擼貓泡妞擲骰子——從薛定諤到扎克伯格，你不可不知的量子物理

愛因斯坦生氣地說:

「玻爾，上帝不會擲骰子！」

玻爾則一臉不高興：

「愛因斯坦，別去指揮上帝應該怎麼做！」

幾十年後的霍金，看著歷年的實驗記錄，

有些垂頭喪氣地說：

「上帝不但擲骰子，

他還把骰子擲到我們看不見的地方去！」

這就是我第一次看完這本書，眼前彷彿出現的情景。

「意識作用於外部世界」、「宇宙的歷史，可以在它已經發生後，才被決定究竟怎樣發生的」等許多理論，古怪到超出了我們、事實上也包括許多科學家的心理極限。

而時至今天，真相依舊披著神秘的面紗，量子物理學的華山論劍還在繼續。

但是，Facebook的創始人扎克伯格，在曬娃的第一次「學習」時，手捧的竟是《嬰幼兒量子物理學》，簡直亮瞎了我的雙眼。

「量子物理學」是什麼？為什麼被扎克伯格列入他的「寶貝計劃」中？

今天，我們就來推薦一本文科生也可以當作歷史書看的科普讀物：《量子物理學史話：上帝擲骰子嗎》，並決定從那隻大名鼎鼎的「薛定諤的貓」講開去。

領讀︱非常一刀

曹天元，《????上帝擲骰子嗎?》作者。?????

知乎上這樣介紹他：科普作家，1981年生於上海，中學畢業後赴美國和中國香港讀書，主攻專業為生物化學和電子工程，現任CCTV新科動漫首席品牌顧問、北京交叉點擊文化傳媒公司品牌總監。代表作《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》被稱為中國的《時間簡史》。

這隻貓是量子物理學的噩夢，糾纏著眾多物理學家。

量子物理學，並不是什麼艱深的概念。

什麼叫量子？先從我們的常識說起，這也是經典物理學的常識：能量是無限連續的；可是量子物理學並不這樣想，他們認為量子是能量的最小單位，一切能量的傳輸是一份一份的，必須是一個量子，兩個量子，任意整數個量子，但卻不能傳輸1/2量子。

是不是很簡單？能量是一份一份的，每一份被稱為一個量子。

1900年12月14日，普朗克（德國物理學家，1858年-1947年） 在柏林的物理學會上,宣讀了《黑體光譜中的能量分布》，正式宣告了量子的誕生。PS：本文提及的物理學家沒有不著名的。

經典物理的世界，科學家們為了掰持清楚「光」是粒子還是波，後來又延伸到「電子」是粒子還是波，不同的學派之間自17世紀開始，進行了長達三百年的撕逼大戰。

而量子物理學的出現，卻用和稀泥的手段，想要掩蓋這場武林的紛爭。玻爾（丹麥物理學家，1885年-1962年）這樣解釋：電子既是波、又是粒子。

可是，一個電子如何以奇特的分身術，穿過雙縫？科學家沒法做出合理的解釋，即使單純從數學上，這兩種狀態也是沒法互相推導的。

雙縫干涉實驗圖

於是，量子物理學家又解釋說：在我們觀測電子以前，電子實際處在一種疊加態，它既穿過了左縫，又穿過了右縫。但是，當我們真的去觀測它的時候，見證奇蹟的時刻便到來了：電子像鬼魅一般，它以一個確定的位置出現。

什麼，見鬼了吧？科學家們可不是這樣容易糊弄的。薛定諤先生（奧地利物理學家，1887年-1961年）聽完疊加態的理論，立馬不幹了。於是，他想像了一個巧妙地實驗，來噁心這個可怕的疊加態。這，就是為世人熟知的「薛定諤的貓」。

我們再重複一遍，量子論說：在一個粒子被觀測之前，它處於各種可能性的疊加態。比如，一個放射性原子，在被觀測之前處於「衰變/不衰變」的疊加態，只有確實地觀測了，它才隨機選擇其中一種狀態示人。

