《物理的故事——在悖论中前行》
第52节

作者: 江湖小片
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  日期:2017-09-03 11:08:55
  第五十回:EPR佯谬与薛定谔的猫
  爱因斯坦一生没有放弃与哥本哈根派的“斗争”,如今身在美国,隔了个大西洋,面对面的争论是不能够了,那就隔空喊话吧,必要时还得组团喊话。
  1935年,爱因斯坦(E)“纠结”波多尔斯基(P)和罗森(R)发表题为《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗?》的论文。这次攻击的出发点是粒子的自旋。
  前面说过,所有的理论都必须基于一点:原子是稳定的!如果一部分要“这样转”,那么另外一部分就必须“那样转”。假如有个大粒子,情绪很不稳定,很快衰变成两个小粒子A和B,A和B向两个相反的方向飞去。这两个小粒子都有可能自旋,假设有两种自旋状态可选:向上向下。先把A和B称作“纠缠粒子”。
  但是根据不确定原理,在没有观测前,A和B均处于“云雾状态”(即不可测),现在我们对A粒子进行观测,A的波函数瞬间坍缩成一个粒子,随机的选择一种自旋状态,假设为向上。为了保持守恒,B会别无选择地Duang地一下向下自旋了,然而,我们并没有对B粒子进行观测,如果对A进行观测就能影响到B的状态,B何以知道A被观测呢?就算有什么心灵感应,以某种原因观测了A,B就能感应到,假设A与B的距离达到了十万光年,二者之间怎么做到瞬间通信的?就算这种通信存在,显然也超过了光速(包含信息量是不能超过光速的),这又和相对论严重不符。这就是史上著名的“EPR佯缪”。

  此时,物理学界都在观望,有人等着看玻尔的精彩辩论,当然肯定有人等着量子力学出丑,比如薛定谔,他看到EPR佯缪后十分高兴,他称爱因斯坦抓到了量子力学的小辫子了
  玻尔听到爱因斯坦的隔空喊话,先是大吃一惊,不过很快他又冷静下来,他有犀利的理由来证明爱因斯坦揪住的不是小辫子,是大腿,而胳膊是拧不过大腿的。第二天,玻尔指出爱因斯坦的破绽所在:A粒子在哪儿呢?B粒子又在哪儿呢?不是说好了,在观测前,它们都不存在,它们都只能用波函数可以描述,也就是说这个问题根本就是错误的。这就好比我为了发家致富,决定抢银行,抢银行得要一把枪,等我到枪店时,傻了眼,因为我没钱。—命题从一开始就不成立。

  看官,也许你已经笑了,但是如果把故事中的“我”换成“路人甲”、“过客乙”、“酱油男C”我想故事的可笑度要大大打个折扣。同样,也许你也和我一样,毫不关心粒子的状态,除非它能和一只猫的命运挂钩,于是史上最可怜的猫诞生了。
  玻尔的解释能让人信服口服么?不管别人信不信,反正爱因斯坦肯定不信,所以这局还不算完。很快,薛定谔又抓住了玻尔解释中小辫子,提出了一个惨绝人寰的思维实验—薛定谔的猫。
  可怜的猫被孤单单的关在这个盒子里,它的旁边有个瓶剧毒无比的毒气,毒气的阀门上连着一个开关,开关由上面的放射性原子控制,当原子发生衰变时,开关打开,锤子落下打碎毒气瓶,猫必死无疑;当原子不发生衰变时,开关不会打开猫依旧活蹦乱跳。现在的问题是,我们不知道原子是否会衰变,也不知道原子何时会衰变,只知道原子有一半的概率会衰变,也就是说猫有一半的概率会存活。

  到底是死还是活呢?打开看看啰!当薛定谔打开盒子,猫非死即活。假设猫已经死了,薛定谔可以通过尸体的体温,甚至请个法医来确定死亡的时间。也就是说,猫是死是活,都与薛定谔没有关系。
  但是玻尔就没有那么幸运了。根据哥本哈根派的理论,在没有观测之前,原子是一团“云雾”,处于衰变/不衰变的状态,那么猫也就处于死/不死的状态。当玻尔打开盒子的时候,意味着对原子进行观测,那么原子瞬间坍缩,取衰变/不衰变其中一个状态。换言之,猫也在打开盒子的瞬间(观测),它的状态也瞬间坍,也取死/不死其中一个状态了,从根本上说,玻尔打开盒子决定了猫最终的状态—死/不死。如果玻尔不观测,那么猫将永远处于死/不死的状态。

  何必这么麻烦,如果法律允许,放个人进去不就行了?实际上,里面的人与外面的世界无法通信,所以外面的人也不知道里面到底什么情况。如果里面的人喊了一句:“啊,我死了”,这又违背了实验的初衷,因为这样等同于观测了,而薛定谔的猫论证的是验证观测者与未观测世界的关系。说到底就是意识与客观世界的辩证关系。
  长久以来,人类在潜意识里拟定了一个客观存在的世界,人作为客观世界的一部分,只能有限度的改造世界,但是不能决定客观世界。比如烛火在风中摇曳,可以说是风动,也可以说烛火在动,和人看不看没有关系,它们不以人类的意志为转移,而是被自然规律决定好的。承认世界客观存在且符合因果规律,这便是决定论,又称“拉普拉斯信条”。决定论起源于法国数学家拉普拉斯(Laplace,1749—1827),他曾骄傲地对他的学生拿破仑说:如果给定了宇宙的初始和边界条件,他就能计算出宇宙任何一点在任何时刻将要发生的事。我们的官学—马克思主义哲学便是建立在决定论基础之上的。他们都是如此的幸运没有活到量子时代,毕竟没有人在临死的时候才发现被世界欺骗了一辈子。

  然而佛家却说:风没动、烛火也没动,而是心在动。心者,意识也,当我们心如冥茫时,风动烛火动,对于我们没有任何意义,这可能是王阳明“心外无物”的缩影,但是它最终没解释,当我们心如明镜时,风啊烛啊Duang地一下又跑到了眼前。玻尔的本意应该是不观测世界时,世界的状态对于人而言没有意义,可是薛定谔巧妙地借助了他的猫将玻尔等人推向了风口浪尖—意识决定客观世界的存无?

  如果玻尔等人回答是,那么又是谁的意识呢?上帝的意识?在无神论者眼中,上帝不过是一个拟人化的宗教形象,而在信徒的眼中,或许上帝就等同于客观世界了,所以归为上帝太牵强;人类的意识?那么人类以前的世界呢?要知道从进化角度,“人”不过才存在于几百万年,相比较宇宙,那不过是某人一生中的某次眨眼而已;玻尔的意识?那么玻尔出生以前和去世以后,宇宙该如何自处呢?我的意识?那更是扯淡,我此刻的意识只能决定这篇文章的存在,而前面的电脑和屁股地下的椅子都是前一阵子我的钱包决定的。

  不管怎样,决定论出现了危机!也许这个时候拉普拉斯很想让人扶他起来与玻尔辩论,或者修改修改自己的哲学。在量子力学面前1+1=2都显得那么费力。
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