在量子力学发展史上,一系列著名的实验和理论,都对传统物理学的物质实在论产生了冲击和挑战。以“薛定谔猫”为例,这是量子物理学家薛定谔的一个著名思想实验。薛定谔设想,一只猫关在一钢盒内,盒内有一小块辐射物质,该辐射物质如发生辐射,则会击碎一个小的氢氰酸瓶,将猫毒死。这样。虽然宏观状态的经验告诉人们,这只猫非死即活,即必然处在死或活的一种明确状态中,但从量子事件来看,在某一瞬间,辐射发生与不发生的概率各为50%,所以,在某一瞬间,这只猫的死与活的可能性各为50%。用量子力学的语言来描述,即在某一瞬间,这只猫是死猫状态与活猫状态的叠加。但这种叠加状态已超出了人们经验所能想象的范围。那么,怎样才能确定这只猫的状态呢?那取决于观察,由观察可以决定这只猫到底是死还是活。
“薛定谔猫”佯谬提出了两个重要问题:
一是宏观世界的非实在性。“猫佯谬摧毁了我们本可以有的如下希望:即量子幽灵以某种方式局限于原子的阴影似的微观世界之中,在原子领域中实在的佯谬性质与日常生活和经验是不相关的。但如果量子力学作为所有物质的一种正确描述被接受,这种希望显然是会落空的。如果遵循量子理论的逻辑到达其最终结论,则大部分的物理宇宙,似乎要消失于阴影似的幻想之中。”[2-P27]所以,不但微观世界是非实在性的,而且这种非实在性的阴影也笼罩着我们的宏观世界。
二是观察者的作用。在上述例子中,猫究竟是死还是活,取决于一次观察,观察能将死活各为50%的状态变为一种确定的状态。如果将本例中的猫换成一个微观粒子,那就是一个更为普遍的命题。在没有观察者观察的情况下,一个微观粒子究竟是什么、处在什么状态中,全然说不准。根据“波粒二象性”和“双缝实验”,它可能是个粒子,也可能是种波。根据“测不准原理”,它的动量和位置不可能同时有一个明确的数值。只有通过一次观察,才能使微观粒子处在一种明确的状态中。因此在某种意义上可说,正是观察,才赋予了微观粒子一种实在性。
“薛定谔的猫”的生死是由观察者决定的,正如双缝干涉实验粒子呈波动还是粒子性是观察者决定的。
“薛定谔猫”佯谬提出了两个重要问题:
一是宏观世界的非实在性。“猫佯谬摧毁了我们本可以有的如下希望:即量子幽灵以某种方式局限于原子的阴影似的微观世界之中,在原子领域中实在的佯谬性质与日常生活和经验是不相关的。但如果量子力学作为所有物质的一种正确描述被接受,这种希望显然是会落空的。如果遵循量子理论的逻辑到达其最终结论,则大部分的物理宇宙,似乎要消失于阴影似的幻想之中。”[2-P27]所以,不但微观世界是非实在性的,而且这种非实在性的阴影也笼罩着我们的宏观世界。
二是观察者的作用。在上述例子中,猫究竟是死还是活,取决于一次观察,观察能将死活各为50%的状态变为一种确定的状态。如果将本例中的猫换成一个微观粒子,那就是一个更为普遍的命题。在没有观察者观察的情况下,一个微观粒子究竟是什么、处在什么状态中,全然说不准。根据“波粒二象性”和“双缝实验”,它可能是个粒子,也可能是种波。根据“测不准原理”,它的动量和位置不可能同时有一个明确的数值。只有通过一次观察,才能使微观粒子处在一种明确的状态中。因此在某种意义上可说,正是观察,才赋予了微观粒子一种实在性。
“薛定谔的猫”的生死是由观察者决定的,正如双缝干涉实验粒子呈波动还是粒子性是观察者决定的。