量子物理学引发奇谈怪论:薛定谔的猫

在量子世界中，会出现“量子纠缠”和“平行宇宙”这样的神奇状态。他们对当代文学和哲学产生了重要影响。“量子纠缠”示意图。当一个粒子旋转时，与之纠缠的那个也会随之旋转。著名电视剧《星际迷航》中的“时空穿梭”过程可以用“平行宇宙”理论来解释。漫画家的“薛定谔的猫”真的会处于“生与死”的状态吗？

量子理论被认为是科学史上最成功的理论，实验结果符合最好的理论，但另一方面，它又与人类日常生活的经验如此不相容。今天，许多实验物理学家仍在验证80年前这一理论的基本假设。物理学家仍在与这一理论进行斗争。著名物理学家费曼曾经说过:“我确信现在没有人能理解量子力学。”虽然它已经走过了一百年的历史，但它仍然有无数的问题需要解决。微观和宏观，火和水是不相容的。物理学家经常说“传统物理学怎么想，量子物理学怎么想”，或者“在客观现实中如何，但在量子世界中如何”。量子物理学家告诉我们，物质在被测量之前是不确定的。“不确定性”是量子世界的基本定律。“观察”是不确定量子世界和确定现实之间转换的关键。那么，神秘的量子世界能与日常现实世界兼容吗？在经典极限下，量子理论可以通过合理的近似自动过渡到经典世界的物理理论。然而，如何描述两个世界之间的界面已经成为量子理论的一个难题。直到现在，理论物理学家仍未能正确地将二者联系起来。哥本哈根学派认为物质在被观察之前处于不确定的叠加状态。为了反驳这一观点并证明量子力学在宏观层面上是不完整的，德国物理学家薛定谔设计了薛定谔的猫，物理学史上最著名的动物。这是一个意识形态实验:一只猫被装在一个不透明的盒子里，盒子里还有另一个原子衰变装置。原子会随机衰变。一旦腐烂发生，一系列连锁反应将被触发，最终打破盒子里的毒气罐，毒死猫，而猫将会活下来。在打开盒子观察这一刻之前，原子衰变和猫的生死处于叠加状态。只有当盒子被打开时，猫的生死才能被确定。因此，在打开盒子之前，猫既死又活。问题是，一只真正的猫怎么能“既死又活”？根据我们的常识，猫不是死就是活。量子理论无法解释现实世界，这已成为量子理论中无数难题中最神秘的一点。薛定谔的猫出现后，物理学和哲学界对客观世界和人类意识的决定性因素进行了大讨论:如果人类的观察能够决定猫的生死，那么人类的意识也会决定客观世界的走向吗？