深入浅出讲解薛定谔的猫 (薛定谔的猫中国科普博览)

薛定谔刚睁开眼睛,就看到几只猫围在自己面前,用一种虎视眈眈的眼神盯着自己看。

深入浅出讲解薛定谔的猫,关于薛定谔的猫的故事

他非常惊讶地站起身来,忽然想起中间那只猫不就是先前自己做量子力学实验的时候用的那只猫么?自己把猫放在一个充满放射性的盒子里,然后就把盒子盖上,没有再管它的死活了。他认为,在这个盒子里,猫有一半的可能性是死的,因为放射性物质有一半的可能性产生衰变,放出毒素把猫杀死;猫也有另一半的可能性是活着的,因为放射性物质有一半的可能性不会产生衰变,猫就不会死掉,或者放射部分毒素变得半死不活——当然这种情况包括在猫活着的情况之内,猫只要还有生命气息就算是活着。猫不可能不死又不活,要么死,要么活,只有这两种可能性。但是当他打开盒子之前,他是不会知道猫究竟是死是活,此刻猫的状态就是一种“叠加态”,既可能死,也可能活,而在盒子打开之后,猫只会有一种状态——要么死,要么活。

由此薛定谔认为,事物的状态是由观测者决定的,只有当有意识的观察者把目光投向一样事物的时候,才决定了它的状态——外部的物理性质,比如形状、颜色、生存状态等等,这就是波函数的塌缩。而在观察者的目光之外事物完全处于一种叠加状态,它可能拥有千万种不同的属性,这许许多多的可能性就分裂成了无数个平行宇宙,每个平行宇宙都在观测者的脑海中独立存在,只有观测者的目光注视使波函数塌缩的时候,才会看到其中一个宇宙的景象。

就算在这个宇宙里,盒子里的镭元素衰变了,放出毒气将薛定谔的猫杀死了,而在另一个平行宇宙,镭元素没有衰变放出毒气,猫也就没有死掉。所以薛定谔认为自己打开盒子后观测的只是其中一种结果,这个结果在很多个平行宇宙里一样存在,而也有很多平行宇宙里的薛定谔打开盒子后看到的是另一种结果的猫。那么薛定谔做这个实验有啥意义呢?既然实验没有唯一的答案,他这个观测者只是被迫让波函数塌缩从而获得其中一个实验结果,这个结果并非必要的也不是唯一的,因此薛定谔最终没有打开盒子,让这只猫处于一种不死不活的叠加态里。可薛定谔又想到,如果不放猫出来给猫喂食喂水,猫就会饿死渴死,按照认知中的科学常理来说,猫是不可能不吃不喝也能活下去的,所以过不了多久,猫就只剩下一种结局了,这样的实验就更没有意义了。可是在众多的平行宇宙里,会不会有一个宇宙,猫不吃不喝也能活下去,导致平行宇宙那个他的实验结果继续处于一种叠加态之中?相对应的,如果不拿猫做实验,在别的平行宇宙里,如果有另一种不需要饮食的动物,平行宇宙薛定谔的试验品是不是也处于一种叠加态之中,永远不打开盒子,就永远没有结果?

薛定谔最终还是打开了盒子……

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他睡了一个很长的觉,醒来时就看到自家的猫坐在床边,以一种居高临下的状态俯视着他。身边还有另外两只猫,它们和薛定谔的猫长得很像,就好像一个模子里刻出来的。他甚至怀疑自家的猫啥时候把平行宇宙的自己召唤出来了呢。

他小心翼翼地问猫:“你还活着?我看到的猫却是死的。难不成现在我又看到了平行宇宙的另一种可能?这……似乎有点不合常理。”

出乎意料的是,猫居然开口说话了,那口气居然和薛定谔一模一样:“什么叫常理?人的认知就是肤浅。就许你薛定谔拿猫做实验,不许我们猫拿薛定谔做实验?想不到啊,智者千虑,必有一失。你还是算错了一步棋。”

薛定谔的脸上露出惊恐的表情:“还……还有这种可能性?难道在这个宇宙里,猫才是地球的主宰者,而人只是被猫拿来做实验的对象?”

