第178章 莫利疗养院：叠加态

听到斯格尔又一次说起“叠加态”，冯对着奎尼使了个眼色，然后表情神秘地小声说道：“你知道吧，我说的另外一种可能性，与这个‘叠加态’的概念，就很有关系……”

接着，冯又对斯格尔说：“我说让你帮我讲解两个实验呢！另外一个实验，就是与这个‘叠加态’的理解有关……”

这时那个年轻模样的虚拟角色也说：“对啊……说实话，你刚才提到，手套处于一种‘既是左手又是右手’的‘叠加’状态，这个说法，我就一直没太明白……”

“唉，又要再讲一遍是吗？”斯格尔看了看冯，又叹了一口气，“要不是看在咱们认识这么多年的份上……”

于是斯格尔解释道：“嗯，要理解微观粒子‘叠加态’的问题，首先得理解，不确定性是作为基本粒子的内禀属性而存在的。

“量子的‘态’，就是指粒子在空间中的状态，比如能量、自旋等等，它可以用波函数描述，所以波函数又被称为‘态函数’。

“‘叠加态’，就是有几种‘本征态’叠加在一起的粒子状态，这时量子的态是不确定的，只有在‘测量’进行时，它才会呈现为一个确定的、被测量到的状态，这可能是它的任何一种‘本征态’。”

斯格尔看了看那个年轻人，说道：“你不理解手套是左手状态与右手状态的‘叠加’，这也不算奇怪。因为，这就是这种类比方法的不足之处所在。当我用‘手套’来打比方时，这就很容易让人产生联想，把处于‘叠加态’的微观粒子，与宏观物体划上等号。于是，这种状态的存在，自然就会让人费解……这就是我刚才说的，如果套用宏观规律，对微观现象进行说明，结果，当然是不符合直觉的。不过，我倒是想起玻尔说过的一句话——‘谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂’……”

“这句话说的没错，”冯说道，“我第一次听到‘薛定谔的猫’，就是这样的感觉……”

斯格尔说：“当然啦，要想理解这个概念，‘薛定谔的猫’，是一个很好的例子……我想你也正是想让我来讲解这个实验……

“首先你们要理解，这个实验尽管非常有名，但其实它只是一个思想实验。思想实验是什么意思？这就是说，要使用想象力来进行实验，因为，这个实验本身，在现实中无法做到，或者暂时还未做到。

“‘薛定谔的猫’，这个思想实验的目的，就是要通过思维推演，把微观领域的量子行为，扩展到宏观世界。

“简单概括一下，这个思想实验是这样的——将一只猫关在装有稳定放射源的密闭容器里；在一小时之内，放射源将有50的几率发射放射性粒子；只要有放射性粒子发射出来，就会开启探测器，接着会触发机关，打碎一瓶毒药，猫就会死掉；如果没有放射性粒子发射出来，猫就继续存活。

“在这个思想实验中，问题的核心在于，原子核的衰变，是一个随机事件，我们所能精确知道的，只是它的半衰期而已。

“半衰期，就是原子衰变一半所需要的时间。例如，一种原子的半衰期为一小时，那么，一小时后，未衰变的原子就只剩下原来的二分一；两小时后，变成四分一；三小时后，则是八分一。

“这也就是说，对于放在密闭容器中的放射源，我们知道它的半衰期，却无法知道，它具体会在什么时候，发生衰变。

“这样一来，根据量子理论，放射源实际上处于‘衰变’和‘没有衰变’两种状态相叠加的状态，而用来探测放射性粒子的探测器，也将因此处于‘开启’与‘未开启’两种状态相叠加的状态——

“如果我们进一步推论，这也就意味着，对于外部观测者来说，如果不揭开密闭容器的盖子，就无法根据我们的日常生活经验，确切地知道，那只猫到底是死还是活——容器内的猫也理应处于‘死猫’和‘活猫’两种状态相叠加的状态！

“而猫怎么可能既死又活呢？！这只‘既死又活’、‘不死不活’、‘死活叠加’的猫，就是著名的‘薛定谔的猫’。”

“对，对！”冯高兴地像个孩子一样，“‘薛定谔的猫’，这是一只神奇的猫……”

斯格尔瞥了冯一眼，有些不以为然的说道：“我以前早就说过了，‘薛定谔的猫’，它可不是什么真实的存在……

“其实，薛定谔提出这个思想实验的本意，是想把微观的放射源粒子，和宏观的猫，二者联系起来，将量子叠加态的现象，带到宏观世界——

“结果，他就得到了一只‘既死又活’的猫。明白吗？‘既死又活’、‘不死不活’！从逻辑上说，这样的结论，显然是荒谬的！我们从未在宏观世界观察到‘量子叠加态’的现象，这种‘叠加态’的猫，根本就不存在。

“所以，薛定谔借助这个思想实验，正是希望向人们指出，量子叠加态的理论，是错误的，或者是不完备的；又或者，借助这个思想实验，至少可以否定，在宏观世界存在量子叠加态……”

“可是，我相信，宏观世界确实有量子叠加态存在……”冯有些激动地说道。

斯格尔点点说：“这样的观点也不是没有道理……因为，随着量子力学的发展，量子物理学家先后通过各种方案，获得了近似宏观的量子叠加态——他们先是使4个离子或5个光子一同达到了与‘薛定谔猫’相似的叠加态，后来又使6个甚至8个铍离子作为整体也实现了这种状态……

“这也反过来证明，量子力学对于微观粒子世界的认识和理解，尽管看似超乎常理，但是却被实验证明是正确的。

“而薛定谔所指出的荒谬现象，其实也是真实存在的——如果，有更多粒子构成的系统，也能达到这样的状态，并且，能够将这样的状态，保持足够长的时间，那么，在我们可以直接感受到的宏观世界，也将会有‘叠加态’存在……”（未完待续）