2012-03-30

薛定諤的貓:Part Two


Part One中,我們已經看到量子世界是何等的怪異,“槪率”、“測不準”、“精神分裂”、“波函數坍縮”、“過去不確定”一切似乎都有悖於常識。人們不禁要問,難道這就是世界的本質?因此,從“創會”的第一天起,“哥本哈根學派”一直飽受挑戰。而最“忠實”的挑戰者,正是我們非常熟悉的──阿爾伯特.愛因斯坦(Albert Einstein)。

完成了家傳戶曉的相對論以後,愛因斯坦花了整整40年時間,企圖從哥本哈根學派的“雞蛋”裡挑骨頭。他堅持認為,世界再怪異,也應該遵循兩項原則:

原則一、實在性(Reality)。哲學中有一種稱為“實在論”(Realism)的觀點:“實在論者……認為真實的存在,是獨立於人類感官、信仰、概念與想法之外的。……人類感官所感受到的世界,只是真實的一種投射,並不是真實。”(@Wikipedia)筆者不是哲學家,不想爭辯實在論的對錯。只是愛因斯坦認為,應該存在一個客觀世界,而且哥本哈根學派似乎違反了實在論。

回到Kinder出奇蛋的例子。對於超市中陳列着的Kinder出奇蛋,就連3歲小孩都知道,玩具是事先放入蛋裡的。即使我們不把巧克力吃掉、不用X光儀偷窺、不用精密天平測量,它裡面還是放着一件完整的玩具(雖然是沒組裝好的),要麼是巴斯光年、要麼是胡迪警長。也就是說,不管我們觀察不觀察,蛋裡面的玩具也是“客觀存在”的、是“實在”的;對此,哥本哈根學派有何高見呢?


互補原理告訴我們,對於一顆量子Kinder出奇蛋,其狀態是疊加的!也就是說,裡面的玩具既是巴斯光年、又是胡迪警長,各佔50%。直到我們拆開包裝那一剎那,才“坍縮”成任意一款玩具。另一種說法是,在我們“觀察”以前,討論它是巴斯光年還是胡迪警長並沒有意義,因為它根本不是實際存在的玩具。

“換言之,不存在一個客觀的、絕對的世界。唯一存在的,就是我們能夠觀測到的世界。……測量是新物理學的核心,測量,行為創造了整個世界。”(@《量子物理史話》)看來,哥本哈根詮釋與實在論已經勢成水火了。

原則二、定域性(Locality)。定域性比實在性難理解一些。簡單而言,它是說任何信息都無法以超光速傳播,這種想法主要源於相對論。同樣以Kinder出奇蛋為例,不過這次情況複雜一些,假設Ferrero公司推出了一套2隻的特別限量版Kinder出奇蛋,其中一隻包着巴斯光年,另一隻則包着胡迪警長。現在你去意大利旅遊,買到了其中一隻並將它帶回澳門,那麼,當你打開它並發現胡迪警長時,你不必撥打長途電話,也會馬上知道,遠在意大利的另外一隻是巴斯光年。

至此,常理仍告訴我們,這當中並不涉及甚麼超距作用。不過,量子力學是無法用常理來理解的。前面已經提到,根據互補原理,量子Kinder出奇蛋是處於疊加狀態的,裡面的玩具都既是巴斯光年、又是胡迪警長。現在,怪事要發生了。當我們在澳門拆開其中一顆限量版量子出奇蛋時,它固然是“坍縮”成某款玩具,假設是胡迪警長吧,那麼另一顆蛋呢??不管它仍身在意大利、還是被外星人“俘虜”到宇宙盡頭的餐廳,它也只能是巴斯光年,別無選擇!或者說,它感應到遠方的孖生兄弟被“觀察”,瞬間從疊加狀態“坍縮”為巴斯光年!

