巢城 第178章 莫利療養院:疊加態
更新:06-21 06:40 作者:空空一念 分類:科幻小說
聽到斯格爾又一次說起「疊加態」,馮對著奎尼使了個眼色,然後表情神秘地小聲說道:「你知道吧,我說的另外一種可能性,與這個『疊加態』的概念,就很有關係……」
接著,馮又對斯格爾說:「我說讓你幫我講解兩個實驗呢!另外一個實驗,就是與這個『疊加態』的理解有關……」
這時那個年輕模樣的虛擬角色也說:「對啊……說實話,你剛才提到,手套處於一種『既是左手又是右手』的『疊加』狀態,這個說法,我就一直沒太明白……」
「唉,又要再講一遍是嗎?」斯格爾看了看馮,又嘆了一口氣,「要不是看在咱們認識這麼多年的份上……」
於是斯格爾解釋道:「嗯,要理解微觀粒子『疊加態』的問題,首先得理解,不確定性是作為基本粒子的內稟屬性而存在的。
「量子的『態』,就是指粒子在空間中的狀態,比如能量、自旋等等,它可以用波函數描述,所以波函數又被稱為『態函數』。
「『疊加態』,就是有幾種『本徵態』疊加在一起的粒子狀態,這時量子的態是不確定的,只有在『測量』進行時,它才會呈現為一個確定的、被測量到的狀態,這可能是它的任何一種『本徵態』。」
斯格爾看了看那個年輕人,說道:「你不理解手套是左手狀態與右手狀態的『疊加』,這也不算奇怪。因為,這就是這種類比方法的不足之處所在。當我用『手套』來打比方時,這就很容易讓人產生聯想,把處於『疊加態』的微觀粒子,與宏觀物體劃上等號。於是,這種狀態的存在,自然就會讓人費解……這就是我剛才說的,如果套用宏觀規律,對微觀現象進行說明,結果,當然是不符合直覺的。不過,我倒是想起玻爾說過的一句話——『誰要是第一次聽到量子理論時沒有感到困惑,那他一定沒聽懂』……」
「這句話說的沒錯,」馮說道,「我第一次聽到『薛定諤的貓』,就是這樣的感覺……」
斯格爾說:「當然啦,要想理解這個概念,『薛定諤的貓』,是一個很好的例子……我想你也正是想讓我來講解這個實驗……
「首先你們要理解,這個實驗儘管非常有名,但其實它只是一個思想實驗。思想實驗是什麼意思?這就是說,要使用想像力來進行實驗,因為,這個實驗本身,在現實中無法做到,或者暫時還未做到。
「『薛定諤的貓』,這個思想實驗的目的,就是要通過思維推演,把微觀領域的量子行為,擴展到宏觀世界。
「簡單概括一下,這個思想實驗是這樣的——將一隻貓關在裝有穩定放射源的密閉容器里;在一小時之內,放射源將有50%的幾率發射放射性粒子;只要有放射性粒子發射出來,就會開啟探測器,接著會觸發機關,打碎一瓶毒藥,貓就會死掉;如果沒有放射性粒子發射出來,貓就繼續存活。
「在這個思想實驗中,問題的核心在於,原子核的衰變,是一個隨機事件,我們所能精確知道的,只是它的半衰期而已。
「半衰期,就是原子衰變一半所需要的時間。例如,一種原子的半衰期為一小時,那麼,一小時後,未衰變的原子就只剩下原來的二分一;兩小時後,變成四分一;三小時後,則是八分一。
「這也就是說,對於放在密閉容器中的放射源,我們知道它的半衰期,卻無法知道,它具體會在什麼時候,發生衰變。
「這樣一來,根據量子理論,放射源實際上處於『衰變』和『沒有衰變』兩種狀態相疊加的狀態,而用來探測放射性粒子的探測器,也將因此處於『開啟』與『未開啟』兩種狀態相疊加的狀態——
「如果我們進一步推論,這也就意味著,對於外部觀測者來說,如果不揭開密閉容器的蓋子,就無法根據我們的日常生活經驗,確切地知道,那隻貓到底是死還是活——容器內的貓也理應處於『死貓』和『活貓』兩種狀態相疊加的狀態!
「而貓怎麼可能既死又活呢?!這隻『既死又活』、『不死不活』、『死活疊加』的貓,就是著名的『薛定諤的貓』。」
「對,對!」馮高興地像個孩子一樣,「『薛定諤的貓』,這是一隻神奇的貓……」
斯格爾瞥了馮一眼,有些不以為然的說道:「我以前早就說過了,『薛定諤的貓』,它可不是什麼真實的存在……