【科普向】薛定諤的貓

　　【與第三卷的一些格局上的關(guān)聯(lián)，不想看可以略過(guò)，無(wú)大礙。另外本章不影響正常劇情更新?！?p>　?。ú贿^(guò)最好看看，就當(dāng)科普了哈~???(′??`?)???）

　　本文摘抄自360百科，侵刪。

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　　中文名：薛定諤的貓

　　外文名：Erwin Schr?dinger's Cat

　　別稱：薛定諤之貓

　　表達(dá)式：P(死)+P(生)=1【P(死)=P(生)】

　　提出者：薛定諤

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　　薛定諤的貓是奧地利著名物理學(xué)家薛定諤提出的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問(wèn)題，巧妙地把微觀物質(zhì)在觀測(cè)后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯(lián)系起來(lái)，以此求證觀測(cè)介入時(shí)量子的存在形式。隨著量子物理學(xué)的發(fā)展，薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問(wèn)題和哲學(xué)爭(zhēng)議。

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　　基本概念：

　　“薛定諤的貓“是由奧地利物理學(xué)家薛定諤于1935年提出的有關(guān)貓生死疊加的著名理想實(shí)驗(yàn)，是把微觀領(lǐng)域的量子行為擴(kuò)展到宏觀世界的推演。這里必須要認(rèn)識(shí)量子行為的一個(gè)現(xiàn)象:觀測(cè)。微觀物質(zhì)有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微觀物質(zhì)以波的疊加混沌態(tài)存在;一旦觀測(cè)后，它們立刻選擇成為粒子。實(shí)驗(yàn)是這樣的:在一個(gè)盒子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。之后，有50%的概率放射性物質(zhì)將會(huì)衰變并釋放出毒氣殺死這只貓，同時(shí)有50%的概率放射性物質(zhì)不會(huì)衰變而貓將活下來(lái)。

　　根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)，在盒子里必將發(fā)生這兩個(gè)結(jié)果之一，而外部觀測(cè)者只有打開(kāi)盒子才能知道里面的結(jié)果。在量子的世界里，當(dāng)盒子處于關(guān)閉狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)則一直保持不確定性的波態(tài)，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開(kāi)后，外部觀測(cè)者觀測(cè)時(shí)，物質(zhì)以粒子形式表現(xiàn)后才能確定。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)旨在論證量子力學(xué)對(duì)微觀粒子世界超乎常理的認(rèn)識(shí)和理解，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。

　　薛定諤的貓本身是一個(gè)假設(shè)的概念，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诠庾?、原子、分子中?shí)現(xiàn)了薛定諤貓態(tài)，甚至已經(jīng)開(kāi)始嘗試用病毒來(lái)制備薛定諤貓態(tài)，如劉慈欣《球狀閃電》中變成量子態(tài)的人，人們已經(jīng)越來(lái)越接近實(shí)現(xiàn)生命體的薛定諤貓?？墒橇硗庖环矫妫藗儼l(fā)現(xiàn)薛定諤貓態(tài)(量子疊加態(tài))本身就在生命過(guò)程中存在著，且是生物生存不可缺少的。

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　　理想實(shí)驗(yàn)：

　　薛定諤的貓(Schr?dinger's Cat)是關(guān)于量子理論的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)。

　　盡管量子論的誕生已經(jīng)過(guò)了一個(gè)世紀(jì)，其輝煌鼎盛與繁榮也過(guò)了半個(gè)世紀(jì)。量子理論曾經(jīng)引起的困惑直到21世紀(jì)仍困惑著人們。正如玻爾的名言:“誰(shuí)要是第一次聽(tīng)到量子理論時(shí)沒(méi)有發(fā)火，那他一定沒(méi)聽(tīng)懂。“薛定諤的貓是諸多量子困惑中有代表性的一個(gè)。一只貓被封在一個(gè)密室里，密室里有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個(gè)錘子，錘子由一個(gè)電子開(kāi)關(guān)控制，電子開(kāi)關(guān)由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出里面的氰化物氣體，貓必死無(wú)疑。原子核的衰變是隨機(jī)事件，物理學(xué)家所能精確知道的只是半衰期--衰變一半所需要的時(shí)間。如果一種放射性元素的半衰期是一天，則過(guò)一天，該元素就少了一半，再過(guò)一天，就少了剩下的一半。物理學(xué)家卻無(wú)法知道，它在什么時(shí)候衰變，上午，還是下午。當(dāng)然，物理學(xué)家知道它在上午或下午衰變的幾率--也就是貓?jiān)谏衔缁蛘呦挛缢劳龅膸茁省Ｈ绻覀儾唤议_(kāi)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，貓或者死，或者活。這是它的兩種本征態(tài)。如果我們用薛定諤方程來(lái)描述薛定諤貓，則只能說(shuō)，它處于一種活與不活的疊加態(tài)。我們只有在揭開(kāi)蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活。此時(shí)，貓構(gòu)成的波函數(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(méi)有揭開(kāi)蓋子，進(jìn)行觀察，我們永遠(yuǎn)也不知道貓是死是活，它將永遠(yuǎn)處于半死不活的疊加態(tài)，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。

