“我所说的乌云,可以用三个关键词概括。”
“微观、宏观、意识。”
哗!
众人不明觉厉。
仅仅三个词,就能知道这朵乌云绝对不简单。
“众所周知,量子力学是应用在微观领域的理论。”
“电子、光子、原子核、乃至原子、分子,都属于微观粒子。”
“这些微观粒子的行为可以用量子力学去描述。”
“但是,问题来了。”
“多小的尺寸才能算微观?多大的尺寸又算宏观?”
“微观和宏观的分界线是什么?”
“一个原子肯定是微观系统,那一千个原子组成的系统还是微观系统吗?”
“如果一千个原子够不上宏观,那一万个原子呢?”
“这个问题就说不清了。”
“但它又非常重要。”
“因为这关乎到量子力学的应用范围。”
哗!
众人皆是惊呼!
他们从来没有考虑过这个“简单的问题”。
当物理学家讨论微观和宏观的问题时,几乎都下意识默认两者之间有明显的区别。
原子分子,肯定是微观;苹果天体,肯定是宏观。
但是如果真的要给出一个严格的定义,细想下去,貌似还真不可能。
这有点像哲学上的一个命题:“多少粒沙子集中在一起,才能算沙漠?”
无法回答!
但也有人并不在意。
这时,海森堡说道:
“教授,我认为微观和宏观分界线的问题,不影响量子力学的使用。”
“宏观物质本身就是由微观粒子组成,它们的性质,是无数微观量子性质的叠加。”
“就好比单个原子的振动和温度的关系。”
“对于无法用量子力学处理的系统,可以用宏观概念去处理,这不能说明量子力学有问题。”
不少人听完点点头。
海森堡的观点还是挺有道理的。
牛顿力学是相对论在低速情况下的近似。
那么有没有可能,牛顿力学同时也是量子力学在宏观情况下的近似呢?
又或者,牛顿力学处理单个粒子的运动非常精确,但是它没办法处理大量粒子的无规则运动。
这时候,引入概率和状态方程,就能解决。
量子力学在微观和宏观的区别可能类似。
但这么浅显的道理,布鲁斯教授难道会不懂吗?
不可能!
李奇维微微一笑,说道:
“在昨天之前,我和海森堡的想法是一样的。”
“但是后来薛定谔说的一句话启发了我,让我进行了更深入的思考。”
哈?
薛定谔瞬间懵逼。
“和我有关系?”
“我昨天说了什么?”
“我怎么不知道?”
不止是他,所有人都不明白什么意思。
李奇维说道:
“先不提薛定谔。”
“按照目前量子力学的诠释,世界的本质是概率,量子系统在没有测量之前,处于叠加态。”
“一旦进行观察和测量,量子系统就会发生波函数坍缩,变成一个确定的本征态。”
“在微观领域,这些理论没有什么问题,应用的很好。”
“但是,如果把这些概念引入宏观世界,就会产生一个逻辑上的悖论。”
“我想用一个思想实验来阐释我的观点。”
哗!
众人的好奇心越来越强。
这朵乌云绝对非同小可。
布鲁斯教授已经铺垫这么多了,竟然还没有正式提到。
李奇维一边画示意图,一边继续说道:
“假设现在有一个箱子,陆续向箱子里放入以下的东西。”
“首先放入一个放射性原子,这个原子的衰变时间符合概率解释。”
“也就是说,该放射性原子在任何时刻都有可能发生衰变,并放射出一个粒子。”
“根据量子力学原理,当我们没有观察这个放射性原子时,它处于放射和不放射的叠加态中。”
“接着放入一个盖革计数器,它可以通过检测粒子,判断放射性原子是否发生了衰变。”
“然后,盖革计数器的尾端连接了一个机械装置,这个装置可以控制一把锤子,锤子下面有一瓶毒气。”
“如果盖革计数器检测到原子发生衰变,就会启动机械装置,落下锤子,打碎毒气瓶。”
“毒气瓶中的毒气一旦泄露出来,足以毒死任何生物。”
“最后,再往箱子里放入一只活蹦乱跳的猫,关闭箱子。”
“如图所示。”
“思想实验的准备工作就完成了。”
哗!
大部分人全都懵逼了。
又是原子,又是锤子,又是毒气,甚至还有一只小猫咪。
“感觉这不像是一个物理实验啊?”
“布鲁斯教授他到底要干啥?”
“这和量子力学有啥关系?”
然而,爱因斯坦、玻尔等人却神色凝重,他们知道事情变得复杂了。
薛定谔神色震撼,脑海中有灵光闪烁,他总觉得这个思想实验非常熟悉。
就好像以前在他的梦中出现过一般。
随即,他又苦笑一声。
“我瞎想什么呢?”
“看来是这几天开会太累了。”
“开完会我也得去找我的小猫谈谈心了。”
李奇维继续说道:
“关闭箱子的那一刻,匪夷所思的事情就发生了。”
“在没有打开箱子进行观察时,我们不知道原子有没有发生衰变。”
“它处于发生衰变和没有发生衰变的叠加态。”
“同理,盖革计数器也处于检测到粒子和没检测到粒子的叠加态。”
“机械装置处于启动和未启动的叠加态。”
“锤子处于落下和未落下的叠加态。”
“毒气瓶处于打碎和未打碎的叠加态。”
忽然,李奇维提高了声音,夸张地说道:
“那么此刻的猫,就处于生和死的叠加态!”
“生和死在宏观世界,是一个绝对界限分明的矛盾状态。”
“要么生,要么死。”
“但是现在猫却进入了既生又死的状态。”
“而这一切,都是量子力学应用在宏观世界时出现的问题。”
哗!
众人听完,顿时震撼不已。
他们终于明白布鲁斯教授的意思了。
这简直太匪夷所思了!
生和死竟然形成了叠加态?
“不可能!”
“绝对不可能!”
薛定谔恍然大悟,他下意识地解释道:
“电子原子等微观粒子处于叠加态,还勉强可以接受。”
“因为我们反正也看不到感知不到,所以即便想象不出叠加态是什么图景,也不会影响量子力学的应用。”