薛定諤的貓：Part Two

在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”，Podolsky和Rosen。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。

長江後浪推前浪。哥本哈根學派抵禦了愛因斯坦的強大攻勢，卻被一隻小貓弄得風雨飄搖。我們前面已經提及薛定諤，以及他那名垂千古的方程。薛定諤還寫過一本關於生物的書，名為《生命是甚麼》（What is life?），此書筆者始終沒找着。一本70+年前的、由物理教授編寫的生物書，本來是不值一提的，不過據說，DNA雙螺旋結構的發現者克里克（Francis Crick）正是受此書啟發，才放棄粒子物理、轉攻分子生物學，其歷史地位可見一斑。

當然，薛定諤最受現代人歡迎的，還是他的那隻貓。

一幅關於"薛定諤的貓"的Meme

薛定諤跟愛因斯坦基本上是一伙的，“薛定諤的貓”就是用來踢“哥本哈根學派”的館的。當然這只是一個思想實驗──沒有證據表明，薛定諤曾經進行過如此慘絕人寰的實驗。要進行這個實驗，首先要準備以下道具：

－　一個密封、不透明、隔音良好而且足夠大的箱子；

－　一隻健康的貓，年齡、性別、品種不拘；

－　一顆放射性原子，它在一小時內衰變的槪率是50%──換言之，這種元素的半衰期是1小時；

－　一瓶毒氣。薛定諤本人選了Zyklon B（氰氫酸），筆者則更喜歡VX等有機磷類AChE抑制劑；

－　一套稍為複雜一點點的機關。如果原子衰變了，機關會被觸動，毒氣瓶會被打碎，貓會被毒死。這樣，我們就把貓和原子的命運綁在了一起。

"薛定諤的貓"實驗示意圖

 好！現在把所有貓關進箱子裡（貌似科學家都很喜歡這樣做…），讓“實驗”進行一小時。當我們重新開封時，發現活貓、死貓的槪率各佔一半。聽起來有點像“俄羅斯輪盤”遊戲，往彈匧裡塞三顆子彈，對着貓開槍，牠將有50%的機會活下來。

但這是量子力學版的“俄羅斯輪盤”！哥本哈根學派聲稱，當我們不去觀察時，一顆放射性原子的狀態是疊加的，它既衰變了、又沒有衰變！然而這一次，原子與貓是唇齒相依的。也就是說，貓的死活也處於疊加狀態！貓既死了、又沒死！！

 正統科學居然給出了這樣的推論，簡直讓人啼笑皆非！

哥本哈根的“新聞發言人”自然可以宣稱，貓的確曾經處於疊加態，只是當我們打開箱子觀察時，波函數坍縮了，牠的死活才有定論。而正因如此，我們永遠看不到既死又活的“喪屍貓”。但是，更多的質疑接踵而來：改用隔音性能差一點的箱子，我們能聽到瓶子敲碎的聲音，以及貓的哀鳴聲嗎？讓科學家戴着防毒面具去觀察實驗，他會看到“喪屍貓”嗎？要是讓另一隻貓觀察實驗呢？牠會受到“喪屍貓”的襲擊嗎？而如果我們加裝一台攝錄機，是否能拍攝到“野生喪屍貓”呢？……

哥本哈根學派面對的根本問題是，甚麼是意識？意識是怎樣令波函數坍縮的？如果人類意識能使波函數坍縮，那麼貓呢？黑猩猩呢？植物呢？超級電腦呢？面對潮水般湧現的問題，哥本哈根學派顯得有點手足無措。

應該說，薛定諤的貓沒有宣判哥本哈根的死刑（畢竟實驗是無法驗證的），卻給了懷疑者自立門戶的機會。一個廣為人知的新門派是“多世界詮釋”（Many-Worlds Interpretion, MWI）。它是說，神馬狀態疊加、波函數坍縮都見鬼去吧，根本沒有這回事！在我們關上箱子的那一刻，世界實際上一分為二，分裂成兩個互不相干的世界，其中一個世界裡，貓倖存了下來（暫且把它稱為世界A），另一個（世界D）裡則一命嗚呼。

多世界詮釋：關上箱子的那一刻，世界一分為二

 MWI聽上去舒服多了，難怪科幻作家對它如此着迷──“平行宇宙”一詞我們都非常熟悉了。然而，它的推論同樣荒誕不經：這一次，既然沒有了波函數的坍縮，我們用貓、用人做實驗都一樣了。不妨邀請你的仇人（假設是X先生吧，希望不要是我>.<）來參加這項實驗吧！

既然是仇人，我們就要把X先生往死裡弄（好惡毒…）。我們把X先生鎖進箱子裡，讓世界一分為二。在世界D裡，目標達成了，X先生翹掉了；而世界A裡，X先生活了下來。不用緊，我們讓X先生在世界A裡再進行一次實驗，世界A又一分為二，這次變為世界AA和世界AD。接下去呢？讀者都很聰明，一定注意到，下一次實驗分成了AAA和AAD、AAAA和AAAD、AAA……A和AAA……D。

由此可見，無論實驗進行多少次，X先生總會存活在某個世界裡，儘管在其他無數個世界中，我們都如願以償了（再強調一次：好惡毒…）。至此，我們一直以旁觀者的身份在“觀察”實驗──好吧，也許還有兇手的身份。接下來，我們不妨換位思考，從X先生的視角看問題。

同樣地，在關上箱子的那一刻，世界一分為二。問題是，在D世界中，X先生一命嗚呼了，甚麼感覺都沒有了，這個世界對X先生來說就已經沒有意義了。對他來說，惟一有意義的世界，就是活着的那個世界，即A世界。現在，X先生只能意識到、感覺到A世界。

好！現在讓實驗反覆進行，那麼，X先生始終能意識到、感覺到一個世界，即AAA……A世界。而對於X先生本人而言，只有這個世界是有意義的。換言之，在X先生眼中，無論實驗進行多少遍，他自己永遠不會死掉！

（如果讀者覺得以上兩段難以理解，請不要怪我，我也是抄別人了，稍作修改。）

總結一下，根據多世界詮釋，從旁觀者的角度來看，每次實驗都有50%的機會幹掉X先生，但存在某一個世界，X先生是刀槍不入的；而在X先生本人看來，他只活在那個刀槍不刀的世界中，他永遠不會死。這個詭異的現象被稱為“量子永生”，看來這並不比“喪屍貓”好多少。而更糟糕的是，同“薛定諤的貓”一樣，“量子永生”也是無法通過實驗驗證的──如果你想長生不老，最好的辦法是吃唐僧肉，而不是把自己鎖進毒氣室裡！！

除MWI以外，物理學家還創立了許多小幫派，但迄今為止，沒有一派能夠撼動哥本哈根的正統地位，“薛定諤的貓”至今還未有滿意的答案。限於篇幅，這些小幫派不逐一介紹了。

尊敬的物理學家們，在你們鬥得你死我活時，拜託多發明幾隻“薛定諤的貓”之類的怪物，為我們這些局外人增添一點樂趣，謝謝！　〔全文完〕

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