意識改變狀態(tài) <p class="ql-block"> 先回顧一下哥本哈根對于測量問題的解釋：每當(dāng)我們觀測時，系統(tǒng)的波函數(shù)就坍縮了按概率跳出來一個實際的結(jié)果，如果不觀測，那它就嚴格按照方程發(fā)展。</p><p class="ql-block"> 關(guān)于這兩個過程是如何轉(zhuǎn)換的，馮·諾依曼指出，用儀器觀測時，儀器本身也卷入這種模糊疊加態(tài)中，因為儀器本身也有波函數(shù)。被觀測的電子疊加態(tài)轉(zhuǎn)移到了儀器上，直到人類意識參與其中，波函數(shù)才坍縮，電子隨機選擇的結(jié)果被“意識到了”，才真正變?yōu)楝F(xiàn)實。</p><p class="ql-block"> 用它來解釋一下薛定諤的貓就是這樣的：貓相當(dāng)于觀測中的儀器，無法意識到自己是活著還是死了，所以陷入一種死/活的疊加態(tài)中。一旦我們?nèi)祟惾ビ^察這只貓，有了人類意識的參與，貓的疊加態(tài)才從混沌中變得清晰，要么死，要么活。</p><p class="ql-block"> 我們先不管這個解釋多么瘋狂，看看其他幾種解釋再說。</p> 貓永遠不會死 <p class="ql-block"> 為了將“觀測者”這樣一個難題排除出去，休·艾弗萊特提出了他的多世界理論（MWI）。他的看法是：波函數(shù)從未坍縮，只是世界和觀測都本身進入了疊加態(tài)。電子通過雙縫時，宇宙分裂為兩個互不相干的獨立宇宙，一個宇宙里電子通過左縫，另一個宇宙里電子通過右縫。宇宙從誕生以來，已經(jīng)進行過無數(shù)次的分裂，數(shù)量幾何級增長，而我們只處于其中一個宇宙。歷史和將來一切可能發(fā)生的事情，都已經(jīng)實際上發(fā)生了，或?qū)⒁l(fā)生，只不過，另外的宇宙與我們的宇宙互相平行，對我們都沒有意義。（<span style="font-size: 18px;">所以多宇宙也被稱為平行宇宙</span>）</p><p class="ql-block"> 按照這個理論，我們再來看看薛定諤的貓吧。</p><p class="ql-block"> 再我們每次觀測貓時，都產(chǎn)生了兩個一模一樣的宇宙，一個宇宙里貓死了，另一個宇宙里貓活著，我們看到哪種結(jié)局，取決于我們處在哪個宇宙。我們也不必擔(dān)心貓是死是活了，反正肯定有一個宇宙里它一定活著！</p><p class="ql-block"> 關(guān)于MWI中關(guān)于“分裂”的說法，近來的一些科學(xué)家試圖引入相空間的概念來解釋。一個宏觀物體，可以用6n（n代表粒子數(shù)）維空間來描述，宇宙只有一個波函數(shù)，就是這無限維度的疊加。這是一個高維的希爾伯特空間，而這個高維的空間由許許多多的低維世界構(gòu)成，每個世界都只能感受到真實的失量在其中的投影。</p><p class="ql-block"> 所以，好吧，真實的薛定諤的貓其實是又死又活的，我們看到的死貓或者活貓，都不過是它在我們這個世界的投影！</p> 貓無處不在 <p class="ql-block"> 玻姆將德布羅意的導(dǎo)波換成量子式概念，提出了他的隱變量理論。在這個理論里，我們必須將電子看成一個以自己為中心向外散發(fā)一種勢場的經(jīng)典粒子。勢場彌漫在整個宇宙中，使它每時每刻都對周圍的環(huán)境了如指掌。如果你試圖測量它的位置，儀器將首先與它的量子勢發(fā)生作用，使電子本身發(fā)生微妙的變化，這種變化是不可測的，因為主宰它們的是一些隱變量。而這個量子勢的作用是超光速的。</p><p class="ql-block"> 關(guān)于這個理必引出的波爾不等式與貓無關(guān)，這里就忽略掉，單看這個理論怎么看待薛定諤的貓吧。貓的狀態(tài)是我們可以觀測到的，但什么導(dǎo)致了貓的這個狀態(tài)是不可觀測的，而這個不可觀測的原因就成為一個隱變量。</p><p class="ql-block"> 感覺說了等于沒說呀！也許是我對隱變量理論理解得不夠透徹吧。</p><p class="ql-block"> 但確切知道的是，貓的勢場彌漫在整個世界，無論我們在做什么，它都能準確無誤地“感受到”并做出瞬時反應(yīng)。</p> 單只貓的死活沒有意義 <p class="ql-block"> 系綜主義者認為，我們的世界本質(zhì)上是統(tǒng)計性質(zhì)的，沒事一個物理理論能夠描述單個事件。只有系綜，才有物理意義。