薛定谔猫,薛定谔的猫可怕在哪里

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薛定谔猫(薛定谔的猫可怕在哪里)

“薛定谔的猫”是奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的关于量子力学的一个著名思想实验,也就是在头脑中假想进行的实验。

根据量子力学,微观粒子总是处于多种状态的叠加态。在最早人们开展光子和电子的双缝干涉实网验时,会发现单个光子或电子总会莫名其妙地同时通过两条缝,也就是说单个光子或电子在过双缝时,处于同时经过左缝和右缝的叠加状态。而当人们试图观测到底是怎样一种叠加状态时,光子或电子会瞬间退化为单个粒子状态。总之,让人无法观测。更多的研究最终引出了哥本哈根学派对量子力学的主流解释,即微观粒子(包括宏观物体)总是处于多种状态的叠加态,而当人的意识一旦参与观测,粒子随即以一定概率坍缩为某个确定状态。由此,确立了“意识”在主流量子力学学派中的崇高地位,同时,也宣布了叠加态的不可观察性。

但是,人的好奇心是无穷的。历代科学家不遗余力地试图观测清楚叠加态到底是一个怎样的状态。就像量子理论中已经明确为单个不可分的光量子,即光子是如何分身同时通过双缝的。最终,薛定谔脑洞大开,设想了一个实验,将微观的不太直观的叠加态衍生为宏观可理解的叠加态。他是怎么办的呢?假设在一个密闭盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。该物质有50%的概率会衰变并放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率不会衰变而猫将活下来。当人们打开盒子观测时,会发现要么猫活着,要么猫被毒死了。但该实验的要害在于,当人们没有打开盒子观测时,该放射性物质处于各一半概率的衰变与不衰变的叠加状态,相应的猫也就处于死与不死的叠加状态。那么这究竟是一种什么状态,这才是人们真正好奇的地方。这里再强调一下,是死与不死的叠加状态,而不是最终发现要么活着,要么死了。

那么,这到底是一种什么状态呢?各派科学家展开网了激烈的争论,具体过程不细说了,最终的结果仍是哥本哈根学派牢牢占据了主流位置,即当你的意识没参与观测时,猫的生死叠加态对于你是毫无意义的。而当你的意识参与观测,也就是打开盒子的那一刹那,你的意识将直接造成粒子叠加态的坍缩,粒子将会表现出衰变或不衰变的确定状态,从而决定了猫的生死。此时,你看的只是或生活死的猫,而看不到生死叠加态的猫。哥本哈根学派再次捍卫了“意识”的崇高地位,强调了意识对于实验结果的决定性。

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说到这里,大家可能已经觉得够神奇,够可怕的了。但是更可怕的还在后头,那就是后人对这个实验的衍生,有人提出是否可以将猫换成人。此言一出,四座哗然。这个设想的要害网在哪里呢?因为猫是不会说话的,那么即使经历了生死叠加态它也不会表达。但人不一样,人如果感受过叠加态,是可以表达出来的。那么,将人关进盒子,打开后,如果人还活着,请他讲讲生死叠加态究竟是个什么状态不就行了吗。

但是,遗憾的是,一来人们没有进行这么残酷的实验,二来即使真的进行了这样的实验,也不会存在叠加态。为什么呢?因为将人关进盒子时,被关的人的意识已经参与了实验,他的意识同样会造成粒子状态的坍缩,所以当他意识到这个问题时,他就决定了自己的生死。那么,如果他没有意识到呢,对不起,仍然难逃厄运,因为关他的人的意识会和他纠缠进而造成粒子态的坍缩,而猫没有这个问题。因为猫,“似乎”没有“意识”。

怎么样,够吓人吧。这才是薛定谔的猫真正恐怖的地方。他深刻地提出一个问题:意识的本质到底是什么?研究量子力学,是无论如何绕不开这个问题的。比如说,对于这个实验,人不可以,似乎猫可以,但猫真的没有意识吗?如果有,它的意识是怎样的?即使猫真的可以,那么其他动物行不行,狗行不行,牛羊行不行,进一步的,动物中智商最接近人的猩猩行不行?那么,进一步地,人的意识的边界到底在哪里?

在我们千百年的科学研究中,始终强调意识和客体的独立性,即意识不能对研究对象形成干扰。而随着量子力学研究的深入,人们已经不可避免地触及“意识”这个问题。这时人们还是被迫将意识纳入研究视野。而对于量子力学,或许意识本身是一门先修学科,或许对意识有了一定程度的认识后人们才能理解量子力学中的一些奇怪现象。而这就要求人们面对意识不再被动,而是主动地将“意识”作为首要的研究课题。

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