巢城 第178章 莫利療養院：疊加態

    聽到斯格爾又一次說起「疊加態」，馮對著奎尼使了個眼色，然後表情神秘地小聲說道：「你知道吧，我說的另外一種可能性，與這個『疊加態』的概念，就很有關係……」

    接著，馮又對斯格爾說：「我說讓你幫我講解兩個實驗呢！另外一個實驗，就是與這個『疊加態』的理解有關……」

    這時那個年輕模樣的虛擬角色也說：「對啊……說實話，你剛才提到，手套處於一種『既是左手又是右手』的『疊加』狀態，這個說法，我就一直沒太明白……」

    「唉，又要再講一遍是嗎？」斯格爾看了看馮，又嘆了一口氣，「要不是看在咱們認識這麼多年的份上……」

    於是斯格爾解釋道：「嗯，要理解微觀粒子『疊加態』的問題，首先得理解，不確定性是作為基本粒子的內稟屬性而存在的。

    「量子的『態』，就是指粒子在空間中的狀態，比如能量、自旋等等，它可以用波函數描述，所以波函數又被稱為『態函數』。

    「『疊加態』，就是有幾種『本徵態』疊加在一起的粒子狀態，這時量子的態是不確定的，只有在『測量』進行時，它才會呈現為一個確定的、被測量到的狀態，這可能是它的任何一種『本徵態』。」

    斯格爾看了看那個年輕人，說道：「你不理解手套是左手狀態與右手狀態的『疊加』，這也不算奇怪。因為，這就是這種類比方法的不足之處所在。當我用『手套』來打比方時，這就很容易讓人產生聯想，把處於『疊加態』的微觀粒子，與宏觀物體劃上等號。於是，這種狀態的存在，自然就會讓人費解……這就是我剛才說的，如果套用宏觀規律，對微觀現象進行說明，結果，當然是不符合直覺的。不過，我倒是想起玻爾說過的一句話——『誰要是第一次聽到量子理論時沒有感到困惑，那他一定沒聽懂』……」

    「這句話說的沒錯，」馮說道，「我第一次聽到『薛定諤的貓』，就是這樣的感覺……」

    斯格爾說：「當然啦，要想理解這個概念，『薛定諤的貓』，是一個很好的例子……我想你也正是想讓我來講解這個實驗……

    「首先你們要理解，這個實驗儘管非常有名，但其實它只是一個思想實驗。思想實驗是什麼意思？這就是說，要使用想像力來進行實驗，因為，這個實驗本身，在現實中無法做到，或者暫時還未做到。

    「『薛定諤的貓』，這個思想實驗的目的，就是要通過思維推演，把微觀領域的量子行為，擴展到宏觀世界。

    「簡單概括一下，這個思想實驗是這樣的——將一隻貓關在裝有穩定放射源的密閉容器里；在一小時之內，放射源將有50%的幾率發射放射性粒子；只要有放射性粒子發射出來，就會開啟探測器，接著會觸發機關，打碎一瓶毒藥，貓就會死掉；如果沒有放射性粒子發射出來，貓就繼續存活。

    「在這個思想實驗中，問題的核心在於，原子核的衰變，是一個隨機事件，我們所能精確知道的，只是它的半衰期而已。

    「半衰期，就是原子衰變一半所需要的時間。例如，一種原子的半衰期為一小時，那麼，一小時後，未衰變的原子就只剩下原來的二分一；兩小時後，變成四分一；三小時後，則是八分一。

    「這也就是說，對於放在密閉容器中的放射源，我們知道它的半衰期，卻無法知道，它具體會在什麼時候，發生衰變。

    「這樣一來，根據量子理論，放射源實際上處於『衰變』和『沒有衰變』兩種狀態相疊加的狀態，而用來探測放射性粒子的探測器，也將因此處於『開啟』與『未開啟』兩種狀態相疊加的狀態——

    「如果我們進一步推論，這也就意味著，對於外部觀測者來說，如果不揭開密閉容器的蓋子，就無法根據我們的日常生活經驗，確切地知道，那隻貓到底是死還是活——容器內的貓也理應處於『死貓』和『活貓』兩種狀態相疊加的狀態！

    「而貓怎麼可能既死又活呢？！這隻『既死又活』、『不死不活』、『死活疊加』的貓，就是著名的『薛定諤的貓』。」

    「對，對！」馮高興地像個孩子一樣，「『薛定諤的貓』，這是一隻神奇的貓……」

    斯格爾瞥了馮一眼，有些不以為然的說道：「我以前早就說過了，『薛定諤的貓』，它可不是什麼真實的存在……

    「其實，薛定諤提出這個思想實驗的本意，是想把微觀的放射源粒子，和宏觀的貓，二者聯繫起來，將量子疊加態的現象，帶到宏觀世界——

    「結果，他就得到了一隻『既死又活』的貓。明白嗎？『既死又活』、『不死不活』！從邏輯上說，這樣的結論，顯然是荒謬的！我們從未在宏觀世界觀察到『量子疊加態』的現象，這種『疊加態』的貓，根本就不存在。

    「所以，薛定諤藉助這個思想實驗，正是希望向人們指出，量子疊加態的理論，是錯誤的，或者是不完備的；又或者，藉助這個思想實驗，至少可以否定，在宏觀世界存在量子疊加態……」

    「可是，我相信，宏觀世界確實有量子疊加態存在……」馮有些激動地說道。

    斯格爾點點說：「這樣的觀點也不是沒有道理……因為，隨著量子力學的發展，量子物理學家先後通過各種方案，獲得了近似宏觀的量子疊加態——他們先是使4個離子或5個光子一同達到了與『薛定諤貓』相似的疊加態，後來又使6個甚至8個鈹離子作為整體也實現了這種狀態……

    「這也反過來證明，量子力學對於微觀粒子世界的認識和理解，儘管看似超乎常理，但是卻被實驗證明是正確的。

    「而薛定諤所指出的荒謬現象，其實也是真實存在的——如果，有更多粒子構成的系統，也能達到這樣的狀態，並且，能夠將這樣的狀態，保持足夠長的時間，那麼，在我們可以直接感受到的宏觀世界，也將會有『疊加態』存在……」

    (本章完)