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一只薛定谔的猫,背后的那些八卦

一只薛定谔的猫,背后的那些八卦

作者: 陈昱Leo | 来源:发表于2020-06-25 21:25 被阅读0次

这是一篇不需要量子力学知识,也能看懂的(大概吧),关于量子力学的日记。

01

“头脑里的思想是量子态的,当我们说出来写下来的时候,它就坍缩成稳定态了。”

这是我在看《球状闪电》时,头脑里冒出的一句话。

第一个会让你觉得懵逼的,大概就是「量子态」这个词了。

你一定听说过大名鼎鼎的「薛定谔的猫」,一只比薛定谔本人还要出名的猫。

当年薛定谔为了怼另一位物理学家玻尔,于是编了这么一个思想实验。

把一只可怜的猫和一个装置关在盒子里,这个装置里有一个放射性原子和一个毒药瓶。

如果原子发生衰变,就会把毒药瓶打破,把猫毒死。但如果它不衰变,毒药瓶就不会破,猫也就能继续活着。

可是问题来了,原子啥时候会衰变呢?不知道,得打开盒子看一下才知道。

但是根据玻尔(就是被怼的那位)的理论,人们的观察本身,就会影响原子的状态。

当我们没有观察原子的时候,它是处于「既衰变又没衰变」的状态。

直到我们观察它的一瞬间,它就会坍缩到一个稳定的状态,要么衰变,要么没衰变。

注意,不是两种可能,而是一种「量子叠加态」。

所以,盒子里这只可怜的猫,也同样是处于「既死又活」的状态。

直到我们观察它的一瞬间,它太会坍缩到一个稳定态,要么活着,要么已经死了。

02

为什么玻尔会提出这么一个反人性的力量,是故意找怼么?

其实是因为一个真实的实验,一个让物理学家们差点精神分裂的实验——「双缝干涉实验」

也挺简单的,就是拿一块板,中间开两条缝,让光穿过这两条缝,看看这些它落到板后面的屏幕上会是啥样子的。

为啥要做这个实验呢?因为他们想知道,光究竟是「粒子」还是「波」。

在实验之前,科学家推测,这个实验只有2种可能:

1)如果光是「粒子」,那屏幕上只会留下 2 道杠,因为其他角度的光子都被板挡住了。

2)如果光是「波」,那屏幕上会留下像斑马线一样的很多道杠。就像水波一样,通过两条缝之后会变成两个水波,然后这两个水波又会相撞,互相干涉,再分成更多的小水波。

确实,第一次实验,出来了标准的斑马线。

觉得光是波的物理学家们欢呼,耶~实验证实了!

但是觉得光是粒子的物理学家们不服,决定再战。

第二次实验,他们每次只发射一个光子,看光子还怎么互相干涉产生小光波。

结果,他们傻眼了,还是斑马线……

但是这完全说不通了,因为只有一个光子,它要么穿过左边的缝,要么穿过右边的缝,不可能形成更多的波纹。

除非,它分身了。

只有它同时穿过两条缝,才有可能形成斑马线。

于是,第三次实验来了,这次关键是看光子是不是真的能分身,所以实验者加了两台摄像机,看看光子穿过缝之后,究竟是裂成两半了,还是变成两个了。

结果……还好,每次都只能看到一个光子飞出来,只能说不知道为啥,它就突然变成两道波,最后形成了斑马线。

到这里,「粒子」派和「波」派握手言和了,他们开始承认,光大概就是「波粒二象性」的,既是波又是粒子。

不过这时候,更诡异的事情来了。

03

这次实验,屏幕上的图案,是两道杠。

让我们捋一捋。

前面没用摄像机的时候,光都是像波一样,最后变成了斑马线,也就是很多道杠。

这次用了摄像机,光就突然变成粒子了,最后只形成了两道杠。

这……实验结果还取决于有没有摄像机盯着??

不行,再做一次实验。

第四次实验,事先不放摄像机,等到光子穿过缝的瞬间,再以迅雷不及掩耳之势放上摄像机。

结果,只要放了摄像机,屏幕上一定是两道杠。反过来,如果一开始有摄像机,但是半路撤掉,又变回斑马线了。

物理学家们的三观,崩塌了。

于是,玻尔跳出来了,总结了量子世界的三个原则:

1)量子世界里,一切事物可以是「叠加态」的,也就是同时处于不同的状态。

2)叠加态是不可能精确测量的。

3)我们只会看到其中一个状态,当我们观察的时候,叠加态就会坍缩成其中一种状态,并且稳定下来。

于是有了前面薛定谔通过虐猫来怼他的剧情。

04

好吧,背景信息太多了,终于讲完了。

总算可以回到我开头的那句话:“头脑里的思想是量子态的,当我们说出来写下来的时候,它就坍缩成稳定态了。”

对于大多数事情来说,我们都处于「想清楚」和「没想清楚」的叠加态中。

大量的思绪在头脑里面漂浮,就像一个个处于量子态的粒子,它们可以是A,也可以是B,直到我们说出来,行动起来,才会变成稳定态,真正地变成A或者B。

这种感受最明显的是我在写作的时候。

其实很多事情在我头脑里,没有特别明确的观点、立场,但是一旦写成文章,它就必须要选择一个角度,一个方向,否则不仅读者看不懂,自己也根本说不清。

比如“抠门是优点还是缺点”,在头脑里是共存的,它既是优点又是缺点,还可以叫做特点。它可以在不同的场合又不同的效果。

即使是上面这样的描述,也已经把更多的可能性坍缩掉了,它原本在我大脑里,可能是十几种状态的叠加态。

但是只要写下来了,它就会坍缩到只剩一种。

就像菲兹杰拉德说的:“检验一流智力的标准,就是在头脑中同时存在两种截然相反的想法时仍能保持行动能力”。

我可能更喜欢让一些事情,继续在头脑里保持着截然相反,甚至互相矛盾,但又共存的状态。

这种状态,会让我一直保持着思考,让这些思维和知识不断地涌动,直到我觉得已经弄懂了,才会选择说出来。

不过,即使说出来了,我可能也并不是真的懂。

就像量子力学大师费曼说的:没有人真正懂量子力学。如果你觉得懂了,那肯定不是真懂。

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