　　薛定諤挖苦說(shuō):按照量子力學(xué)的解釋，箱中之貓?zhí)幱凇八?活疊加態(tài)“--既死了又活著!要等到打開(kāi)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!)正像哈姆雷特王子(引用自莎士比亞的名言)所說(shuō):“生存還是死亡，這是一個(gè)問(wèn)題?！爸挥挟?dāng)你打開(kāi)盒子的時(shí)候，疊加態(tài)突然結(jié)束(在數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)就是“波函數(shù)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):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。有一個(gè)大的問(wèn)題:它要求波函數(shù)突然坍縮，可物理學(xué)中沒(méi)有一個(gè)公式能夠描述這種坍縮。盡管如此，長(zhǎng)期以來(lái)物理學(xué)家們出于或許實(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):違反了薛定諤方程。這就難怪薛定諤一直耿耿于懷了。

　　薛定諤嘗試著用一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)量子理論隱含的不確之處。

　　設(shè)想在一個(gè)封閉的匣子里，有一只活貓及一瓶毒藥。當(dāng)衰變發(fā)生時(shí)，藥瓶被打破，貓將被毒死。按照常識(shí)，貓可能死了也可能還活著。量子力學(xué)告訴我們，存在一個(gè)中間態(tài)，貓既不死也不活，直到進(jìn)行觀察看看發(fā)生了什么。

　　量子力學(xué)告訴我們:除非進(jìn)行觀測(cè)，否則一切都不是確定的，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。愛(ài)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(ài)因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)只不過(guò)是對(duì)原子及亞原子粒子行為的一個(gè)合理的描述，這是一種唯象理論，它本身不是終極真理。他說(shuō)過(guò)一句名言:“'上帝'不會(huì)擲骰子?！八怀姓J(rèn)薛定諤的貓的非本征態(tài)之說(shuō)，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(lái)檢驗(yàn)這種內(nèi)在真實(shí)性是否確在起作用，他沒(méi)有完成這種設(shè)計(jì)就去世了。

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　　尋找薛定諤貓

　　哥本哈根詮釋：

　　哥本哈根詮釋在很長(zhǎng)的一段時(shí)間成了“正統(tǒng)的“、“標(biāo)準(zhǔn)的“詮釋。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，哥本哈根詮釋在哪兒失敗?以及用什么詮釋可以替代它?

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　　格利賓

　　1957年，休·埃弗萊特提出的“多世界詮釋“似乎為人們帶來(lái)了福音，由于它太離奇開(kāi)始沒(méi)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。我們下面簡(jiǎn)單介紹一下休·埃弗萊特的多世界詮釋。

　　格利賓在書(shū)中寫(xiě)道:“埃弗萊特……指出兩只貓都是真實(shí)的。有一只活貓，有一只死貓，它們位于不同的世界中。問(wèn)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。區(qū)別只是在于其中一個(gè)版本中，原子衰變了，貓死了;而在另一個(gè)版本中，原子沒(méi)有衰變，貓還活著。“

　　也就是說(shuō)，上面說(shuō)的“原子衰變了，貓死了;原子沒(méi)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，故他接著說(shuō):“這聽(tīng)起來(lái)就像科幻小說(shuō)，然而……它是基于無(wú)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?！啊霸诹孔拥亩嗍澜缰校覀兺ㄟ^(guò)參與而選擇出自己的道路。在我們生活的這個(gè)世界上，沒(méi)有隱變量，上帝不會(huì)擲骰子，一切都是真實(shí)的?！鞍锤窭e所說(shuō)，愛(ài)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(méi)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):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(wèn)題:設(shè)想過(guò)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(shuō):“在科學(xué)史上，多世界詮釋無(wú)疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論?！?p>　　————

　　量子相干性

　　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)鈹離子做成了“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!(1納米等于1毫微米)--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(guò)兩條狹縫，在觀察屏上制造出一幅美麗的明暗相干條紋。

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　　薛定諤方程

　　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(lái)被稱之為薛定諤

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　　現(xiàn)六光子薛定諤貓態(tài)

　　方程:▽?duì)?x，y，z)+(8πm/h)[E-U(x，y，z)]ψ(x，y，z)=0

　　量子理論是20世紀(jì)科學(xué)的重大進(jìn)展之一，由于量子力學(xué)對(duì)傳統(tǒng)觀念所帶來(lái)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，薛定諤就被量子力學(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(lái)解釋的理論。

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　　薛定諤貓態(tài)

　　薛定諤貓態(tài)

