薛定諤之貓”又名“薛定諤的貓”,是關於量子理論的一個理想實驗,薛定諤之貓的概念提出是為了解決愛因斯坦的相對論所帶來的祖母悖論,即平行宇宙之說。 一隻貓同時又是死的又是活的?它處在不死不活的疊加態?這未免和常識太過沖突,同時在生物學角度來講也是奇談怪論。如果開啟箱子出來一隻活貓,那麼要是它能說話,它會不會描述那種死/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論所帶來的祖母悖論,即平行宇宙之說。
薛定諤貓佯謬實際上提出了一個十分重要的問題:什麼是量子力學的觀測?觀察或測量都與人的主觀有關,而人在箱外,所以必須開啟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,衰變後貓就死了,這與是否有人開啟箱子進行觀察毫不相干。所以毛病出在觀測的主觀性上,應該朝這個方向尋根究底。
微觀的觀測與宏觀的觀測有所不同。宏觀的觀測對被觀測物件沒有什麼影響。俗話說:“看一眼總行吧。”意思是對所看之物並無影響,用不著擔心。微觀的觀測對被觀測物件有影響,會引起變化。以觀測電子為例,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,光子照到被觀測的電子上,對電子的影響很大。所以,在微觀世界中看一眼也會惹禍!
量子力學認為,觀測的結果使得被觀測物件的狀態改變了:一個確定態從原先不確定的疊加態中蹦了出來。再追究下去,觀測無非是觀測手段(如光子)與被觀測物件(如電子)之間的一種相互作用,這種相互作用並不一定與觀測者聯絡起來,後者可以用檢測器之類的儀器代替。經過幾十年的探索,物理學家終於認識到:在由疊加態到確定態的轉變中,觀測曾經扮演的角色應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。
讀者會說:“不就是一隻假想的貓嗎,讓霍金開槍打死不就完了。”事情並非那麼簡單,否則許多物理學大師就不會那麼孜孜以求了。薛定諤貓佯謬衍生出更深刻的問題:大量原子、分子所構成的生物與這些微觀粒子遵從的量子力學規律之間的關係究竟是什麼?這不僅是重要的理論問題,而且具有實際意義。例如,自我意識的機制至今仍然是未解之謎,有人認為可能與量子力學或者更深層次的微觀規律有關。再如思維過程中的“頓悟”,會不會與前述之“一個確定態就從原先不確定的疊加態中蹦了出來”有關呢?可能有關的還有:生命的起源、物種的變異、光合作用的機制……如此等等。總之,生命的秘密和思維的奧妙不可能與量子力學的規律無關。這就難怪薛定諤後來轉而對生命科學很感興趣了。1946年他寫出了著名的《生命是什麼》一書,提出了一些很有創見的觀點。遺憾的是,在他有生之年,那可憐的箱中之貓依然生死不明。
薛定諤之貓”又名“薛定諤的貓”,是關於量子理論的一個理想實驗,薛定諤之貓的概念提出是為了解決愛因斯坦的相對論所帶來的祖母悖論,即平行宇宙之說。 一隻貓同時又是死的又是活的?它處在不死不活的疊加態?這未免和常識太過沖突,同時在生物學角度來講也是奇談怪論。如果開啟箱子出來一隻活貓,那麼要是它能說話,它會不會描述那種死/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論所帶來的祖母悖論,即平行宇宙之說。
薛定諤貓佯謬實際上提出了一個十分重要的問題:什麼是量子力學的觀測?觀察或測量都與人的主觀有關,而人在箱外,所以必須開啟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,衰變後貓就死了,這與是否有人開啟箱子進行觀察毫不相干。所以毛病出在觀測的主觀性上,應該朝這個方向尋根究底。
微觀的觀測與宏觀的觀測有所不同。宏觀的觀測對被觀測物件沒有什麼影響。俗話說:“看一眼總行吧。”意思是對所看之物並無影響,用不著擔心。微觀的觀測對被觀測物件有影響,會引起變化。以觀測電子為例,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,光子照到被觀測的電子上,對電子的影響很大。所以,在微觀世界中看一眼也會惹禍!
量子力學認為,觀測的結果使得被觀測物件的狀態改變了:一個確定態從原先不確定的疊加態中蹦了出來。再追究下去,觀測無非是觀測手段(如光子)與被觀測物件(如電子)之間的一種相互作用,這種相互作用並不一定與觀測者聯絡起來,後者可以用檢測器之類的儀器代替。經過幾十年的探索,物理學家終於認識到:在由疊加態到確定態的轉變中,觀測曾經扮演的角色應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。
讀者會說:“不就是一隻假想的貓嗎,讓霍金開槍打死不就完了。”事情並非那麼簡單,否則許多物理學大師就不會那麼孜孜以求了。薛定諤貓佯謬衍生出更深刻的問題:大量原子、分子所構成的生物與這些微觀粒子遵從的量子力學規律之間的關係究竟是什麼?這不僅是重要的理論問題,而且具有實際意義。例如,自我意識的機制至今仍然是未解之謎,有人認為可能與量子力學或者更深層次的微觀規律有關。再如思維過程中的“頓悟”,會不會與前述之“一個確定態就從原先不確定的疊加態中蹦了出來”有關呢?可能有關的還有:生命的起源、物種的變異、光合作用的機制……如此等等。總之,生命的秘密和思維的奧妙不可能與量子力學的規律無關。這就難怪薛定諤後來轉而對生命科學很感興趣了。1946年他寫出了著名的《生命是什麼》一書,提出了一些很有創見的觀點。遺憾的是,在他有生之年,那可憐的箱中之貓依然生死不明。