我:跟你講個很牛逼的物理實驗。
女友:好啊。
1
我:假設有一個箱子,里面有一只貓,還有一瓶毒氣,毒氣有50%的概率會釋放,那么這只貓是死還是活呢?
女友:笨啊,我聽一聽里邊有沒有貓叫聲就知道了。
我:......
2
我:這是一個實驗哈,假設有一個箱子,里面有一只貓,還有一瓶毒氣,毒氣有50%的概率會釋放,不能聽聲音,那你覺得這只貓是死還是活呢?
女友:我打開看一下就知道了。
我:如果死了的話呢?
女友:那就死了唄,不關我事。
我:那為什么你不打開箱子什么事都不發生,你一打開這貓就死了?
女友:這不是你做實驗,叫我打開嘛。
我:......
3
我:假設有一個箱子,里面有一只貓,還有一瓶毒氣,毒氣有50%的概率會釋放,不能聽聲音,你怎么才能知道這只貓是死還是活呢?
女友:要看一下。
我:看之前他是死的還是活的?
女友:有可能是死的,也有可能是活的。
我:看之后呢?
女友:要么是死的,要么是活的。
我:那可不可以這么說:這只貓在你打開看之前,同時處于又死又活,既是死的,又是活的的疊加狀態?
女友:不對,打開之前它可能是死的,也可能是活的,打開之后就知道它是死是活了,物理學家干嘛做這么無聊的實驗呀,這不是常識嘛。
我:....
我想了想好像哪里不對,于是再重新來。
4
我:假設有一個箱子,里面有一只貓,還有一瓶毒氣,毒氣有50%的概率會釋放,不能聽聲音,也不能打開看,那你覺得這只貓是死還是活呢?
女友:有可能是死的,也有可能是活的。
我:那它到底是活的還是死的?
女友:你叫人打開看下就知道了。
我:這里沒有別人了。
女友:反正我不看。
我:我放個箱子你面前,我不信你不看。
女友:我就不看。
我:如果有人看了呢?
女友:那就知道這貓的死活了。
我:那是不是說,這人把這貓給看死了?
女友:不對,他打開箱子之前這貓可能就已經死了!
我:他不打開就不知道貓的死活,一打開就看到貓死了,這不就叫好奇心害死貓嗎?
女友:不對…這叫碰瓷!誰看就被訛上了。
我:.....
我想我哪里肯定錯了,原本是個非常有意思的實驗,但被我一講,連自己都懷疑了。
我想了想,這個實驗有個前提假設——50%概率釋放毒氣。這50%是怎么產生的呢?
來看看實驗的原本描述:
把一只貓放進一個封閉的盒子里, 這個封閉的盒子內放置一個放射性原子、蓋革計數器和毒氣釋放裝置. 假定這個放射性原子在一小時內有50%的可能性發生衰變, 衰變時發射出一個粒子, 這個粒子將會被蓋革計數器探測到, 進而觸發毒氣裝置釋放毒氣, 將貓殺死. 那么, 一小時之后, 這只貓是死是活呢?
這里原本說的不是放一個放射性原子,而是放入放射性物質,這個放射性物質至少有一個原子衰變的概率為50%,它沒有任何原子衰變的概率也同樣為50%;當然,這是一個設想。
50%是理想當中的概率,代表著這是一起隨機事件。物理的事件有發生時、發生后之分,而理想中的隨機概率事件,卻不僅把事件分成發生前后兩個狀態,還有一個正在發生的,結果還未出來的混沌不確定的狀態....
如果真存在這一起隨機事件,那么貓在箱子里就有可能處于這樣一個完全混沌的狀態。也就是所說的這只貓又死又活的,半死不活的。
但是問題來了——現實生活中,隨機事件真的存在嗎?
我們所學的概率,是數理上的邏輯,現實中有什么事件是由概率決定的?
如果說擲硬幣,人工地拋硬幣可能會人為地影響它出現正反的概率,那就用極致的精密的器械來拋,拋N次,它能有50%的概率為正面,50%的概率為反面。
但學過概率論都知道,每次拋出硬幣,它都是一個獨立事件,它出現正反的結果并不與之前拋的n次有任何關系。既然沒關系,談何概率?