　　美國(guó)科學(xué)家宣布，他們成功讓6個(gè)鈹離子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自旋方向完全相反的宏觀量子疊加態(tài)，也就是量子力學(xué)理論中的“薛定諤貓“態(tài)。

　　根據(jù)量子力學(xué)理論，物質(zhì)在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態(tài)并存的奇特狀況，這被稱為有效的相干疊加態(tài)。由大量微觀粒子組成的宏觀世界是否也遵循量子疊加原理?奧地利物理學(xué)家薛定諤為此在1935年提出著名的“薛定諤貓“佯謬。

　　“薛定諤貓“佯謬假設(shè)了這樣一種情況:將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發(fā)生衰變，會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會(huì)死;如果鐳不發(fā)生衰變，貓就存活。根據(jù)量子力學(xué)理論，由于放射性的鐳處于衰變和沒(méi)有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓“。

　　顯然，既死又活的貓是荒謬的，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。薛定諤想要借此闡述的物理問(wèn)題: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(lái)，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，科學(xué)家已先后通過(guò)各種方案獲得了宏觀量子疊加態(tài)。此前，科學(xué)家最多使4個(gè)離子或5個(gè)光子達(dá)到“薛定諤貓“態(tài)。如何使更多粒子構(gòu)成的系統(tǒng)達(dá)到這種狀態(tài)并保存更長(zhǎng)時(shí)間，已成為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的一大挑戰(zhàn)。

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　　實(shí)驗(yàn)

　　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)。

　　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(shuō)，他們?cè)?個(gè)離子的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了“薛定諤貓“態(tài)，維持時(shí)間稍短。

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　　研究意義

　　科學(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(lái)高容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的核心部件，也可以用來(lái)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。

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　　科學(xué)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(ài)的寵物貓究竟是死還是活的問(wèn)題。然而對(duì)于宏觀世界來(lái)說(shuō)，薛定諤的實(shí)驗(yàn)理論是不存在的:半衰期是宏觀上的概念，而具體到某一個(gè)原子，他的衰減期是固定的(即使你無(wú)法測(cè)量)。所以當(dāng)這個(gè)被選出來(lái)的原子放進(jìn)箱子里的時(shí)候，貓能活的時(shí)間就已經(jīng)被確定了。所以說(shuō)，你“不知道“，不代表它“沒(méi)有發(fā)生“。

　　所謂的量子理論其實(shí)也不一定是真理，微觀世界與宏觀世界的顯著差異客觀存在，而作為宏觀生物我們難以精確的認(rèn)識(shí)微觀，量子理論很多是圍繞現(xiàn)象提出假設(shè)，而不是數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格證明。假設(shè)究竟是對(duì)是錯(cuò)沒(méi)有經(jīng)過(guò)證明我們不得而知，但是只要假設(shè)邏輯上自洽，并且能夠解釋的通一些現(xiàn)象，那就不妨它當(dāng)作真的。量子物理在對(duì)與錯(cuò)中曲折前行，但是我們不能全面肯定也不能全面否定。也許就像相對(duì)論推翻了經(jīng)典力學(xué)，量子力學(xué)也可能推翻相對(duì)論，未來(lái)究竟怎樣，誰(shuí)也不清楚。

　　量子派后來(lái)有一個(gè)被哄傳得很廣的論調(diào)說(shuō)

　　“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(lái)說(shuō)，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(guò)頭不去看月亮，那一大堆粒子就開(kāi)始按照波函數(shù)彌散開(kāi)去。于是乎，月亮的邊緣開(kāi)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(guò)問(wèn)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(wú)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(méi)發(fā)生過(guò)一樣。但其實(shí)，量子力學(xué)定律將月亮這種巨大質(zhì)量的物體的波函數(shù)限制在很小的區(qū)域中，所以即使月亮彌散開(kāi)去，彌散的程度也不是人眼能看出來(lái)的。

　　測(cè)不準(zhǔn)原理解釋:測(cè)量一個(gè)粒子的位置和速度，其辦法是將光照到這粒子上，一部分光波被此粒子散射開(kāi)，由此指明它的位置。人們不可能將粒子的位置確定到到光的兩個(gè)波峰之間距離更小的程度，故必須用短波長(zhǎng)的光來(lái)測(cè)量，至少要用一個(gè)光量子。這量子會(huì)擾動(dòng)這粒子，并改變粒子的速度，而且位置測(cè)量得越準(zhǔn)確所需的波長(zhǎng)就越短，單獨(dú)量子的能量就越大，粒子的速度就被擾動(dòng)得越厲害。你對(duì)粒子的位置測(cè)量得越準(zhǔn)確，對(duì)速度的測(cè)量就越不準(zhǔn)確。(月亮不觀測(cè)時(shí)不是不存在，量子態(tài)在觀測(cè)時(shí)由于觀測(cè)力的相互作用而使波函數(shù)坍塌為確定值，微觀粒子整體呈現(xiàn)規(guī)律性，宏觀尺度下觀測(cè)力幾乎對(duì)其不影響。)(參考資料:史蒂芬.霍金所著《時(shí)間簡(jiǎn)史》)