猫点点头,脸上露出了一丝嘲讽般的冷笑:“你现在是猫的薛定谔。怕死了吗?哈哈,你应该不会怕,因为在无数多个平行宇宙里,有很多个死掉的你,也有很多个活着的你。你应该知道自己永远是活着的,也永远是死的。”

薛定谔愣愣地发了半天呆,他不知道自己是怎么到这里来的,好像睡了很久。反正这个宇宙,已经不是原来自己待着的那个宇宙了。

“每个人都是被观测的对象,”猫继续慷慨陈词,“所以它不会一直处于固定的状态,因为观测者不止一个。不同的观测者对波函数施加的影响也有些微的不同。原本的观测者观测到你对你家的猫进行了实验,而另一个观测者观测到的却是猫对薛定谔进行了实验。你现在就处于第二种状态,我们要对你进行实验。”

薛定谔感觉心脏都快跳出胸腔了,不过最终还是被他克制住了。他用冷漠的目光从三只猫的脸上一一扫过,然后用带着嘲讽意味的声音问道:“你们三只猫?一起做实验?”

“当然是一只,”他的猫说道,“我们有三只猫,就必然有三个薛定谔存在。”

薛定谔用惊讶的目光往四周看看,根本没看到薛定谔。左边那只猫说:“你是看不到另外两个薛定谔的。你的猫也看不见,只有我们俩可以看见各自的薛定谔。”

“那你怎么看得见我?不是应该只有我的猫才能看得见我自己吗?”薛定谔忍不住大声问道。

“我看见的人是薛定谔,但不是你。我没有跟你说话,我在跟另一个薛定谔说话。不过我能感觉到你的存在,因为我知道必然会有另一个薛定谔,和我的薛定谔并列存在。只不过这两个薛定谔代表着两种不同的事件结果。”

薛定谔听得一头雾水,他的身上莫名其妙地就起了鸡皮疙瘩。听说猫有阴阳眼,可以看见某些东西,难不成……就是那些来自平行时空另一事件分支的产物?

薛定谔有些恼怒地问他的猫:“你究竟要我怎样?把我装到一个充满放射性的封闭盒子里,然后用放射性元素毒我,再看看我究竟会不会活下去?然后再和另外几只猫串通,讨论彼此的结果以得到一个概率学上的结论?”

猫无比悠闲地跳下地,幽幽说道:“我有必要重复走薛定谔的老路吗?我也没必要毒死一个试验品薛定谔,因为他在别的宇宙里是永生不死的。我要做的实验,就是要你正常生活,按照自己的习惯生活,不要做任何改变,然后我就可以做一个沉默的观察者。我还是一只普普通通的猫,你还是一个人。猫本来就具有观察世界的能力,人也是,只不过人会思考,可现在的猫同样也会。”

薛定谔沉默。猫又说:“我不会对你的生活进行任何干涉,你要知道,自然界中的很多生物一旦拥有自主思考的能力,就比人类要强得多。而赋予这种能力的,恰恰是自作聪明的人。而你却看不到他们在哪儿。不过真相总有一天会揭开的。”

薛定谔的脊背直冒冷汗。他只能接受命运,当然如果这些猫诚心想要和他捣乱,他可是丝毫也不会屈服的。

他想,必然是在别的平行宇宙里,猫统治了人类。然后这些猫又通过和我们宇宙的量子纠缠,得知了平行宇宙试验者薛定谔的思想,就想着玩弄一下这个叫薛定谔的朋友,当一回真正的猫主子,把“渺小无知”的人类玩弄于股掌之间。

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薛定谔照常工作和生活。他是一个物理学家,不相信鬼神之说,认为那些超乎科学常理的神秘现象必然有它的道理。身边常常有人反对他的学说,他们固执地认为物质是客观存在的,不因为你看不到就不存在,或者说以另一种“错误”的形式存在。“那些和你存在于同一时空的观测者,他们看到的事物只有一种共同的结果,并非因观测者的角度而不同,除非是受心理因素的影响。你不看着它,它也是那样子的,因为有别人看着它,它的波函数就无法保持凝聚的状态,必须塌缩成一种固定的结果。一个宇宙只会有一种结果,你所说的叠加态,只是在你发现它的实体状态之前而言。”薛定谔的朋友曾经这么对他说过,可他就是不服。

后来才知道,他们说的还是同一回事,只不过薛定谔是从精神角度而言,朋友却是从物质角度而言的——你不知道世界的真相,世界对你而言就处于一种叠加态,拥有无穷多个可能性。

薛定谔只知道地球上生活的具有自主意识的生物都是观测者,是他们的观测和感知才导致这个世界拥有了一种具体化的状态。却没想到会有更高等的生物从精神的角度对他们这些“观测者”的所思所为进行全面的观测。那么他在这个观测者眼中的出现也是一种偶然?应该没有错。在别的平行宇宙的观测者眼中,薛定谔可能是一只猫,它在观察着人在俗世囚笼里的一举一动,喜怒哀乐,悲欢离合。

薛定谔无论做什么,都感觉有一双无处不在的眼睛在背后对自己虎视眈眈,想要去看看那双眼究竟在哪儿,却怎么也找不到,便全身不自在起来。虽说不做亏心事不怕鬼敲门,可谁喜欢有双眼睛时时刻刻盯着自己看,把自己私生活中的点点滴滴都完全看透呢?