薛定諤想像了一個巧妙地實驗：每當原子衰變，就會激發箱子里的毒氣瓶破裂，鎖在箱子里的貓，就會被毒死。在我們尚未實際觀測時，原子處於「衰變/不衰變」的疊加態，只有我們實際去觀測時，原子才奇蹟般地選擇衰變或不衰變。問題來了：那麼只要我們不觀測，這隻貓難道永遠處於「死/活」的混合狀態？

關於薛定諤的貓，讓許多科學家展開了更多的遐想。當我們不去觀測這個世界的時候，一切事物都是處在不確定的疊加態嗎？如果把貓換成人，他絕不會感到自己曾經處於「死/活」的疊加態吧。

人與貓不同的地方在於，人自己觀測了自己，也就是說人是有「意識」的動物。那麼更奇怪的問題來了：物理現象難道和「意識」相關？

本文提及的普朗克、玻爾、薛定諤都參加了第五屆索爾維會議

這張合影被譽為「物理學全明星夢之隊」的世紀照片

「薛定諤的貓」路人皆知，而「薛定諤的女朋友」也是同樣奇葩的故事，甚至還被搬上了話劇舞台。薛定諤先生在愛情、婚姻、性的觀念上，和常人有著一定的距離。他不拘禮法、風流狂放，對妻子也不隱瞞。

1926年，薛定諤創立了世人矚目的波動力學，他的工作熱情和靈感就要歸功於一位「神秘女郎」。

薛定諤經常去阿爾卑斯山上的Arosa度假，和妻子總是住在赫維格別墅。但是，1925年底的假期，他和妻子關係緊張，陪他在Arosa度假的是一位來自維也納的「舊日的女朋友」。

後人從薛定諤留下的蛛絲馬跡中看，她不像任何一位人們已知的情人。但可以肯定的是，這位神秘女子，極大地激發了薛定諤的靈感。他在接下來的12個月，維持著亢奮的狀態，連續發表了六篇關於量子力學的的主要論文。

2001年11月，劇作家MatthewWells的作品《薛定諤的女朋友》（Schrodinger s Girlfriend），在舊金山著名的Fort MasonCenter首演。當中一句著名的台詞就是：「到底是波--粒子的二象性難一點呢，還是老婆--情人的二象性更難？」

事實上，薛定諤還過著一妻一妾的生活。好吧，點到此為止，歷經風浪的他，和妻子白頭偕老。八卦完了，其實我們不要因為道德問題，而全面否定一個人就是了。

話說回到量子物理學。在量子論的指導下，科學火箭般的速度發展，從半導體到核能，從激光到電子顯微鏡，從集成電路到分子生物學，它給人類社會帶來了偉大的技術革命。科學家關於終極理論的追求，也從未停止過探索。

GIF/1K

非﹒常 推薦

《上帝擲骰子嗎》

曹天元 [著]

遼寧教育出版社

2006年出版

豆瓣評分

9.2（13137人評價）

領讀者 最後要說

誠如本書封底折頁上所述：本書適合任何有中學基本物理概念的讀者。我也覺得，這是一本文科生都可輕鬆閱讀的物理科普讀物。繼續引用折頁上的原話：「這本書帶讀者做一次量子之旅，從神話時代出發，沿著量子發展的道路，親身去經歷科學史上的烏雲和暴雨，追逐流星的輝光，穿越重重迷霧和險灘，和最偉大的物理學家們並肩作戰。除了回顧基本的歷史背景，還將向著未來探險，去逐一摸索量子論面前的不同道路，闖入人跡罕至的未知境地，和先行者們一起開疆擴土。讓人驚嘆的，不僅僅是沿途那令人眼花繚亂的絢麗風景，更來自於人內心深處的思索和啟示——那是科學深植在每個人心中不可抗拒的魅力。」作者的文采可見一斑。

非常原創，樂見喜歡閱讀的你關注/分享/轉發/留言

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！