数学联邦政治世界观
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量子理论中的“意义”(一) (6-2)

一只死猫或一只活猫,它们出现的概率各为50%。这是所有有理智人的第一反应。然而结合量子力学的怪异,这个答案却模糊不清了。因为在我们没有观察这个量子事件的时候,它只是一个处于叠加态的概率云。就好像我们不观察光子时它处在“穿过左缝”和“穿过右缝”的叠加态一样,我们不观察箱子的时候,这个量子事件处在“发生”和“没发生”的叠加态。而发生必然引发毒气释放,进而引发猫死,不发生则必然不会释放毒气,猫就会活下来。既然事件处于发生与未发生的叠加,那么自然而然地,毒气就会处于释放和未释放的叠加。那么,猫到底是会死去还是会活着?

倘若猫要么活着要么死去,那么按照这种因果链条,活着说明量子事件未发生,死去说明量子事件发生了,那么就说明量子事件要么发生了要么没发生,因而“发生”与“没发生”之间的量子叠加就是不存在的,因而就威胁到量子理论的基础。倘若猫不是要么活着要么死去呢?这又是什么意思?“死”和“活”的叠加态?“既死又活”?!

我们姑且接受猫的这种既死又活的状态,那么为何我们永远看不到?我们打开箱子观察的时候,总是看到“或死或活”的状态,而不是“既死又活”。是我们的观察造就了观察结果吗?

对此,玻尔为首的哥本哈根学派宣称,在观察之前谈论猫态毫无意义。观察过程和观察者必须是独立于理论之外的特殊过程。

这就是哥本哈根学派著名的“量子经典边界”:观察者是经典的,粒子是量子的,观察必然要跨越这个边界。例如,海森堡提出所谓的“海森堡边界”(Heisenburg Cut),边界的一边是经典世界,一切必须按照经典定律来描述,没有叠加,没有干涉,没有不确定性;而另一边则按照量子力学的定律来描述,处处充满了叠加、干涉等量子现象。但是,对于这样一种十分重要的界线,他却语焉不详 – 我怀疑他自己就根本说不清楚,他说:

“在一边,是我们用来帮助观察的仪器,因而必须看作是我们(经典世界)的一部分,在另一边,则是我们想要研究的物理系统,数学上表现为波函数,在这中间我们需要划分一条分界线。……这条划分被观察系统和观察仪器的分界线是由我们所研究的问题本身的性质决定的,但是很显然在这种物理过程中不应该有不连续性。因而这条线在什么位置就有着完全的自由度”

作为量子演化中如此关键的一个概念,采取这样模糊的看法是完全说不过去的,这可以说是哥本哈根诠释一个无法洗白的槽点。

关于量子-经典过渡,玻尔还有一个原理,叫做“对应原理”。在这个原理中,它要求量子力学的理论在经典边界必须能够自然而然地与经典理论兼容。何为经典边界?我们知道,微观粒子尺度微小,质量很低(诸如电子),在这种领域下,各种量子现象诸如干涉、叠加占主要地位;然而在经典领域,尺度宏观,质量很大(诸如一个垒球),这时候我们把这些条件代入量子理论,就会发现它得出的结论与经典理论相一致:量子理论在尺度渐趋增大时,渐渐地蜕化为经典理论。这个要求是自然而然的:因为量子力学的预言必须要符合我们的经验。不确定原理在大质量物体上,不确定度就会变得极小而可以忽略;再例如物质波在宏观物体上波长如此之短,以至于我们无法察觉。那么,量子行为在经典世界中无法被察觉也就是顺理成章的事情了。这就是玻尔对量子-经典过渡的解释。

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