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【科普向】薛定谔的猫

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测不准原理解释:测量一个粒子的位置和速度,其办法是将光照到这粒子上,一部分光波被此粒子散射开,由此指明它的位置。人们不可能将粒子的位置确定到到光的两个波峰之间距离更小的程度,故必须用短波长的光来测量,至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子,并改变粒子的速度,而且位置测量得越准确所需的波长就越短,单独量子的能量就越大,粒子的速度就被扰动得越厉害。你对粒子的位置测量得越准确,对速度的测量就越不准确。(月亮不观测时不是不存在,量子态在观测时由于观测力的相互作用而使波函数坍塌为确定值,微观粒子整体呈现规律性,宏观尺度下观测力几乎对其不影响。)(参考资料:史蒂芬.霍金所着《时间简史》)

不能不承认,这听起来很有强烈的主观唯心论的味道,它其实和我们通常理解的那种哲学理论有一定区别,不过讲到这里,许多人大概都会自然而然地想起贝克莱(George Berkeley)主教的那句名言:“存在就是被感知“(拉丁文:Esse Est Percipi)。这句话要是稍微改一改讲成“存在就是被测量“,那就和哥本哈根派的意思差不离了。贝克莱在哲学史上的地位无疑是重要的,人们通常乐于批判他,我们的哥本哈根派是否比他走得更远呢?好歹贝克莱还认为事物是连续客观地存在的,因为总有“上帝“在不停地看着一切。而量子论?“陛下,我不需要上帝这个假设“。

与贝克莱互相辉映的东方代表大概要算王阳明。他在《传习录·下》中也说过一句有名的话:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来……“如果王阳明懂量子论,他多半会说:“你未观测此花时,此花并未实在地存在,按波函数而归于寂;你来观测此花时,则此花波函数发生坍缩,它的颜色一时变成明白的实在……“测量即是理,测量外无理。

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薛定谔的猫和量子自杀

究竟是必然还是偶然决定了宇宙的命运?或者说:'上帝'玩骰子吗?这个是量子力学和相对论最大的争议。量子力学主张:世界是由不确定的、随机的事件决定,这个不确定(后者叫波动)其实就是辩证法主张的矛盾运作;而相对论则认为:世界应该是由固定的、机械的规律统治,任何看似偶然的事件背后,其实都有必然在支撑。

关于薛定谔的猫,包括爱因斯坦在内的许多非主流科学家是持怀疑态度的,他们认为:这个原因是由“平行宇宙“(MWI)造成的,即:当我们向盒子里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的。区别只是在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。在量子的多世界中,我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上,没有隐变量,上帝不会掷骰子,一切都是真实的。这个观点还有更骇人听闻的假设:量子自杀。

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量子自杀的提出

在量子力学里,量子自杀是想法实验,这令人毛骨悚然和啼笑皆非的实验在80年代末由Hans Moravec,Bruno Marchal等人提出,而又在1998年为宇宙学家Max Tegmark针对哥本哈根“波函数坍缩“中的“意识怪兽“,在那篇广为人知的宣传 MWI 的论文中所发展和重提。Max Tegmark认为宇宙有多个,量子的不确定性被分配到各个宇宙去,只要从主观视角来看,不但一个人永远无法完成自杀,事实上他一旦开始存在,就永远不会消失!总存在着一些量子效应,使得一个人不会衰老,而按照MWI,这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界!

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量子自杀实验

在一套设备里,利用原子衰变来控制扣动一把枪的扳机,我们就可以观测当一个人被打死了(如果衰变--amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;开枪)或者没有(没有衰变)。他迟早被打死,因为随着原子衰变概率的增加,枪的扳机迟早会扣动。但对当事人本身的角度来说完全不是这样。因为对他唯一有意义的就是“那些他活着的世界“。永远都会有一个他活在某个世界!如果平行宇宙理论是正确的,那么对于某人来说,他无论如何试图去自杀都不会死!要是他拿刀抹脖子,那么因为组成刀的是一群符合波动方程的粒子,所以总有一个非常非常小的可能性,以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子,从而保持该人不死!当然这个概率极小极小,但按照MWI,一切可能发生的都实际发生了,所以这个现象总会发生在某个宇宙!其实不管换什么方式自杀都一样,跳楼也好,卧轨也好,上吊也好,总存在那么一些宇宙,让他还活着。从该人自身的视角来看,他怎么死都死不掉!当然在其他无穷个宇宙里,他的亲朋好友却要为他哀悼了。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版。大家知道在猫实验里,如果原子衰变,猫就被毒死,反之则存活。对此,哥本哈根派的解释:在我们没有观测它之前,猫是“又死又活“的,而观测后猫的波函数发生坍缩,猫要么死要么活。MWI则声称:每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫,只不过它们存在于两个平行的世界中。

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