「薛丁格的貓」實驗升級囉!讓我們把主場景代換為人,試試看—假使量子理論是理解現實最有效的理論,那麼用來描述人也難不倒它吧?

二元對立性

事實上,在量子理論方面,似乎從來沒有任何絕對的確定性。自從量子力的數學公式在1920年代浮現出來開始,它對有公式潔癖的數學家而言是種挑釁。古典物理賦予我們一套工具,可以壁壘分明地描述可見之事的屬性。

一隻貓的「死/活」具有不可模糊的二元對立性。它的重量、毛色、鬍鬚長度、體積,都存在可測的定值。但依循量子理論的物體卻沒有可以被測定的實體;它的屬性被編碼在一組稱為波函數的數值中,告訴你若是下去測量,「可能」會測得什麼。

每一次測量一個量子物體時都會「崩塌」它的波函數,導致原先編碼的可能性範疇被縮限到一個特定的動量或位置,而每一次測量都有機率在這範圍內得到不同的結果。我們是否想過,量子物體在受測以前是什麼狀態?它擁有自己的屬性嗎?量子物理是在我們測量時才「穿上面具」表現給我們看嗎?量子謎團成了一個本體論問題。

薛丁格的貓

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一個原子核在未測定時,處於「已衰變和未衰變的疊加態」,但正如「薛丁格的貓」指出的矛盾:當我們把原子核連接毒氣裝置,與一隻貓關在封箱內,這樣子是否代表:在我們觀測它之前,貓也跟原子核的疊加態一樣,是(違反常識的)「既死又活」?

古典物理從未考慮過「觀測行為」對物理觀測對象的影響,但因為它只在意宏觀世界;而微觀世界的觀測對粒子的影響很大,當光子遇上電子,它的樣態就會被改變。「只要看一下這隻貓,牠的死活就會被你決定。」蘇格蘭瑞士聯邦理工學院的理論家雷納托‧雷納說到,「薛丁格的貓」的意義在於試圖強迫宏觀世界回應量子理論。

2016年雷納提出「薛丁格的貓」加強版3.02018年發表在《自然通訊》期刊上。這個假想實驗把2個量子實驗室疊加:當A實驗室內正在擲一個正反機率是「21」的量子硬幣,同時將擲幣結果化為量子數值並傳送給B觀測。B觀測到的結果直接決定貓的生死(正就活、反就死)。

多重宇宙詮釋

照理說每一次打開其中一間實驗室(貓或硬幣的),就能斷言另一間實驗室內發生的狀況。但雷納跑的計算卻發現:如果在兩間實驗室門外設立獨立觀測者,居然每12次會出現兩位觀測者口供矛盾的狀況:「你的硬幣是反的(因為我的貓是死的)!/你的貓是活的(因為我的硬幣是正的)!」

量子學界為此炸鍋。「多重宇宙詮釋」開始有追近哥本哈根詮釋的勢頭。有人認為量子理論的規則在「波函數崩塌」後就必須拋棄;有人認為「不確定性」是觀測者的主觀;有人堅稱「有意識的人」不能被放到量子思維假設中,否則就會產生上述的悖論…

《新科學人》解釋,所有的理論都是用來解釋現象。牛頓物理學曾經在理論界制霸,然而正是在它無法自恰(self-constistent)的地方,興起了愛因斯坦的時空重力相對論。過去量子理論大有取代廣義相對論的味道,但現在我們似乎必須放棄追尋一套「放諸四海皆準」的大一統理論,這會是相對主義嗎?

《新科學人》 New Scientist -- Quantum Theory is In Trouble

 

https://www.newscientist.com/article/mg24132220-100-schrodingers-kittens-new-thought-experiment-breaks-quantum-theory/

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