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連愛因斯坦都無法接受和理解,詭異的“薛定諤的貓”!

2024-12-08 09:27:44

在自然科學的浩瀚宇宙裡,量子力學以其精密的實驗驗證而著稱,但其內在理念之深邃,卻讓許多學者望而卻步,包括它的奠基者們,如愛因斯坦與波爾,都對其束手無策。何出此言?對於我們這些自小學起就沐浴在科學教誨中的人而言,意識似乎是科學領域所拒斥的,它是我們所避免的未知。

通常,科學探尋的是那些不以人的意志轉移的客觀真理。然而,在人類不斷進步的今天,我們不得不承認,意識是不可或缺的一部分,除非我們將意識納入考量,否則我們無法透徹理解這個世界。

舉個例子來加以說明,想象你的母親身處客廳,或者不在,兩者必有其一。這種非此即彼的觀念,是普通人對事物狀態的認知。一般人會認為,一個物體必定佔有一個確切的空間位置,這種存在是客觀的、天經地義的,與人的意識無關。

然而,在量子力學的世界裡,情況就變得大相徑庭。量子力學的根本概念之一就是微觀粒子可能存在於疊加態——一種不確定的狀態。例如,電子可能同時存在於兩個不同的位置,既在A點又不在A點,這就是電子的疊加態。

很多人對此可能會感到困惑,或許有人會說:“你的母親在客廳或不在,看看不就知道了嗎?”但在量子力學中,一旦你決定觀察母親是否在客廳,你的觀察行為就改變了她的狀態。你一觀察,她的存在狀態就坍縮了,原本的疊加狀態瞬間變為一個確定的狀態——在或不在。

也許有人會認為這不過是狡辯。那麼就讓我們來看一個著名的量子力學實驗——“薛定諤的貓”實驗,相信許多人都耳熟能詳。薛定諤本人也對這種疊加態持懷疑態度,試圖推翻它,結果卻意外證明了物質世界與意識的不可分割性,實驗過程如下:

將一隻貓放進一個封閉的盒子,盒子連線一個包含放射性原子核和毒氣裝置的儀器。原子核有50%的可能發生衰變,一旦衰變,就會放出粒子觸發毒氣,從而殺死貓。根據量子力學的疊加原理,在無觀測的情況下,原子核處於衰變與未衰變的疊加態,同樣,貓也處於生與死的疊加態。

那麼,怎樣才能知道貓的狀態呢?開啟盒子看一眼不就行了?但問題在於,一開啟盒子進行觀察,貓的狀態就坍縮為生或死。這個實驗讓物理學家們目瞪口呆,原來不僅微觀世界存在疊加態,宏觀世界亦然,正如那隻既死又活的貓所表現的那樣。

量子力學的基石之一是,不確定狀態向確定狀態的轉變必須有意識的參與,這正是量子通訊的神秘之處,被稱為“量子糾纏”。以一個例子來說明:假設從北京寄出一隻手套,一隻送到上海,一隻送到紐約。在此之前,沒有人知道寄到上海的是左手套還是右手套。一旦紐約的人開啟包裹發現是左手套,那麼上海的人無需開啟就知道是右手套。

這就是糾纏的神奇之處。一旦手套被寄出,在途中處於不確定狀態,但只要一方觀測到自己的手套是左手還是右手,另一方便能立即得知自己的手套狀態。量子力學的無數實驗證明,如果我們將一個量子系統分成幾部分,在未被觀測前,我們無法得知它們的準確狀態;一旦觀測到其中一部分的狀態,其餘部分會立即調整自己的狀態以與其對應。

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