今天我要給大家講一只貓的故事,這可不是只普通的貓,它已經(jīng)在物理界聞名近百年了,大家都叫它:薛定諤的貓。
你肯定會(huì)問,薛定諤是誰(shuí)?為什么他的貓這么有名?別急,聽我慢慢說(shuō)。
薛定諤(全名:埃爾溫薛定諤)是奧地利著名的物理學(xué)家,也是量子力學(xué)的奠基者之一。薛定諤當(dāng)時(shí)為了反駁哥本哈根學(xué)派的理論觀點(diǎn),進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是理論上的,而不是實(shí)際發(fā)生的,只是在腦子里進(jìn)行思考演示。
實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是:把一只貓放在一個(gè)封閉不透明的盒子中,里面既有食物,又有毒藥。毒藥瓶有個(gè)機(jī)關(guān),這個(gè)機(jī)關(guān)由一種放射性物質(zhì)控制。這些物質(zhì)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)有50%的概率發(fā)生衰變,還有50%的概率不發(fā)生衰變。如果物質(zhì)發(fā)生了衰變,觸動(dòng)了機(jī)關(guān),釋放出了瓶子里的有毒氣體,盒子里的貓就死了,如果物質(zhì)沒有衰變,那么有毒氣體就不會(huì)被釋放出來(lái),貓也就活得好好的。大家猜猜看,這只貓是死是活?我們根據(jù)常識(shí)判斷,在打開盒子之前,是無(wú)法知道這只貓是死是活的,需要“觀察”才能得知結(jié)果,不過,這個(gè)結(jié)果在我們打開盒子之前就已經(jīng)固定不變了。
但是,按照哥本哈根學(xué)派的理論來(lái)說(shuō),在打開盒子進(jìn)行“觀察”這個(gè)動(dòng)作的時(shí)候,貓的生死才能固定下來(lái),在這之前,這只貓則處于“既生既死”的狀態(tài)(物理學(xué)中稱之為“疊加態(tài)”,意思是生和死兩種情況疊加在一起的狀態(tài))。聽起來(lái)是不是很荒唐?怎么可能呢?貓的生死是個(gè)客觀事實(shí),在“觀察”這個(gè)動(dòng)作發(fā)生前就已經(jīng)確定了。薛定諤用這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功反駁了哥本哈根學(xué)派的理論。后來(lái)人們把這個(gè)實(shí)驗(yàn)命名為“薛定諤的貓”。
關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)啊,還有一則小趣事呢。雖然“薛定諤的貓”世界聞名,但是科學(xué)家仍然對(duì)它有許多爭(zhēng)議解釋。其中有個(gè)科學(xué)家提出了著名的“多世界詮釋”。他認(rèn)為:在進(jìn)行薛定諤的貓的實(shí)驗(yàn)時(shí),盒子里本來(lái)就有兩個(gè)世界。這兩個(gè)世界從盒子外面看是完全一樣的,只是一個(gè)世界中,盒子里有個(gè)死貓,而另一個(gè)世界中,盒子里有一只活貓,只不過這兩個(gè)世界是糾纏在一起的。當(dāng)我們打開盒子進(jìn)行觀察時(shí),這兩個(gè)世界就會(huì)分離,從此之后各自變成一個(gè)新的世界,而且彼此毫無(wú)影響。
這個(gè)腦洞大開的想法啟迪了當(dāng)時(shí)的科幻作者們,無(wú)數(shù)科幻小說(shuō)和電影紛紛運(yùn)用這個(gè)理論描繪了平行世界里的精彩故事,直到現(xiàn)在我們也能找到不少這樣題材的影視劇和小說(shuō)。
注:哥本哈根學(xué)派是由玻爾與海森堡于1927年在哥本哈根所創(chuàng)立的學(xué)派。對(duì)量子力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展作出了杰出貢獻(xiàn),并且它對(duì)量子力學(xué)的解釋被稱為量子力學(xué)的“正統(tǒng)解釋”。
PS:如果你問我“量子力學(xué)”是什么,抱歉,我也沒有辦法解釋清楚。畢竟連諾貝爾獎(jiǎng)獲得者——費(fèi)曼都說(shuō):“我想我可以有把握地講,沒有人懂量子力學(xué)!”這么深?yuàn)W有難度的事情,我們還是留給科學(xué)家去研究吧。