薛定谔的猫(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在1935年提出的一个著名的关于量子力学的思想实验,即假设在头脑中进行的实验。
根据量子力学,微观粒子总是处于多重态的叠加状态。当人们首次进行光子和电子的双缝干涉实验时,发现单个光子或电子总是莫名其妙地同时通过两个狭缝,也就是说,单个光子或电子通过双缝时,处于同时通过左狭缝和右狭缝的叠加状态。当人们试图观察这是一种什么样的叠加态时,光子或电子会瞬间退化成单粒子态。简而言之,无法观察。更多的研究最终得出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)总是处于各种状态的叠加状态,而一旦人类意识参与观测,粒子就以一定概率坍缩成某种状态。从而确立了“意识”在主流量子力学学派中的崇高地位,同时也宣告了叠加态的不可观测性。
然而人的好奇心是无止境的。历代科学家都不遗余力地观察清楚叠加态是什么。就像量子理论中的单个不可分割的光量子,也就是光子是如何同时分裂并通过双缝的。最后薛定谔脑洞大开,他构思了一个实验,把微观直观的叠加态推导成宏观可以理解的叠加态。他做了什么?假设在一个封闭的盒子里有一只猫,还有少量的放射性物质。该物质有50%的几率会腐烂并释放出有毒气体杀死猫,而有50%的几率不会腐烂,猫会活下来。当人们打开盒子观察时,会发现要么猫还活着,要么猫已经中毒。但这个实验的关键点是,当人不开箱观察时,放射性物质处于50/50概率的衰变和不衰变的叠加态,对应的猫处于死和不死的叠加态。那么这是一种什么样的状态呢?这才是人们真正好奇的地方。这里再次强调,这是死亡和不朽的叠加,而不是活着或死了的最终发现。
那么,这是一种什么样的状态?科学家们展开了激烈的争论,具体过程并不详细。最终的结果是哥本哈根学派牢牢占据了主流地位,也就是当你的意识没有参与观察的时候,猫的生死叠加对你来说毫无意义。当你的意识参与到观察中,也就是你打开盒子的那一刻,你的意识会直接引起粒子叠加态的坍缩,粒子会呈现出确定的衰变或不衰变状态,从而决定猫的生死。此时,你只能看到死猫,却看不到生死叠加的猫。哥本哈根学派再次捍卫了“意识”的崇高地位,强调了意识在实验结果中的决定性作用。
说到这里,你可能已经觉得够神奇够恐怖了。但更可怕的还在后面,那就是后人对这个实验的推导。有人提出猫能不能换成人?此言一出,四人一片哗然。这个想法的关键在哪里?因为猫不会说话,所以即使经历了生死叠加,也无法表达自己。但是人是不一样的。如果人们已经感受到了叠加态,就可以表达出来。然后,把人放在箱子里,打开,如果人还活着,请告诉他生死叠加状态是什么。
但是,很遗憾,一方面,人们没有进行如此残酷的实验,另一方面,即使真的进行了这样的实验,也不会有叠加态。为什么?因为当一个人被放在一个盒子里的时候,被囚禁者的意识已经参与了实验,他的意识也会造成粒子态的坍缩,所以当他意识到这个问题的时候,他就决定了自己的生死。那么,如果他没有意识到呢?抱歉,还是注定的,因为养他的人的意识会和他纠缠在一起,造成粒子态的坍缩,但是猫没有这个问题。因为猫“似乎”没有“意识”。
怎么样?已经够吓人了。这才是薛定谔的猫真正的恐怖之处。他提出了一个深刻的问题:意识的本质是什么?学习量子力学无论如何也绕不开这个问题。对于这个实验,人不能。看起来猫可以,但是猫真的没有意识吗?如果有,它的意识是什么?就算猫真的能做到,其他动物狗牛羊能做到吗?再者,智商最接近人类的猩猩能做到吗?那么,再进一步,人类意识的边界在哪里?
在我们几千年的科学研究中,一直强调意识和对象的独立性,即意识不能干扰研究对象。随着量子力学研究的深入,人们不可避免地触及到了“意识”的问题。这时,人们被迫将意识纳入研究视野。至于量子力学,也许意识本身就是一门前提学科,也许人们只有对意识有了一定程度的了解,才能理解量子力学中的一些奇怪现象。这就要求人们把“意识”作为首要的研究课题,而不是被动地面对意识。
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