如果你投擲一枚硬幣的話,它出現正反的結果并不是概率決定的,它只決定于你投出的那一瞬間的各種環境參數。你的擲出力度、擲出角度、硬幣旋轉的線速度,空氣阻力,硬幣旋轉產生的空氣動力,甚至是硬幣表面的分子分部、地球的地轉偏向力,任何細微的數據全部集中在一起,經過龐大的計算的話,那么在硬幣投擲出去的瞬間,得到的結果其實早已注定。
再說彩票,彩票的抽獎看似隨機。實際上,抽獎機運行時,機器轉動時間、機器內壁大小形狀、當前各個球的位置就決定了抽獎的結果。
人類眼中的隨機,更多是觀察力的限制,實則并沒有隨機。
難怪愛因斯坦說:“上帝不擲骰子”。然而,這句話引起了了一個世紀的爭論。
那概率在現實世界就真不存在嗎?現實世界有沒有真正的隨機事件?
宏觀的物理世界你可以說它是確定的,用各種宿命決定論即可解釋。但在微觀的粒子世界,卻匪夷所思:隨機、測不準、不確定性....
近代的物理學家們早就給出了說法:
原子的運動是隨機的。
在微觀的世界,任何粒子,小到一定程度,就會展現出與經典力學不一樣的性質。
回想“雙縫干涉實驗”,實驗結果出現四條明暗相間的亮條,高中物理將實驗結果解釋為:光子即是粒子,又是波。
粒子是實體,波卻是無形的,怎一個同時存在?
對于量子的表述,無論是“測不準”,還是“不確定”,或者“波粒二象性”,韓鋒博士覺得這樣的描述并為說清量子的本性,他認為用非定域性四個字才能描述清楚量子關聯性存在的本質。
這就有點燒腦了,微觀粒子所處的狀態并非絕對的,它并不存在空間的特定位置,它在整個空間中與各個點相關聯,是一種整體的存在。
話題像是說遠了,聊得是話題很輕松的貓,但這里其實討論的是世界的本質,物理學家們對量子力學的長達一個世紀的研究,最終還是達成了一個共識:承認了世界的本質是非定域的、不確定的。
那么,問一個深刻的問題:世界的本質既然是不確定的,但為什么我們所處的世界,一切看起來確實確定的?
因為——我們所處的世界被觀察了!
而這個觀察者,是我們自己,是宇宙,是萬事萬物....
觀察導致了我們所處的宏觀世界的坍縮,成為了一個確定態...
回到貓的實驗:
既然微觀的粒子運動是不確定的,也就驗證了隨機的存在。在貓的實驗里,50%的概率被釋放就成為了可能。
于是這只貓所處的同時死的,也同時是活的,成為了可能。
實驗的描述就是一個從微觀的實際運動觸發到宏觀世界的過程。
原子處于是否衰變的疊加態——>燒瓶處于是否打破的疊加態——>貓處于是否殺死的疊加態。
放射性的元素的半衰性具有不可預測性,在箱子封閉的狀態下,粒子的狀態處于衰變與未衰變的概率云....
在你打開箱子之前,這粒原子處在衰變與不衰變的疊加狀態,于是這只貓也處在了既是死的,又是活的疊加狀態。
那為什么人們眼中的貓要么是死的,要么是活的呢?
因為你對這個狀態進行了觀察,瞬間打破了它原有的疊加態,也就是導致了這個疊加態的坍縮。
那么還是那個問題,為什么你的觀察,直接導致了貓的死活?
貓所處的箱子世界是一個獨立隔絕的系統,而你所處的世界是一個被觀察,已經坍縮的系統,你的系統是個確定的系統,而貓所處的系統是不確定的系統,兩個系統發生關聯,于是貓從所處的混沌狀態之中,迅速坍縮到你眼中的確定形象....
其實這也可以用熱力學來解釋,孤立的系統之間發生了信息交流,必然導致了了能量的耗散。這個能量耗散的過程就是從不確定到確定的過程。
于是又有人問了。那我不打開箱子,發個錄像機進去,等一個小時后在看錄像行不行?
其實也是一樣的道理,只是多了一層傳導鏈條。
原子最初處于是否衰變的疊加態——>于是燒瓶處于是否打破的疊加態——>于是貓處于是否殺死的疊加態——>于是的錄像也處在是否錄到了貓被殺死的疊加態。
你一觀察,這個系統就被你打破了。
但這貓在你眼里死了,你便無法看到它活著的另一種可能。
量子物理太奇妙,這個世界也太奇妙。
世界本身就是一團概率云,可我們只能身處在概率坍縮的世界,不可能看到沒有發生的其他可能。
我們人本身是確定的,卻接受不了不確定的世界。