)驗(yàn)在80年代末由HansMoravec，BrunoMarchal等人提出，而又在1998年為宇宙學(xué)家MaxTegmark針對(duì)哥本哈根“波函數(shù)坍縮”中的“意識(shí)怪獸”，在那篇廣為人知的宣傳MWI的論文中所發(fā)展和重提。MaxTegmark認(rèn)為宇宙有多個(gè)，量子的不確定性被分配到各個(gè)宇宙去，只要從主觀視角來看，不但一個(gè)人永遠(yuǎn)無法完成自殺，事實(shí)上他一旦開始存在，就永遠(yuǎn)不會(huì)消失！總存在著一些量子效應(yīng)，使得一個(gè)人不會(huì)衰老，而按照MWI，這些非常低的概率總是對(duì)應(yīng)于某個(gè)實(shí)際的世界！實(shí)驗(yàn)在一套設(shè)備里，利用原子衰變來控制扣動(dòng)一把槍的扳機(jī)，我們就可以觀測(cè)當(dāng)一個(gè)人被打死了（如果衰變-->開槍）或者沒有(沒有衰變)。他遲早被打死，因?yàn)殡S著原子衰變概率的增加，槍的扳機(jī)遲早會(huì)扣動(dòng)。但對(duì)當(dāng)事人本身的角度來說完全不是這樣。因?yàn)閷?duì)他唯一有意義的就是“那些他活著的世界”。永遠(yuǎn)都會(huì)有一個(gè)他活在某個(gè)世界！如果平行宇宙理論是正確的，那么對(duì)于某人來說，他無論如何試圖去自殺都不會(huì)死！要是他拿刀抹脖子，那么因?yàn)榻M成刀的是一群符合波動(dòng)方程的粒子，所以總有一個(gè)非常非常小的可能性，以某種方式絲毫無損地穿透了該人的脖子，從而保持該人不死！當(dāng)然這個(gè)概率極小極小，但按照MWI，一切可能發(fā)生的都實(shí)際發(fā)生了，所以這個(gè)現(xiàn)象總會(huì)發(fā)生在某個(gè)宇宙！其實(shí)不管換什么方式自殺都一樣，跳樓也好，臥軌也好，上吊也好，總存在那么一些宇宙，讓他還活著。從該人自身的視角來看，他怎么死都死不掉！當(dāng)然在其他無窮個(gè)宇宙里，他的親朋好友卻要為他哀悼了。這實(shí)際上也是薛定諤貓的一個(gè)真人版。大家知道在貓實(shí)驗(yàn)里，如果原子衰變，貓就被毒死，反之則存活。對(duì)此，哥本哈根派的解釋是：在我們沒有觀測(cè)它之前，貓是“又死又活”的，而觀測(cè)后貓的波函數(shù)發(fā)生坍縮，貓要么死要么活。MWI則聲稱：每次實(shí)驗(yàn)必定同時(shí)產(chǎn)生一只活貓和一只死貓，只不過它們存在于兩個(gè)平行的世界中。宇宙分裂論這樣一來，薛定諤之貓也不必再為死活問題困擾。只不過是宇宙分裂成了兩個(gè)，一個(gè)有活貓，一個(gè)有死貓罷了。對(duì)于那個(gè)活貓的宇宙，貓是一直活著的，不存在死活疊加的問題。對(duì)于死貓的宇宙，貓?jiān)诜至训哪且豢叹蛯?shí)實(shí)在在地死了，不要等人們打開箱子才“坍縮”，從而蓋棺定論。從宇宙誕生以來，已經(jīng)進(jìn)行過無數(shù)次這樣的分裂，它的數(shù)量以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，很快趨于無窮。我們現(xiàn)在處于的這個(gè)宇宙只不過是其中的一個(gè)，在它之外，還有非常多的其他的宇宙。有些和我們很接近，那是在家譜樹上最近剛剛分離出來的，而那些從遙遠(yuǎn)的古代就同我們分道揚(yáng)鑣的宇宙則可能非常不同。也許在某個(gè)宇宙中，小行星并未撞擊地球，恐龍仍是世界主宰。在某個(gè)宇宙中，埃及艷后克婁帕特拉的鼻子稍短了一點(diǎn)，沒有教愷撒和安東尼怦然心動(dòng)。那些反對(duì)歷史決定論的“鼻子派歷史學(xué)家”一定會(huì)對(duì)后來的發(fā)展大感興趣，看看是不是真的存在歷史蝴蝶效應(yīng)。在某個(gè)宇宙中，格魯希沒有在滑鐵盧遲到，而希特勒沒有在敦刻爾克前下達(dá)停止進(jìn)攻的命令。而在更多的宇宙里，因?yàn)槲锢沓?shù)的不適合，根本就沒有生命和行星的存在。似乎這個(gè)結(jié)論是可以將整個(gè)量子力學(xué)和相對(duì)論聯(lián)系起來，或者說，是用相對(duì)論取代了量子力學(xué)。但是，請(qǐng)注意：平行宇宙的保留了矛盾的對(duì)立性（同一個(gè)宇宙的貓不會(huì)有生死疊加）卻肢解了矛盾的統(tǒng)一性（使得矛盾雙方位于兩個(gè)不同的宇宙），辯證法的根本規(guī)律似乎要被否定了？且慢！仔細(xì)考慮一下：每一個(gè)電子的跳躍，每一個(gè)光子的衍射，我在鍵盤上敲打的每一個(gè)字符，都可以創(chuàng)造一個(gè)宇宙？那么，自大爆炸以來，究竟有多少個(gè)宇宙被創(chuàng)造出來了？宇宙的數(shù)量每秒鐘都在以駭人聽聞的速度增長(zhǎng)？這個(gè)理論似乎是要為了解釋一個(gè)小小的電子的衍射而興師動(dòng)眾的創(chuàng)造一個(gè)龐大的宇宙呀！也沒有任何證據(jù)能夠證明這個(gè)理論，我們從來沒有發(fā)現(xiàn)我們擁有能夠創(chuàng)造宇宙的能力。其實(shí)前文早就說了，薛定諤之貓的狀態(tài)已經(jīng)被