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序言
真实并不存在

我们题目中的猫是个神奇的动物,而薛定谔却是个真实的人。厄尔文·薛定谔是一位德国科学家另有说法认为他是奥地利人,译者注。他在20世纪20年代中期创立了现在被称为量子力学的科学分支中的一个方程。这个分支几乎不能算是个正确的描述,但是量子力学却为所有现代科学提供了基础。这个方程描述很小的物体,一般说来是原子大小或者比原子更小的物体。这为微观世界提供了唯一一种理解。没有这些方程,物理学家将无法建设核电站(或制造原子弹),制造激光器,或者解释太阳为什么是炽热的。没有量子力学,化学家们将仍然停留在黑暗年代,也不会有分子生物学,不会有对DNA的理解,不会有遗传工程——不会有任何科学。

量子理论代表着科学的最大进展,比相对论具有更大意义,更直接更实用。而且能产生许多奇特的预言。量子力学世界是那么神奇,实际上连阿尔伯特·爱因斯坦也发现其难以理解,而拒绝接受由薛定谔及其同事创立的理论结果。爱因斯坦及许多其他科学家发现将量子力学方程视为一种数学上的简单表述更为合适,认为它仅是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述。但其本身隐藏了更深的真理,这些真理更接近于日常的真实性。因为量子力学给出的是:没有什么是真实的,我们不去观察它们时,则什么也不能说。薛定谔那奇怪的猫用来区别量子世界,以及日常生活中所见到的世界。

在量子力学世界中,日常所见的熟悉的物理定律不再成立。取而代之的是,事件发生由几率决定。例如具有辐射性的原子可能衰变放出电子,也可能不。可以这样设计一个实验:具有辐射能力的物质具有50%的机会在某一特定时间内发生衰变。如果其衰变,就会被探测器记录下来。薛定谔也像爱因斯坦那样,被量子力学结果弄得心神不安,尝试着用一个假想的实验来检验理论隐含的晦涩之外。设想在一个封闭的房子中或匣子里,有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时,药瓶被打破,猫将被毒死。在现实世界中,猫有50%的机会被毒死。

不用看匣子,我们就会乐观地说,猫可能死了也可能还活着。但是我们遇到量子力学的奇异之处了。这理论说,这两种机会取决于辐射物质,因而对猫来说除非被观察到否则就没有真实性。原子可能衰变,也可能不;猫可能死,也可能活,除非我们向匣子中看,发生了什么。坚持量子力学直接解释的理论学者认为存在一个中间态,猫既不死也不活,直到进行观察看看发生了什么。除非进行观测,否则一切都不是真实的。

这个观点对爱因斯坦和其他科学家来说无非是麻醉剂。当引述世界由一大堆量子层次上的随机选择决定的理论时,他说道:“上帝不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非真实态之说,说一定有一内在的机制组成了事物的真实本性。他花了数年时间企图设计一个实验来检验这种内在真实性是否确在起作用,但他没有完成这种设计就去世了。也许他没有活着看到他的思路所引发的结果会更好一些。

在1982年夏天,在法国南巴黎大学,由阿兰·艾斯派克特领导的研究小组完成了意将探测量子非真实世界的内在真实性的系列实验。内在真实性——基本机制——被取名为“隐变量”,实验对象是从源中朝相反方向飞出的两个质子或粒子(在第十章中对其有完整的描述)。但基本上可以认为是对真实性的检验。两个从同一源中飞来的质子可以被两个检测器检测到,可测量它的极化性质。根据量子理论,这种性质是不存在的,除非实施了测量。根据隐变量观点,每个质子从它产生就有“真实的”极性。由于它们同时发射,所以它们的极性是相互关联在一起的。但是实际测量到的在与真实性的两种观点不一致。

这些关键的实验结果是没有含糊的。没有发现由隐变量理论所预言的那种关联,却发现了由量子理论所预言的那种关联。而且正如量子理论所预言的那样,对一个质子的测量对另一质子具有瞬间效应的影响。一些作用关联在一起,纠缠不清,虽然它们以光速飞离。相对论告诉我们没有信号能超过光速传播。实验证明世界没有内在的真实性。日常所谓的“真实性”在描述组成世界的基本粒子行为时不是一个好的方法,而且这些粒子同时联成不可分离的整体,每一个都能觉察到别的粒子发生的事。

探索薛定谔的猫就是寻找量子的真实性。简单总结说,好像这种寻求是没有什么结果的,因为不存在日常词汇中的真实性。但这不能算完,寻找薛定谔的猫可引导我们对瞬间的真实性及一般量子力学有一新的理解。路是漫长的,但它却是始于那些科学家们。如果他们发现了自己苦苦寻找的、我们现在所获得的答案的话,他们会比爱因斯坦更加惊恐。艾萨克·牛顿,在三个世纪前研究光的本质时,不会想到他那时就已经踏上了寻求薛定谔之猫的征程。 zjBbTjo775x8t1hovEBTMJMvvAyepzuoeYYbnMOE8fJ89K33HK5JN8qd6WI7dswz

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