1.薛定谔的"猫佯谬"

量子力学的奠基人之一埃尔温·薛定谔1935年发表了一个奇特的理想实验,用来描述他对量子叠加态的思索,因为这是一个量子世界里的实验,事实上既无法操作(因为过于微观,没有任何仪器可以办到)又无法展示出来(人的感觉器官只能接受宏观的景观,不可能看见量子世界),于是薛定谔只好用一个常人可以把握的东西-一只猫来做这个实验,而这个实验又无法真做,所以只能用语言来描述。

薛定谔的实验是这样的:一只猫关在一个密封的钢盒里,盒内有下述极残忍的装置(这个装置必须保证不受猫的直接干扰):在盖革计数器中有一小块辐射物质,它非常小,或许在1小时内只有一个原子衰变,如果衰变,计数管便放电并通过继电器释放一锤,击碎一个小的氢氰酸瓶。这个装置在1个小时内,如果没有原子衰变,这只猫就是活的,而若发生第一次衰变,则必然会杀死这只猫。

这个实验要问:如果你打开这个钢合,会发现什么情景?人们当然知道,这只猫非死即活,但是,按照量子力学的观点,这只猫既是死的,又是活的,它有两种状态同时存在于这只封闭的钢盒内,虽然我们无法同时看到它的两种状态,但正如我们不可能同时看到量子的两种状态一样。薛定谔的实验认为,盒内系统处于两种态的叠加之中,一态中有活猫,一态中有死猫。猫的这两种态直到一个人打开盒子看个究意时,才会变为一种状态:非死即活。

(摘自《世界科普画廊》)