　　不能不承認(rèn)，這聽(tīng)起來(lái)很有強(qiáng)烈的主觀唯心論的味道，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(guò)講到這里，許多人大概都會(huì)自然而然地想起貝克萊(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知“(拉丁文:Esse Est Percipi)。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(wú)疑是重要的，人們通常樂(lè)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)榭傆小吧系邸霸诓煌５乜粗磺小６孔诱?“陛下，我不需要上帝這個(gè)假設(shè)“。

　　與貝克萊互相輝映的東方代表大概要算王陽(yáng)明。他在《傳習(xí)錄·下》中也說(shuō)過(guò)一句有名的話:“你未看此花時(shí)，此花與汝同歸于寂;你來(lái)看此花時(shí)，則此花顏色一時(shí)明白起來(lái)……“如果王陽(yáng)明懂量子論，他多半會(huì)說(shuō):“你未觀測(cè)此花時(shí)，此花并未實(shí)在地存在，按波函數(shù)而歸于寂;你來(lái)觀測(cè)此花時(shí)，則此花波函數(shù)發(fā)生坍縮，它的顏色一時(shí)變成明白的實(shí)在……“測(cè)量即是理，測(cè)量外無(wú)理。

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　　薛定諤的貓和量子自殺

　　究竟是必然還是偶然決定了宇宙的命運(yùn)?或者說(shuō):'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)于薛定諤的貓，包括愛(ài)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。區(qū)別只是在于其中一個(gè)版本中，原子衰變了，貓死了;而在另一個(gè)版本中，原子沒(méi)有衰變，貓還活著。在量子的多世界中，我們通過(guò)參與而選擇出自己的道路。在我們生活的這個(gè)世界上，沒(méi)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(tīng)聞的假設(shè):量子自殺。

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　　量子自殺的提出

　　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Hans Moravec，Bruno Marchal等人提出，而又在1998年為宇宙學(xué)家Max Tegmark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。Max Tegmark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(lái)看，不但一個(gè)人永遠(yuǎn)無(wú)法完成自殺，事實(shí)上他一旦開(kāi)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!

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　　量子自殺實(shí)驗(yàn)

　　在一套設(shè)備里，利用原子衰變來(lái)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(kāi)槍)或者沒(méi)有(沒(méi)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)，他無(wú)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(wú)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(lái)看，他怎么死都死不掉!當(dāng)然在其他無(wú)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:在我們沒(méi)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(guò)它們存在于兩個(gè)平行的世界中。

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　　宇宙分裂

　　這樣一來(lái)，薛定諤的貓也不必再為死活問(wèn)題困擾。只不過(guò)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(wèn)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(kāi)箱子才“坍縮“，從而蓋棺定論。

　　從宇宙誕生以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行過(guò)無(wú)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(wú)窮。我們現(xiàn)在處于的這個(gè)宇宙只不過(guò)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(shù)上最近剛剛分離出來(lái)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(méi)有叫凱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(lái)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(méi)有在滑鐵盧遲到，而希特勒沒(méi)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(méi)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(lái)，或者說(shuō)，是用相對(duì)論取代了量子力學(xué)。

　　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(pán)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(lái)，究竟有多少個(gè)宇宙被創(chuàng)造出來(lái)了?宇宙的數(shù)量每秒鐘都在以駭人聽(tīng)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(méi)有任何證據(jù)能夠證明這個(gè)理論，這個(gè)理論的成本太高了。

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　　影響及意義

　　量子力學(xué)作為20世紀(jì)最有突破的科學(xué)成就之一，也是最具爭(zhēng)議的科學(xué)之一。“薛定諤的貓“很好的闡述了這一現(xiàn)狀。人們不能接受量子力學(xué)是因?yàn)樗牟淮_定性。對(duì)于傳統(tǒng)的物理學(xué)來(lái)說(shuō)，只要找到了事物之間相關(guān)的聯(lián)系，就能在每時(shí)每刻確定，事物之間相關(guān)的物理數(shù)據(jù)，比如說(shuō)，物體運(yùn)行距離等于物體的速度乘以物體運(yùn)行的時(shí)間，只要知道物體的速度，你每時(shí)每刻都能計(jì)算出物體運(yùn)行了多遠(yuǎn)，然而海森堡提出的量子不確定性原理使得你無(wú)法預(yù)知一個(gè)微觀粒子未來(lái)的狀態(tài)。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)的:上帝不玩骰子，但是量子力學(xué)讓我們不得不相信，上帝似乎是玩骰子的。