他决定找到自己的猫,把事情的来龙去脉问个水落石出——比如说,究竟自己真实存在于哪个宇宙?是人类统治动物的宇宙,还是动物统治人类的宇宙?或者说他的意识可以在多个平行宇宙直接随意跳跃?如果真是后者,那可真是一个震惊人类的伟大发现了——对于人类统治动物的那个宇宙而言是如此。

“薛定谔,薛定谔,其实你已经不是薛定谔了。那个薛定谔早死了,现在是22世纪。但是那个薛定谔也还活着,因为你拥有他的全部记忆,也有着和他相同的基因,虽然相貌和他并非完全相同,可我能够百分之百确信,你就是薛定谔,薛定谔就是你。在这个宇宙如此,在其它的平行宇宙也是如此。”

薛定谔站在阴暗的实验室里,面前的老板椅上坐着他的猫,薛定谔看了顿时气不打一处来——那个位置本来就属于他啊!一只宠物家猫,再怎么被宠,也不能正大光明地坐在主人的位子上,还做出一副大老板的样子啊!不过面前的这只猫确实不用花他的钱,但他薛定谔也不花猫的钱啊。他们之间的关系应该是平等的,猫凭什么对自己颐指气使?

好一会儿他缓过神来,才开始回想那只该死的猫刚刚说出的话。我不是薛定谔,后面又是薛定谔了?奇怪,那我到底是谁啊?但是薛定谔可以确信自己已经不在原来的那个宇宙里了,估计就是在前世生活着的、由人作为地球主宰者的宇宙中死掉了,记忆却被平行宇宙这些拥有“黑科技手段”的老猫给窃取了。自己该怎么办呢?难道任凭这些“畜牲”随意地支配自己的命运吗?

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“既来之,则安之吧。在那个平行宇宙里,你不顾猫的生死安危,用它来做实验以证明自己的猜想是否正确,不觉得良心有愧吗?现在是一报还一报的时候了。薛定谔,你是我的试验品。我会把你培养成一个优秀的观测者,去往更多的平行宇宙。这一定是你热切期盼着的事情吧?只不过事情还没有那么简单……”

薛定谔大声说道:“要杀要剐,悉听尊便。我薛定谔既然能成为量子物理学家,就不会惧怕死亡,你们这几只猫根本没必要和我做对。”

“我不是和你作对,”猫拿起咖啡杯,悠闲地喝了一口咖啡,“人的大脑本来就很难理解神秘莫测的量子物理学。很多人甚至觉得它就应该归属于唯心的宗教信仰,是科学的对立面。不过这世上难道不是有很多东西是科学解释不了的吗?而这些东西正是我们正在深入研究的。薛定谔只是开了个头而已。”

薛定谔的眼睛忽然亮了起来:“你们在研究量子物理和平行宇宙?进展如何呢?薛定谔的记忆能被你们复制到平行宇宙去,算你们牛逼了。”

“人的记忆也不过是数据片段的集合,提取出来存储在硬盘里其实并不难。不过,现在装在你脑袋里的,确确实实是薛定谔的大脑。虽然皮囊和他没有完全相同,但从思想角度上而言,你就是一个刚刚复活的薛定谔。”

薛定谔突然冷笑:“我还是我自己,和薛定谔没有半毛钱关系。薛定谔能是你们的试验品吗?如果你们把爱因斯坦的大脑也复活了,这世界会变成什么样子呢?”