看來,合理的解釋只有兩個:一、兩顆蛋存在着某種神秘的超距作用,定域性出錯了;二、哥本哈根詮釋有問題,所謂的疊加狀態是一派胡言,早在觀察以前,蛋裡的玩具就已經確定了。這就是著名的EPR悖論,其中“E”是Einstein的首字母,“P”、“R”則是愛因斯坦的兩位“盟友”,PodolskyRosen。當然他們的論文要嚴謹得多,不過大致上就是要表達這個意思。

無疑,作為哥本哈根學派的忠實挑戰者,愛因斯坦本人是傾向第二種解釋的。很遺憾,這一次愛因斯坦錯了,定域性失敗了。更遺憾的是,他甚至沒有活到“裁決”的那一天。不過塞翁失馬,焉知非福,誰又曾想到,用於挑戰量子力學的EPR悖論,最終孕育出“量子糾纏”這一全新領域。Brian Clegg近年寫過一本《量子糾纏:上帝效應》,中文版上市還不到一年,有興趣讀者不妨一讀。

2012-03-24

薛定諤的貓:Part One


近認識了一隻調皮的小貓,牠把我帶到了一個(貌似)不應該去的地方。不過那隻貓下場十分悲慘,據說最後是煩惱死、鬱悶死的!為了讓牠黃泉路上不孤單,我打算請出一隻有通靈本領的神貓──薛定諤的貓──與牠為伴。

不過,這是一隻不食人間煙火的貓。讀者要是完全不懂量子力學,恐怕會對牠一頭霧水。筆者先向諸位提供一個自評標準:讀者要是知道波函數是神馬東西,基本可以直接跳到第二部分了;否則的話,最好先跟筆者補習一下(放心,沒有期末考試的)。內容繁多,長話短說!

量子力學,首先是物理學的一門分支。換言之,筆者今天談論的,是物理問題,而不是化學(本人專業)、生物學、心理學、或者其他話題。其次,量子力學研究的對象,就是量子。人們總是對量子一詞敬而遠之,覺得它高深莫測。其實簡單而言,所謂量子,就是指那些很小很小、小得連顯微鏡都看不見的東西(如電子、光子等)。換言之,量子力學是研究微觀世界的。

問題開始來了。難道說,微觀世界跟我們日常看到的世界不一樣嗎?在學習中學物理的時候,我們要研究物體的運動,小至子彈、大至行星,用的公式定理都是一樣的(即所謂的經典力學)。難道說,那些更小的微粒,就不能用這些我們熟悉(但討厭)的公式來處理嗎?事實證明,微觀世界不僅不能用經典理論研究,還詭異得讓人難以想像。而正是這些詭異的微粒,組成了我們的世界、我們自身、以及我們身邊的一切。

2012-03-14

Le Chemistry of Love: Part 2

次的情人節專題介紹了幾種化合物:一些β受體激動劑、催產素以及腦內啡。其中催產素(oxytocin)是譯者比較陌生的。剛好,最近在TIME上看到 一篇 幾篇關於催產素的文章,適逢今天是日本人的白色情人節,正好又可以把譯文貼出來,作為前文的補充。

〔>>>注:本來是想寫成綜述的,不過太懶了,時間也不太夠,貼譯文算數!〕

2012-03-04

巴士讓座雜談

近很多人都在討論雷鋒,原來明天35日就是“學雷鋒紀念日”(由於本人比較不忠黨、比較孤陋寡聞,這還是頭一次聽說此紀念日)。有見及此,筆者也來湊湊熱鬧,談論一下巴士讓座這樣的好人好事。不過不要誤會,反正已經沒有語文老師來審閱、評分,這裡就沒必要說那些讓人雞皮疙瘩的假話了。

也見過很多人在Facebook上談論這個問題,老生常談的無非是年青人如何缺乏素養,如何佔着座、玩着iPhone、聽着MP3、或者看着漫畫雜誌,對旁邊那位步履蹣跚的老翁視若無睹。既然是老生常談,也就無謂多說了。我只想圍繞着讓座這個話題,天南地北亂寫一通。