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2.薛定谔的猫

这是一只让量子物理学家们坐卧不宁的猫。
薛定谔,一九三三年诺贝尔物理学奖获得者,断没有想到自己“养育”的这只猫,会有如此大的震慑力。
许多的科学家或困惑,或愤怒,或憎恨,以至于“希望薛定谔的猫死去”,“像恐怖电影那样从视线中消失”,甚至连全身只有大脑和一个手指可以活动的霍金,听到薛定谔猫时,“忍不住要去拿他的枪了。”
这是一只怎样的猫呢?竟然有如此大的能量?让诸多的科学名流也突然间变得“小肚鸡肠”且坐立不安了。不要认为科学家们都是急性子,如果你同这只“薛定谔猫”打一个照面的话,也会为之思索再三,进而惊恐万状。
那就让我们先来认识一下这只不同凡响的“猫”吧。
“设想有一个箱子,里面有一只活猫。一个装有镭的容器及一个装有氰化物的小瓶也放在箱子之中。镭原子会发生衰变。在这个装有活猫的密闭的箱子里,如果镭发生衰变,几打碎瓶子,使氰化物从小瓶之中释放出来,从而杀死猫;如果镭不发生衰变,小瓶也不会破碎,猫会活下去。按照哥本哈根解释,在打开箱子看猫的死活之前,猫既是死的,也是活的,因为两种可能性都存在。而且,箱子中的猫会保持这种既死又活的状态,直到有人打开箱子,发现猫要么是死的,要么是活的为止。”
这就是大名鼎鼎、威振科学界的“薛定谔的猫”,是著名物理学家薛定谔为责难同样也是著名物理学家玻尔的“哥本哈解释”而设想的一个“思维体操”。
如果你认为,这只“薛定谔的猫”有点高深莫测的话,那么我们不妨引入格里宾在《寻找薛定谔猫》一书中,为了使它含义更清晰,更明确而另设的一个典例。
“一个患有高血压的商人来到了克利夫兰,住在一家旅馆里。他让旅店的服务员在早上八点给他送早餐。一旦商人关上了他的房门,这个高血压患者就既可能活着,也可能死去,直到服务员早上到来。如果商人在服务员敲门之后打开房门,那么各种可能性就有了结果,实际上是商人还活着。如果商人没打开房门,服务员会向它的上司汇报,并将用钥匙打开房门。结果发现商人因心脏病已死在床上。”
很显然,这是一个非常荒唐的故事,因为商人除了“死”以及开门的“活”之外,还有其他“活”的状态——譬如正在洗淋浴,譬如睡得特沉,譬如早已起来到外面溜达等等。当然,薛定谔“养育”的这样一只不近情理且近乎荒诞不经的“猫”,并非是他弱智、低能,而是因为他要用这种显而易见的“荒诞”来向玻尔的“哥本哈根解释”发难,表达自己对有关粒子波粒二重性的“哥本哈根解释”的不以为然。
究竟“薛定谔的猫”,在物理科学上将带来多大的“麻烦”,科学家们又将用怎样的方法收拾它,我们姑且不论,单单从其表达出来的思想性和深刻性上看,就足以让我们每个人不敢掉以轻心了。
首先,它告诉我们:在没有特定的结果之前,任何人、任何事物都可能是最好的,同时又可能是最坏的。你无法向别人证明你是其中的任何一个。
其次,它还提醒我们:一旦有了某一特定的结果,人们就只能认定它,而对此前任何的可能性都不予考虑。
按照这种理念推断,现实生活中的任何一个人,都只能以一个此时此地此种状态的人出现,你无法向人们证明你是一个“好人”,因为谁也不知道你在成为“被认定的好人”之前是不是一个“坏人”;你也无须向人们表明你是一个“坏人”,因为谁也拿不出你在“被认定是坏人”之前你不是好人的证据……于是,所有的人,倜然之间都变得虚幻不定且不可捉摸起来。
一旦这样的理念被人们接受,那么世上就没有了“好人”。过去意义上的好人,只能重新描述为“做过很多好事的人”,“有着很多美德的人”。但如此的表述,明显存在着很大的漏洞——“做过好事的人”,做这些好事的当初,未必不是心怀叵测,未必没有过过罪不可赦的勾当;;“有着很多美德的人”,未必不是一个有着致命弱点的人,他诸多的美德也未必就能抵消他仅有的一个弱点……如此类推,世界上在没有了真正意义上的“好人”的同时,世界上也就没有了真正意义上的“坏人”。所有的人都几处于一种含混不清、难置可否的中间状态。一旦如此,世界上也就没有了是非、美臭、善恶之分,所有的准则都将形同虚设,至少也会变得虚伪且脆弱。
这样一来,这只“薛定谔的猫”几撼动人类固有的些许准则,尤其是人类业已遵循的伦理、道德、法律、法则等游戏规则,就像当初“日心说”撼动了人类已有的宇宙观,相对论动摇了牛顿的经典力学,迈克耳逊的实验动摇了整个的古典物理一样,“薛定谔的猫”动摇了人类赖以有序生存的理性大厦,人类对它的惊异与恐惧,将不亚于当年耶利哥城的市民听到约书亚吹起的号角。
如此看来,这只“薛定谔的猫”引起一些科学家的困顿、不满甚至是愤怒,就事出有因,不无道理了。可我们真的能像霍金那样拿起枪来射杀它吗?这只“猫”一旦出世,你又能射杀它了吗?你又能否认这只“猫”身上合理的一面么?我办不到,恐怕你也不行。因为,“薛定谔的猫”像所有的悖论一样,考验人来智慧的同时,也给人类洞开了另外一扇知识的大门,人类可能将因此向前大踏一步。人们能够容忍这样一只“猫”毫无顾忌地蹦来蹦去么?恐怕,也很难有谁敢于理直气壮地给予肯定的答案,因为,谁也不能无视,这只“猫”的身上,的确带有让人战栗的“邪恶”,它引起的动荡,绝不不亚于当年“日心说”在欧洲大地引起的惊恐。然而,每当人类经受一次自我否定的阵痛,又预示着人类正要踏上一个通往崭新天地的台阶。
人类,要想驯服这只“薛定谔的猫”,一要勇气,二要智慧。非大智大勇,无法将其驯服。正如“一棵树倒在森林里。假如没有人在那儿听着,树倒下时会有声音吗?”的古老哲学难题一样,“薛定谔的猫”将长期的困惑、考验着人类的耐性与理解能力。