量子死神 瘋狂的科學家

作者 ︰ drei

陳一諾今年四十歲,他是那種非常純粹的物理學家。

這個意思是說,他研究物理學,完全是出于好奇心,想要親自解開一個又一個物理世界的謎團。除此之外,不論是科研工作帶來的豐厚財務回報,還是因為對科學發展做出杰出貢獻而獲得的各種獎項,在他眼里全都不值一提。當然,實際上他這輩子因為科研掙了很多錢,更獲得了包括諾貝爾物理學獎在內的數不清的各類獎項。但這些對他而言,都完全比不上親手揭開大自然的奧秘那一瞬間,那種恍然大悟的心理滿足感。

他最近在搞的一個關于量子物理學實驗非常瘋狂。這個實驗不但會帶給他生命危險,還和科學實證精神有些背道而馳。陳一諾自己很清楚,這個實驗不論成功與否,都不可能為他獲得任何榮譽,而一旦失敗,他就會一命嗚呼。但對實驗結果的好奇心,依然驅使著他決定親自做這個實驗。

這個實驗叫做「量子自殺佯謬」實驗,目的是確認量子力學的多重宇宙解釋是否正確。

量子力學百多年來的發展,依然沒有能解答它剛剛出現時科學家們的一個疑問,那就是量子力學的波函數坍縮那一瞬間究竟發生了什麼。

按照量子力學,宇宙間一切事件的發生,都是彌散在整個時空中的疊加態概率波。只有當觀察者進行觀測的那一瞬間,波函數坍縮,事件才會按照概率產生一個確定的結果。在觀測發生之前,結果都是不確定的。

比如那個量子力學發展史上著名的「薛定諤之貓」,就是物理學家薛定諤1935年提出來的描述這種不確定性的理想實驗。

在一個與外界隔絕的盒子里,放入一只貓,同時還放進一個放射性原子核,一個探測該原子核是否衰變的探測裝置,以及一個與這個探測裝置聯動的毒氣發生裝置。在一小時內,這顆原子核發生衰變的概率是50%。一旦它發生衰變,探測器探測到衰變信號,就會發動毒氣毒死這只貓。反之如果原子核不發生衰變,毒氣就不會被發動,貓就會活下來。一小時之後,人們打開盒子,自然可以觀察到這只薛定諤之貓是死是活。但在打開盒子進行觀察之前,這只貓將處于50%的概率死亡和50%的概率活著的疊加態狀態。也就是說,它這時既是死的,也是活著的。

後來的無數量子力學實驗已經證實,這個理想實驗中貓的死活,確實是在盒子打開,貓被觀察那一瞬間確定的。在此之前貓的半死半活疊加量子態,並非是科學家們的想象。

這種由觀察者的觀測才能使量子態概率雲坍縮,從而確定事件發生與否的量子物理學世界觀,與科學研究所普遍認可的客觀世界實在性,有著格格不入的矛盾沖突。19年普林斯頓大學畢業生休-埃弗萊特提出了量子力學的多重宇宙解釋,調和了這種矛盾沖突。

這種解釋是說,整個宇宙每時每刻都在因量子事件被觀測而發生分裂,分裂時這個量子事件在每個子宇宙中都只有一個確定的結果。也就是說,在那個薛定諤之貓的理想性實驗中,整個宇宙在盒子被打開那一瞬間分裂成了兩個,其中一個宇宙里薛定諤之貓是死的,另一個宇宙里是活的。

這個解釋雖然調和了量子力學和客觀世界實在性的理論矛盾沖突,但它根本不可能被任何物理實驗科學性的證明。因為任何科學實驗方法,都只能觀測到本宇宙中的結果,觀測不到其他平行宇宙中發生了什麼。

陳一諾現在要做的「量子自殺佯謬」實驗,和那個薛定諤之貓實驗類似,只是這次的實驗對象換成了科學家陳一諾本身。這個實驗雖然無法科學性的證明什麼,但可以讓他自己明白這個解釋究竟正確與否。為了讓這個實驗更加有趣一些,他將量子事件由放射性原子核的衰變改成了隨機買的彩票是否中獎。

他隨機買一張彩票,用一套自動設備在彩票開獎的第一時間獲取結果。如果這張彩票中了獎,自動設備不做任何反應。如果沒有中獎,這套自動設備將釋放十萬伏的高電壓,將陳一諾瞬間毫無知覺的電死。

倘若量子力學的多重宇宙解釋真的是正確的,那麼在彩票開獎的那一瞬間,整個宇宙將分裂成為具有99.999……9%概率的彩票未中獎宇宙,和一個具有0.000……01%概率的彩票中獎宇宙。未中獎的宇宙雖然概率很大,但在這個宇宙中陳一諾會毫無知覺的瞬間死去,只有那個概率很小的中獎宇宙里,陳一諾才會活下來。只要量子力學的多宇宙解釋是正確的,那麼對于陳一諾來說,他就必然能中獎——因為沒中獎的那個陳一諾還沒等得知這一點就已經毫無知覺的在另外的平行宇宙里死去了。

這個實驗實在是瘋狂,陳一諾沒有告訴任何人,以免他們趕來破壞自己的實驗。

買好彩票,陳一諾趕回實驗室。他將所有設備全部調試好,啟動中獎號碼抓取程序,接好放電設備,給自己連上電線。然後打開一瓶陳年芝華士威士忌,加好冰塊給自己來上一杯。靜靜的坐在躺椅里,等待解開物理世界最偉大奧秘的那一刻。

「本期彩票的中獎號碼是……」

……

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