薛定谔的猫呢?
实验内容:这只猫很可怜。她(假设是母猫以唤起更多怜悯)被封在一个密室里,里面有食物和毒药。毒药瓶上有一把锤子。锤子由电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,会释放出α粒子,触发电子开关,锤子落下,毒瓶被砸碎,里面的氰化物气体释放出来,母猫就死了。这个残忍的装置是薛定谔设计的,所以这只猫就叫薛定谔猫。
薛定谔猫提出
原文:薛定谔在1935发表了一篇论文,题目是《量子力学的现状》。在论文的第五部分,薛定谔描述了经常被视为噩梦的cat实验:哥本哈根学派说,在测量之前,一个粒子的状态是模糊的,处于各种可能性的混合叠加状态。例如,放射性原子何时衰变完全是随机的。只要没有观测,就处于衰变/非衰变的叠加状态,只有实际测量时才随机选择一种状态出现。所以让我们把这个原子放在一个不透明的盒子里,让它保持这个叠加态。现在薛定谔想象出一种结构巧妙的精密装置。每一次原子衰变释放出一个中子,都会引发一系列的连锁反应,最后的结果就是打碎盒子里的一个毒气瓶,同时盒子里还有一只可怜的猫。事情是显而易见的:如果原子衰变,毒气瓶将被打破,猫将被毒死。如果原子不衰变,那么猫就活得很好。
自然推论:当它们都被锁在盒子里的时候,因为我们没有观测到,那个原子处于衰变/不衰变的叠加态。因为原子的状态不确定,猫的状态也不确定。只有当我们打开盒子,看着它,事情才最终决定:要么猫死在盒子里,要么它活蹦乱跳,喵喵叫。问题是,在我们打开盒子之前,猫是什么状态?似乎唯一的可能就是它和我们的原子一样处于叠加态,猫被夹在了一个死/活的混合物里。
一只猫同时死了又活着?处于不死不活的叠加状态?这和常识冲突太多,同时从生物学角度来说也是奇谈怪论。如果一只活生生的猫从箱子里出来,如果它会说话,会描述死/活叠加的奇怪感觉吗?恐怕不太可能。换句话说,薛定谔提出猫的概念是为了解决爱因斯坦相对论,也就是平行宇宙理论带来的祖母悖论。编辑一下这个薛定谔猫实验的漏洞。
根据量子理论,原子核处于衰变和非衰变的叠加状态。只要我们不对它进行“测量”,它就会保持这种状态,所以猫不会死。一旦我们“测量”它,它会随机选择衰变或非衰变的瞬时状态。所以:
推论一:按照概率,打开密室一次,观察两次,可能就有一次腐朽了。于是猫死了。
推论二:不打开密室,猫永远处于未知状态。
朱认为,“薛定谔猫”混淆了一个关键概念“观察”和“测量”。“打开密室观察猫的状态”和实验物理中的“测量粒子的状态”没有关系。
换句话说,这个实验有一个最重要的实验步骤:对粒子的测量。现在这一步被偷换成了“打开密室看猫是死是活。”事实上,无论密室被打开100次还是10000次,粒子都没有被测量1次,所以猫的状态永远不会改变(除非它老死或抑郁而死)。
只要我们看看以下两个过程,就不难发现其中的错误:
把A和B联系起来,B和C联系起来。观察C等于观察A..
把A和B联系起来,B和C联系起来。给A一个角色,观察C会发生什么变化..
很明显,“薛定谔猫”实验偷偷砍掉了“赋予A一个作用”(即“测量粒子”),这样当然C就不会变了。
至于推论二,是混淆逻辑。在实验中,因果只有一个,“如果原子核衰变,就会打开毒气毒死猫”,它的等价物应该是“只要原子核不衰变,毒气就不会打开,猫就不会受到影响”。怎么能生生死死呢?
我们再准确描述一下这两个推论,应该是:
推论一:按照概率,其中一个“核测量”可能衰变两次。于是猫死了。
推论二:如果不进行“核测量”,原子核将保持叠加状态,猫将一直处于初始状态(即存活状态)。
可见猫的状态与打开密室无关,偷吃的概念一目了然。