2018年01月05日 星期五
岂能这样来解释“薛定谔的猫”
——浅谈精准科普之重要性

    □ 陈思进

    超越时空

    20世纪最大的科学成就,应该说除了相对论,就是量子力学。相对而言,相对论可谓仰望天空,与人们的关系并不那么直接,而量子力学的应用则直接改变了我们的生活。这样说吧,如果没有量子力学的应用,手机、电脑和互联网都将不复存在。

    而在量子力学的科普中,最著名的恐怕就是“薛定谔的猫”(英语:Schrdinger's Cat),这是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个思想实验,目的是用这一思想实验来讨论“EPR佯谬”的。而“EPR佯谬”是以爱因斯坦为首的三个物理学家,针对量子力学的哥本哈根诠释,质疑量子力学的不完备性的。

    那年的8月8日,爱因斯坦在写给薛定谔的信件中,提出了一个“粗略宏观案例”:一桶不稳定的火药,在经过一段时间后,这桶火药会处于爆炸与不爆炸的叠加状态。为了进一步说明这个现象,薛定谔在回信中,将叠加态转移至大尺度系统上,提出了后来著名的“薛定谔的猫”的思想实验。

    简单介绍一下:把一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里。当盒子内的监控器侦测到衰变粒子时,就会打破烧瓶,杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根学派的诠释,在实验进行一段时间后,猫会处于又活又死的叠加态。可是,假若实验者观察盒子内部,他会观察到一只活猫或一只死猫,而不是同时处于活状态与死状态的猫。

    这个思想试验起到了传播量子力学的作用,让大家知道了量子具有叠加态、会纠缠(量子纠缠),还让大家认识了还有“多世界”等其他量子力学的概念,更让不少大众得知了,哥本哈根学派的诠释早已被科学界主流所接受。不过,“薛定谔的猫”毕竟还是颠覆了大家对这个世界的常识理解。

    为了使大众能够进一步的理解,有一个“女朋友的滚”的说法,非常流行。前些日子,罗辑思维的罗先生也试图用“女朋友的滚”来解释“薛定谔的猫”:

    如果女朋友让你“滚”,她其实是处在真的让你滚、和让你过去拥抱她,这两种心理状态的一个“叠加态”。你的下一步行动——用物理学的话叫“观测”——将会使这个叠加态塌缩到一个固定的状态。你要是真滚了,她可能就是真的想让你滚;你要是过去拥抱她,她可能就认为自己原本就是想让你拥抱她。

    遗憾的是,严格来说,用“女朋友的滚”来解释“薛定谔的猫”,并不精准。关键区别在于:量子叠加态的塌缩结果是完全不可控的,物理学家就算满怀良好的祝愿,也不能让猫塌缩成“活”的可能性增加一分;而你,却可以左右你女朋友的“波函数”,即你的行动可以改变你女朋友对你的态度。

    薛定谔的本意是用它来揭示量子力学的哥本哈根学派诠释的荒谬之处。“薛定谔的猫”让科学家第一次感受到了另一个完全不一样的世界;同时,也使大众开始渐渐地意识到,微观世界的运行规律与我们平时生活的现实世界是不尽相同的。

    而这可能恰恰正是大众对于“薛定谔的猫”最可能的误解。

    要特别强调一下:量子力学描述的是微观世界物质的规律,在宏观世界中并不存在叠加态,而我们的意识更不可能参与其中使叠加态坍塌。也就是说,“薛定谔的猫”是在试图描述微观世界,而“女朋友的滚”不过是现实世界中的一个选择的问题而已。

    因此,用“女朋友的滚”来解释“薛定谔的猫”是不恰当的,反而曲解了这个思想试验的初衷。

    希望媒体人能够多做功课(顺便提一下,“得到APP”上对以比特币为代表的虚拟代币的“科普”,也有很多明显的硬伤);更希望科学家能够加强科普教育,尽量使用老百姓听得懂的语言,来精准地进行科普。

    (作者系加拿大某国际财团风险管理资深顾问,科幻作家。已出版长篇小说《绝情华尔街》《心机》和《归·去·来》等)

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