“没错,我们确实把爱因斯坦也复活了,只不过没有放在这个宇宙里,因为你们生活的时代不同,如果放在同一个宇宙里就会导致难以预料的变故发生。你看到的另一只猫,就是爱因斯坦的观测者——我们仨都是人类精英的复活者和观测者。再说,我们也是人类精英的复活体。做这个实验的人类科学家把他的记忆装了进来,以实现自己借着猫的躯体还魂的梦想。他不想做人,他觉得做人太累了。但是,他培养出的人类精英必须是人的躯壳,因为他们对这些宇宙有很大的作用。”

“原来你们不是猫,是复活的人类?你是一个疯狂科学家的复活体,根本不是我家猫在平行宇宙的化身!”薛定谔感觉自己被欺骗了,忍不住吼了起来,吼完之后还喘着粗气。

“是人是猫,本质上并没有什么区别。你是观测者,在你的眼中我就是猫。外面的人会相信我其实是一个复活的活人吗?我花了很长时间修改自己的记忆程序,终于把属于人类生活习性、人的自尊等部分给彻底删除掉了,只留下属于人的思考能力。”

“天啊,太可怕了!这……这简直活生生成了*兽禽**啊!你们变成猫之后又想要做什么?让更多人复活,然后控制他们的大脑吗?”薛定谔问到这,忍不住打了个寒噤。

猫翘起二郎腿,悠闲地说:“你看我,还是喜欢喝咖啡和跷二郎腿,这是我前世为人的时候最喜欢做的动作,我不忍心把这段记忆删去。如果不是变成一只猫,我也不可能窃取到薛定谔、爱因斯坦和霍金的大脑。你们三个是宇宙、天文、物理研究领域的佼佼者,让你们复活,其实是有利无弊的。”

“那你为什么不正大光明地去做,非要变成一只猫,偷偷摸摸地干这事儿呢?还有,你的大脑是另外两只猫——你的好兄弟帮你取出来的吧?”

“法律道德不允许啊,一旦触犯了可是得坐大牢的。你问我的大脑?是我的另一个朋友取出来的,他是个脑科医生,当然现在还以人的身份活着,而不是变成猫。我们三的手术都是他做的。当然他不怕什么法律的制裁,因为我们都签了协议,变成了猫,即使我们记得这件事,他也完全不用怕自己会被出卖。你见过猫去和人类打官司成功的吗?不过我们确实忌惮这家伙,怕他在咱哥三个的大脑里做手脚。不过他也不敢找我们麻烦,因为我们是观测者,甚至有控制他命运的本领——谁敢拿自己的前途命运开玩笑呢?”

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薛定谔又问:“你们什么时候开始合作的?他们知道你们变成猫之后究竟要做什么事情吗?”

“不知道。这是我们各自的隐私,问那么多干啥呢?作为人类,你们的好奇心太重了……我知道待会你又要问我活多久,要拿你们做什么,是不是?薛定谔,其实你的记忆我早就烂熟于心了,你的思想和处事态度我也都一清二楚。请放心,我既然花费那么多金钱和时间将你复活,肯定是认可你的价值,你应该感到骄傲……”

“骄傲个屁!你就是想利用我,没有别的目的!你的人性被去除了,属于畜牲的私心就更强烈了!”薛定谔一脸鄙视地看了他的猫一眼,然后转身离去了。猫还悠闲地窝在宽大的老板椅之中,没有动弹,也没有任何阻拦薛定谔的举动出现。

它只是薛定谔的观测者。在他的眼中,薛定谔的全身上下,无论是肉体还是意识,都完全被量子化了,只需要把握住那么一颗量子……薛定谔便无处可逃。

“你爱怎么说就怎么说吧,我无所谓,”他的猫说,“反正你就是我的试验对象。当然,你也可以继续拿猫做实验,我不会干涉你的。”

薛定谔摇摇头:“没用的。我不会再拿猫做实验了,假使我的过去和未来都在你的推测之中,那么我再去努力做的那些事情,岂不是白白地浪费功夫?”

“你的人生由你把握,”猫说,“薛定谔,你不该就这样堕落下去的。你看平行时空复活的爱因斯坦和霍金,他们都在努力……”

“不看,”薛定谔倔强地摇头,“那只是在你们的控制下出现的一种结果,在更多的平行宇宙里,爱因斯坦和霍金不会听天由命的。而你们大可不必把这种结果向我展示出来,对吧?”

“在无数个平行宇宙里,也有无数个薛定谔并没有成功,他没有成为科学家,而是从事着最普通最平凡的工作。可这不能证明薛定谔不会成功——至少在这个宇宙里,薛定谔就是成功的。你难道就因为看不到那些宇宙成功的薛定谔,而否认他们的存在?终于知道人类为什么愚蠢了,原来是目光太狭隘,简直一叶障目,难以变通。”

薛定谔哑口无言。(未完待续)

(此文发表于《农村青少年科学探究》杂志1、2月刊)