薛定諤的貓和內(nèi)褲:佯謬是為什么而來
薛定諤(E.Schrodinger ,1887—1961),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)”的微觀粒子的狀態(tài),是不確定的。例如:電子可以幾乎同時(shí)位于幾個(gè)不同的地點(diǎn),但直到被觀察測(cè)量(觀測(cè))時(shí),才在某處出現(xiàn)。
【評(píng)】這完全正確。從微觀世界看,電子的速度非???,它的精準(zhǔn)具體位置只是被觀測(cè)的那個(gè)時(shí)點(diǎn)的反映。
1、薛定諤的內(nèi)褲 Schrodinger's panty
將穿裙子的蘿莉關(guān)進(jìn)密室一小時(shí),密室悶熱,因此蘿莉有可能脫掉了內(nèi)褲, 一小時(shí)后打開密室,讓蘿莉出來,因?yàn)橛腥棺右簿蜔o(wú)法直接判定是否穿著內(nèi)褲。但是,一般都認(rèn)為只有兩種狀態(tài):要么穿著,要么脫了。
薛定諤則認(rèn)為:只要決定其內(nèi)褲穿脫與否的量子波形函數(shù)沒有因?yàn)榻议_裙子而受到干擾,那么在將裙子掀開來確定內(nèi)容前,裙子里面就同時(shí)存在著“穿與沒穿”的狀態(tài)。在未掀開裙子之前,內(nèi)褲以混沌狀態(tài)存在;在掀開裙子的一瞬間,坍塌成穿著內(nèi)褲或沒穿內(nèi)褲。
2、薛定諤的貓
把一只貓放進(jìn)不透明的盒子里,再把盒子連接到一個(gè)包含放射性原子核和一個(gè)有毒氣體容器的實(shí)驗(yàn)裝置。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,如發(fā)生衰變則發(fā)射出一個(gè)粒子,這個(gè)粒子將會(huì)觸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置,打開有毒容器來殺死這只貓。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),但一個(gè)小時(shí)后打開盒子,實(shí)驗(yàn)者只能看到兩種情況:“衰變的原子核和死貓”,或“未衰變的原子核和活貓”。
薛定諤1935年發(fā)表一篇論文《量子力學(xué)的現(xiàn)狀》,在論文第5節(jié)描述了貓實(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)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn),巧妙地通過“檢測(cè)器-原子-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!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!”
回到常觀世界: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;只有你看我一眼,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。
薛定諤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。
【解說】
先說抽象理論:認(rèn)識(shí)主體對(duì)某種存在的認(rèn)知,也可以視為:立足于客體信息源的發(fā)出。我們看見貓,也可以視為:貓這個(gè)客體的信息源通過光線,反射給我們的視覺。
僅僅停留在這一點(diǎn)上,就不會(huì)發(fā)生佯謬。通常,人是通過主觀的感覺——最常見的是視覺,在到達(dá)客體對(duì)象時(shí),才能認(rèn)知客觀狀態(tài);薛定諤反過來說:這一客體發(fā)出本身的信息——最常見的是光波,到達(dá)認(rèn)識(shí)主體(例如人)的視覺時(shí),才能被確定客觀狀態(tài)。
再通俗說,人看到盒子中的貓才能認(rèn)知貓的現(xiàn)狀,看到裙子下的胯之后才能知道有無(wú)內(nèi)褲,這是一般常識(shí);薛定諤反過來說,貓是運(yùn)動(dòng)的,內(nèi)褲是不確定的,客體的這種運(yùn)動(dòng)變化的現(xiàn)狀,是被打開的那一瞬間的運(yùn)動(dòng)變化信息,傳播給了人(認(rèn)識(shí)主體)。
于是,薛定諤把客體存在和主體認(rèn)知放在一起了:客體信息源的發(fā)出,取決于認(rèn)識(shí)主體的認(rèn)知的那一瞬間。這對(duì)于客觀存在是荒謬的——因?yàn)榭腕w本身的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)狀,不會(huì)因?yàn)槟愕恼J(rèn)知與否而發(fā)生改變,存在是客觀的;對(duì)于想象量子關(guān)系是真實(shí)的——因?yàn)榭腕w的存在是以運(yùn)動(dòng)變化為前提,變化無(wú)時(shí)不在。量子世界,電子世界,尤其如此。
【歸結(jié)】
物理理論就是這樣,佯謬隨時(shí)可能出現(xiàn)。
聯(lián)系客服