《上帝的骰子,量子物理大白話》:霍金恨不得拿起槍把「薛丁格的貓」斃了

《上帝的骰子,量子物理大白話》:霍金恨不得拿起槍把「薛丁格的貓」斃了
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我們想讓你知道的是

自從這隻貓出現後,很多物理學家夜夜噩夢纏身,不得安寧。連多年後的霍金(StephenHawking)在聽到「薛丁格的貓」時,也恨不得直接拿起槍把薛丁格的貓一槍斃了。

文:羅金海

薛丁格的貓

1935 年,愛因斯坦EPR理論剛出現,薛丁格就歡欣雀躍:終於找到量子力學的致命傷了!

但是他萬萬沒有想到,EPR 理論也沒能鎮壓住量子力學。

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雖然在愛因斯坦的光環下,薛丁格只是小弟,但其實同樣也是實力一流的大科學家。

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哥本哈根學派第一條核心原理──機率詮釋,就是用薛丁格方程式來描述量子行為。雖然不怎麼喜歡他這個反對黨,但哥本哈根派也不得不承認,薛丁格是量子力學的奠基人之一。

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機率詮釋

在完全相同的條件下重複探測粒子的位置,會出現完全隨機的結果,但大量實驗過後,任意位置探測到粒子的機率則完全滿足波函數。

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除此之外,薛丁格還是分子生物學的開山鼻祖,他寫的《生命是什麼》一書暢銷至今。有些人隨便玩玩就可能玩出震驚世界的成績, 薛丁格就是這樣的人。

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不過,最讓薛丁格名揚天下的,不是他本人,而是他養的那隻貓。

但這不是一隻普通的貓,牠以一己之力,就將量子力學攪和得天翻地覆。

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「薛丁格的貓」是怎麼來的呢?

愛因斯坦落敗後,老薛心裡極度憋屈又難受。他又一次複習了EPR理論,覺得沒毛病啊!薛丁格認為愛因斯坦沒有錯,錯的是哥本哈根學派,這一派個個都是詭辯高手。

他得再做一個實驗,這個實驗要讓每個人一眼就看懂。正想著實驗要怎麼做的薛丁格,掃了一眼周圍──他的貓正在撕咬他的論文《量子力學的現狀》!正在氣頭上的薛丁格靈光乍現:這麼皮,把你拿去做實驗好了!

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薛丁格把貓放進一個不透明的盒子裡。盒子連接到一個包含放射性原子核和有毒氣體的實驗裝置中。可憐的貓被活生生關在裡面。

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如果原子衰變了,毒氣瓶會被打破,盒子裡的貓就會被毒死;要是原子沒有衰變,貓就好好的活著。由於原子核是否衰變是隨機事件,所以在量子力學中我們稱之為疊加態。那麼這隻貓理所當然也隨著原子核疊加,進入一種「又死又活」的狀態。

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這就是名揚天下的「薛丁格的貓」思想實驗。

這樣一隻貓,與我們的常識是如此相悖。

薛丁格得意的大笑:「波耳,你們有見過一隻又死又活的貓嗎?」

薛丁格的貓思想實驗的高超之處在於:它將看不見的微觀世界,與視覺化的宏觀世界聯繫了起來。

這隻貓,成了行走於宏觀世界和微觀世界的靈寵。

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你們不是欺負人們看不到嗎?

我現在就讓全世界看到你們哥本哈根學派的醜陋!

薛丁格開啟了最高級嘲諷模式:你們非要將我的波函數方程式解釋成一種疊加的機率。你看,現在搬起石頭砸自己的腳了吧!

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我沒辦法想像一隻既死又活的幽靈貓長什麼樣子,玻恩你見過嗎?

疊加態不是微觀世界量子論的核心嗎?

現在我將它帶到宏觀世界了,你們自己看看,它是多麼可笑!

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按照量子力學的解釋,薛丁格的貓是生死疊加的。

如果把貓換成人,那豈不是有一個不死不活的喪屍了?

這實在太可怕了,簡直是匪夷所思。這隻貓嚇壞了一大批人,特別是信奉量子力學的科學家。

自從這隻貓出現後,很多物理學家夜夜噩夢纏身,不得安寧。

連多年後的霍金(StephenHawking)在聽到「薛丁格的貓」時,也恨不得直接拿起槍把薛丁格的貓一槍斃了。

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薛丁格的貓實驗否定的是哥本哈根學派的機率解釋。

如果量子力學的三大基石之一被毀掉了,那科學家進軍微觀世界的夢想也將澈底破滅。

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相關書摘 ▶《上帝的骰子,量子物理大白話》:愛因斯坦認為「量子」這孩子已經長歪了

書籍介紹

本文摘錄自《上帝的骰子,量子物理大白話:高中聽不懂、大學沒真懂,100萬粉絲的「量子學派」部落格創始人,用漫畫讓你笑著看懂》,大是文化出版

作者:羅金海

什麼是量子力學?就是微觀世界的物理學(國高中學的物理是宏觀世界的),也是一門與人類直覺相衝突的物理學。例如,量子力學最著名的例子,是一隻名為薛丁格的又死又活的貓?啥?怎麼會有貓又死又活呀?

量子力學還說,地球是個波,電腦是個波,你和我也是一個波……所以,你看到的我,不是真的我?(這明明是物理學,怎麼聽起來像哲學)

還有,你相信在另一個平行時空裡,也有一個一模一樣的你嗎?(別笑,我這麼說絕非韓劇看太多,但你如果看過電影《星際效應》,顯然你已經接受量子物理了)

這門學問聽起來荒謬,為什麼還要搞懂它?因為沒有量子物理,就沒有現代資訊革命。我們天天滑的手機裡面的晶片、充電器,治療青光眼、近視眼的雷射光,還有可以診斷出大部分腫瘤的核磁共振等,都是量子物理的一種。(因為它們都是一種波)在已開發國家中,超過1/3的國內生產總值都跟量子力學有關,這是一門改變人類生活最有用的物理學。

本書作者羅金海,是擁有100萬粉絲「量子學派」部落格的創始人,曾在中國國家技術中心設計潛艇,還在新聞行業做過評論主編。在量子學派部落格上連載的「量子物理趣畫」,將難懂的量子物理知識,化為簡單漫畫,網路累計閱讀超過三千萬次。

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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航