只百先定義整個系宗，才能回答單個物體的屬性。單個電子沒有軌跡，只有大量電子通過雙縫才臺形成干涉條紋。</p><p class="ql-block"> 所以，我們不能問薛定諤的貓是死的還是活的，因為沒有意義。只能問，在一堆死貓組成的系綜里，它是死是活。廢話，當(dāng)然是死的??！</p><p class="ql-block"> 這種正確的廢話讓我們很煩，忍不信想反駁：有死的系宗，有活的系宗，為什么不可以有又死又活的系宗和不死不活的系宗呢？理論上完全可以這么定義系宗，那又該如何回答呢？</p> 死/活疊加態(tài)的貓存在著 <p class="ql-block"> 自發(fā)定域理論（GRW）認為，任何系統(tǒng)，不管微觀還是宏觀，都不可能在嚴格意義上孤立，它們總是和環(huán)境發(fā)生著種種交流，為一些隨機的過程所影響，這些隨機的物理過程，會隨機地造成某些微觀系統(tǒng)從一個彌漫的疊加態(tài)變?yōu)樵诳臻g中比較精確的定域。微觀系統(tǒng)基本處于疊加態(tài)，但定域過程偶有發(fā)生，單個粒子也許要等待漫長時間才能迎來一次自發(fā)定域，而宏觀系統(tǒng)會在極短的時間就完成一次自發(fā)定域。</p><p class="ql-block"> 光解釋這個理論就已經(jīng)很累了，關(guān)鍵還不知所云。算了，還是看我們能看懂的貓在這個理論里的表現(xiàn)吧。</p><p class="ql-block"> 當(dāng)決定貓生死那一刻來臨時，它的確經(jīng)歷了死/活的疊加，只不過這種疊加態(tài)維持的時間太短暫而讓人沒法感覺到，只能看到它自發(fā)地精確化之后非死即活的狀態(tài)。而且，我們看到的也不過是貓大多數(shù)粒子聚集的狀態(tài)，還有少數(shù)粒子仍留在無窮的空間中。</p><p class="ql-block"> 又一個讓人瞠目結(jié)舌的理論，不過，有哪個解釋又不是呢？我已經(jīng)習(xí)慣了。</p> 貓的死活關(guān)乎像素 <p class="ql-block"> 艾弗萊特的多世紀理論認為，確定的歷史只有一個，而世界有多個。但有一個理論卻剛好相反，認為世界只有一個，而歷史是多個。這就是著名的退相干歷史（DH）解釋。這個理論假設(shè)我們把宇宙的歷史測量得足夠精細，那么實際上每時每刻都有許多精細歷史同時發(fā)生（相干），也就是我們說的量子糾纏，用密席矩陣計算概率時，無法簡單相加，而計算兩個粗略歷史的密度矩陣時，他們之間的干涉神奇地抵消了，變成了可以簡單相加的經(jīng)典概率。歷史越粗略，抵消越干凈。還拿衍射實驗來說，電子通過左縫和通過右縫是兩種精細歷史，我們觀測到電子在左還是在右是粗略歷史?，F(xiàn)實中我們不可能分辨出每一種精細歷史，而只臺簡單地將這些歷史進行歸并分類，我們實際觀測到的只能是各種粗略歷史，而由于退相干，這些歷史之間失去了聯(lián)系，只有一種能被我們感覺到。而在量子世界中，最精細的歷史就一個量子比特。</p><p class="ql-block"> 我們凡夫俗子看一個系統(tǒng)的信息，就像看一張像素不高的照片，只能看出大致的輪廓，而細節(jié)是觀察不到的。</p><p class="ql-block"> 說了這么多，感覺還是說不清，還是看看貓吧。</p><p class="ql-block"> 描述一只貓要用到10^27個粒子，我們無法區(qū)分這么多粒子的每一種細微的不同狀態(tài)，只好簡單地將其分為死和活兩種狀態(tài)。，而我們只能感覺到其中一種，如果有超能力，即通過低像素照片卻能看到每一個粒子的不同狀態(tài)，那就可以分辨貓或死或活下的每一種精細歷史。而這兩個狀態(tài)仍然是糾纏的。</p><p class="ql-block"> 所以說，我們能看到的貓究竟是什么，在于歷史的細分程度，即“像素的高低”。微觀世界（<span style="font-size: 18px;">“高像素”</span>）看到的是一種死活疊加的狀態(tài)，而宏觀世界（“低像素”）看到的是非死即活的狀態(tài)。</p> <p class="ql-block"> 到這里，連物理學(xué)家們都沒探究明白的一種理論，還是留給物理學(xué)家們繼續(xù)探索吧，我這種真正的凡夫俗子，能理解這些理論，就相當(dāng)困難了，不知道以后，量子論還能再出些什么樣的奇談怪論。不過到那時，再拍《星際穿越》這樣的科幻電影，應(yīng)該更“合理”些了吧！</p>