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薛定谔的猫的儿女

现在已到了关键时刻。这里有一个全盛时期的基本问题。

想象一下,薛定谔的猫有两个孪生儿女——两只小猫。它们分别生活在两个空间小盒子里面。盒子内装备有自动设备可以照料它们,并提供大量的食物。这两个空间小盒子通过一根很窄的管道相连接,这根管道分别连接到两个小盒子的一个角落。在管道的中间有一个小盒子,在小盒子的中部有一块自动滑移的挡板,小盒子当中只有一个电子。这两个空间小盒子中分别装有一台通用的恶魔设备。如果有电子从管道跑到小盒子中来,恶魔设备将把相应的猫杀死。装有电子的盒子位于管道的中部,它将管道彻底堵住,什么东西都不能从一个小盒子通过管道进入另一个小盒子。盒子的两边也都是滑动的挡板。

请记着,只要没有人进行观察,概率波便均匀地充满整个盒子。当盒子中的挡板将盒子等分为两半时,电子在挡板一边的概率为50%,电子在挡板另一边的概率也是50%。当盒子的两边移走之后,概率波将传播出去,分别进入两个空间小盒子。如果连接两个小盒子的管道现在被自动分隔开,分隔线恰好位于分隔盒子的挡板的中间。这样,我们便有了两个互不连通的小盒子,每个小盒子中包含一只猫,这只猫被自动设备照料着;一台恶魔设备,如果检测到一个电子,那么就把猫杀死;还有50%的电子概率波。现在,电子概率波、恶魔设备和猫都处于叠加态。

因为这仅仅是个思想实验,我可以给假想的空间小盒子装备物理规律所允许的、最好的推进器。当然,推进的速度不能超过光速而违反爱因斯坦的相对论。我们也假设这两只小猫是强健的、长寿的(在恶魔设备允许的情况下)。现在,两个小盒子分离,自动火箭点火,推动两个飞行器沿相反的方向在空间飞行。它们旅行了几年。最终,其中的一个到达了一个遥远的星球,那里有一个有意识的观察者。到那时,另一个小盒子已被一个超级效率的火箭推动着沿相反的方向到达一光年之外的地方。

看一下小盒子里面发生的事情肯定会感到惊奇,那个有智力的观察者打开小门,瞅了一眼。就在那个时刻,小盒子中所有事物的波函数发生坍塌。这个坍塌“决定”了原来那个电子是否进入所研究的那个小盒子。如果进入,猫就死了——一旦进门观察,电子就从盒子中被释放出来,猫就死了。在同一时刻,这个观察者看到一只死猫,另一只猫就从其叠加态中释放出来,“成为”活的。当然,情况也可能会反过来,这个观察者打开盒子发现一只活猫。在那种情形,这个人的观察就决定了另一只猫的命运。并不是在同一时刻每一只猫既是死的又是活的。而好像是,在空中飞行的这几年中,一只猫是死的,一只猫是活的。只不过完全不清楚哪只猫在哪个盒子里面。又好像是每个盒子中都装有两个鬼,这两个鬼分别代表历史的两个版本。在进行观察的一瞬间,一个成为真的,另一个便消失了。

就哥本哈根解释而言,选择哪一种解释在很大程度上取决于你,在这个问题上没有官方“解释”。哥本哈根解释指出的是,如果你对几千对猫都做几千次同样的实验,那么就会发现,在外星球上的猫当中一半是死的,一半是活的,而与其对应的那些猫总是处于相对立的状态。标准的哥本哈根解释甚至没有说明推理的过程以及非局域的超距作用问题。当波函数发生坍塌时,立即有一个信号从一个小盒子发出,到达另一个小盒子。从某种观点看,这里面涉及一个时间旅行的问题。

你可能会这样认为,“观察”这一行动发出的信号不仅仅在空间传播,而且沿着时间反方向传播,回到电子被释放的那一个时刻,便决定电子进入哪一个小盒子。事实上,这个观点并不比信号立即穿过空间的思想更难以消化。因为根据爱因斯坦的相对论,如果一个信号的传播速度超过了光速,那么,它也就是在沿着时间的反方向传播(当然,这正是这种“超光速”信号被误认为不可能的原因)。

接收信号沿时间反方向传播的可能性看起来是偏激的,但也有一些优点。如果它可以加入到一个关于量子世界的可理解的解释的话,就可以摆脱掉薛定谔的猫及其儿女的命运所确定的“幽灵”般的叠加态。贝尔本人曾经说过,如果让他选择,他更倾向于维护客观真实的思想,并放弃信号的传播速度不能超过光速这一思想。 但为了理解为什么这既是一个极端的选择,又(可能)是一个可守得住的选择,我们需要对光的本性有更多的了解。这些性质对于物理学家理解相对论和量子理论都是至关重要的。

如果你是那种读神秘小说时先读最后一页的人,如果你认为你已经知道了相对论和量子物理的标准解释,那么现在无论如何你都要看一下这里的跋 。如果你已经看过了,就下决心回过头来读一下本书的其余部分。因为像所有的好的神秘小说家一样,我已经在其中藏了很多娱人的把戏。这些把戏可以不时地给你娱乐感受。其中一些把戏,就像好魔术师的把戏一样,涉及镜子。它们都反映了光自身的神秘本性。 LbfsmB8m8oyrIjLIYbeShpjJMD9Q29ysQnamtBShV9m1quN6i2OkyyDJox6ZU5d1

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