薛定諤的貓:生和死

繼愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出EPR思想實驗,批判量子力學理論的荒謬性之后,埃爾溫·薛定諤發(fā)也發(fā)表了一系列的文章,指出量子力學理論的其他問題。這其中有一個經典的思想實驗,后來被稱為薛定諤的貓。按照薛定諤的說法,這更顯示出了量子力學的荒謬的結果。

這個思想實驗是這樣提出的:假設將一只貓封閉在一個隔離的箱子內,如圖1所示。箱子里充滿了空氣,所以貓不會被憋死。箱子里還有一個裝有氰化物的封閉的瓶子,一個錘子和一個鐳原子。鐳原子衰變有一定的幾率,可能1s后就會衰變,也可能一億年后也沒有衰變。如果鐳衰變的話,放射線就會觸發(fā)機關,導致錘子落下從而雜碎瓶子。瓶子被砸碎后,里面的氰化物就會被釋放出來,貓就沒命了。但如果鐳原子沒有衰變,機關就不會被觸發(fā),如果貓的好奇心沒有那么強的話,它也不會用錘子砸碎瓶子把自己毒死。

圖1 薛定諤的貓(圖片來源于網絡)

現在,薛定諤把貓放進去以后,等了一個小時,然后問玻爾:貓是死的還是活的?

根據哥本哈根的解釋,在打開箱子之前,你不能確定貓是死的還是活的。鐳在這一個小時內衰變的概率為50%,與箱子狀態(tài)所對應的波函數是由兩個相同概率的狀態(tài)的疊加,一種對應于貓活著的狀態(tài),一種對應于貓死了的狀態(tài)。打開箱子前貓?zhí)幱谥虚g某種狀態(tài),也不是純粹的死了的狀態(tài),也不是純碎的活著的狀態(tài)。

半死不活的狀態(tài)......

薛定諤冷冷地斜視著玻爾,輕蔑地掃視一下哥本哈根。玻爾面紅耳赤,愛因斯坦笑彎了腰。

當然很多人并不滿意薛定諤的這個思想實驗,因為他把箱子當成一個量子系統(tǒng),存在隨機事件,而把觀察者當作經典的觀察者。事實上對于一個事件,周圍除了人之外,有無數的觀察者,貓是不是一個觀察者?箱子本身也是一個觀察者,每個觀察者對整個系統(tǒng)所了解的信息不同,那么它們觀察到的結果也不同。打開箱子之前人類觀察者對立面的信息一無所知,而貓卻一清二楚,可能貓已經死了,可能貓一直是活著的。人類不知道,貓在死之前是知道的。

打開箱子以后,人類和貓觀察的波函數坍縮為同一狀態(tài)。

作為量子力學的堅定支持者,Hugh Evereth受不了愛因斯坦保等一眾皇派的囂張氣焰,他勇敢地站起來說:老愛,你們太天真了!你以為這個世界上只有唯一的一個宇宙嗎?錯!這個世界上有大量的平行的宇宙并存,每個宇宙中都有一些事件發(fā)生。當箱子打開時,箱子的狀態(tài)與觀察者的狀態(tài)糾纏在一起,但隨后波函數發(fā)生了坍縮,在其中一個宇宙,貓是活的,而在另一個宇宙,貓是死的。這些平行宇宙有無窮多個,誰也不認識誰,誰也干涉不了誰。

好像解釋了問題,又好像什么都沒說。誰也看不到其他宇宙的存在,誰也驗證不了Hugh Evereth說的是否為事實,就像上帝一樣。

如果你說你能理解量子世界,那你肯定不是人類。

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