十一汪厨、眾說紛紜的薛定諤貓

薛定諤提出的故事是要表明赃春，量子理論不僅奇怪，而且荒謬劫乱。然而织中，這一理論又是這么有效锥涕，以至于大多數物理學家都忽略了這種荒謬性。

由原子構成的東西是什么樣的狭吼？例如椅子是不是层坠？尚未觀察到的星系就不是真實的存在了？像這樣的問題屬于物理學的難言之隱刁笙，我們通常鎖在衣柜里破花。

薛定諤卻感到困擾：如果量子理論能夠否認原子的實在性，那么從邏輯上說就必須否定由原子構成的事物的實在性疲吸。他確信座每，像這樣的不理性的東西不可能成為大自然的普遍規(guī)律。

如果您發(fā)現貓還活著摘悴，由于它已經8小時沒進食峭梳，因此你發(fā)現這是一只饑餓的貓；如果您發(fā)現貓死了蹂喻，經獸醫(yī)檢查確定貓是在8個小時前死的葱椭。這樣，你的觀察不僅創(chuàng)造了當前的實在性口四，而且還創(chuàng)造了與此實在性相關的歷史孵运。

你可能會認為這一切很荒繆。這正是薛定諤要的結果窃祝。

量子理論將未觀測到的物理世界描述成一種潛在的疊加態(tài)掐松。這與我們有意識地觀察所告訴我們的“物理世界是一個確定的狀態(tài)”這一點是相沖突的。

你能確信的是粪小，你是波函數坍縮的觀察者大磺。我們其他人也許都處于受量子力學支配的疊加態(tài)，只有通過你對我們的觀察探膊，我們才坍縮到具體的實在狀態(tài)杠愧。當然，由于我們中的其他人或多或少都像你一樣在看和行動逞壁，因此你確信我們也有資格作為觀察者流济。

在大分子和人類意識之間的某種尺度上，存在著這種觀察和坍縮的神秘過程腌闯。我們至少可以相信绳瘟，最后一步確實與意識有關。

驗證或者駁斥薛定諤的貓的故事實際上是不可能的姿骏。有些物理學家在聽到這個故事時甚至激怒了糖声。史蒂芬?霍金就叫道：“拿我的槍來。”

大的物體不可能是孤立的蘸泻，它始終與世界其他東西想聯系琉苇。接觸就是一種觀察。

貓的故事提出了一個誤導性的不成其為問題的問題悦施。

因此他（還有愛因斯坦）在哥本哈根聲稱的科學的作用僅僅是預測實驗結果并扇，而不是去探索到底發(fā)生了什么這一問題上拒絕承認是失敗主義者。

奧地利物理學家安東?蔡林格已經用含有七十個碳原子的足球形大分子“巴基球”進行了這種實驗抡诞。他現在正準備用中型蛋白和病毒來做同樣的實驗穷蛹。在最近的一次會議上，有人問他：“有什么限制嗎沐绒？”他的回答是“只有預算俩莽。”

含有數十億電子的真正的宏觀疊加態(tài)已被證明其中的每個電子都同時在兩個方向移動乔遮。玻色—愛因斯坦凝聚已制造出來扮超，其中的幾千個原子每個都延伸超過幾個毫米。

十二蹋肮、尋求真實世界EPR

玻爾和愛因斯坦在他們的有生之年里作為友好的對手不止一次地為此進行過交鋒出刷。

您可以演示這兩種相互矛盾的情況。海森伯的測不準原理的為這種看似矛盾的理論免遭駁斥提供了保護坯辩。因此你不能證明這里就存在邏輯上的矛盾馁龟。

EPR認為，量子理論沒有描述物理上真實的世界漆魔。它要求一種觀察者創(chuàng)造的實在坷檩，僅僅是因為它不是故事的全部。

孌態(tài)光子

根據量子理論改抡，沒有任何性質是物理上真實的矢炼，直到它被觀察為止。

那么阿纤，特定的偏振并不是存在一種物理的實在句灌。在愛麗絲觀察到她這邊光子的偏振之前，鮑勃那邊的光子并沒有偏振取向欠拾。但在愛麗絲這邊觀察的瞬間胰锌，鮑勃那邊的光子不費任何物理力就獲得了同樣的偏振取向。你說怪不怪藐窄？

如果一個對象的物理性質不被觀察就可以知道资昧，則該性質不可能借助觀察被創(chuàng)造出來。如果這種性質不是通過觀察創(chuàng)造出來的荆忍，那么它必然是在對其觀察前就作為一種物理實在存在著榛搔。

EPR的實在性條件心照不宣地假設為，如果兩個對象彼此之間不施加任何物理力践惑，那么在一個對象上發(fā)生的事情不可能以任何方式“干擾”到另一個對象嘶卧。

玻爾同意，愛麗絲的觀察對鮑勃的光子不存在任何“機械的”干擾芥吟。不過侦铜，他仍堅持認為，即使沒有物理上的干擾钟鸵，愛麗絲的遠程觀測也會瞬間“影響”到鮑勃的光子所發(fā)生的行為。

我們用玻爾提出的神秘的術語來表達：愛麗絲“影響了”鮑勃的光子的行為棺耍。

盡管存在這種“非物理”的影響，但為了捍衛(wèi)量子理論蒙袍，玻爾后來重新定義了科學的目標俊卤。這個新目標不是要解釋大自然，而只是要描述我們可以說的大自然害幅。

他們只是以不同方式來解釋這些結果消恍。愛因斯坦—玻爾的論戰(zhàn)被認為“只是哲學上的以现。”

十三邑遏、幽靈作用——貝爾定理

物理學家很少注意到EPR或玻爾的回應。量子力學是否完備不重要茵汰，它只要有用就成孽鸡。誰還關心原子在被觀測到之前是否是一種“物理實在”蹂午。

貝爾定理被稱為“20世紀后半葉最深刻的科學發(fā)現”彬碱。它使得量子力學的奇異性質不斷地刺激著物理學的神經。

只有物理的力能夠影響到物體的行為巷疼。由于沒有任何物理效應可以比光速更快，因此我們可以分開兩個物體估盘，使一個的行為在小于光速在二者間所需的時間內不能夠影響到另一個。EPR對實在的論證中蘊含著可分性假設遣妥。

為了反駁EPR，玻爾否認可分性箫踩。發(fā)生在一個對象上的作用確實可以同時“影響到”另一個對象的行為，即使二者間沒有物理上力的聯系锦担。愛因斯坦譏諷玻爾的這種“影響”為“幽靈作用”慨削。

假設我們的世界具有不由對其觀察而產生的物理上的真實屬性，同時我們進一步假設物體可以相互分離理盆，使得在一個物體上發(fā)生的事情不能同時影響到其他物體。（為簡單起見猿规，我們稱這兩個假設分別為“實在性”和“可分性”。）某些可觀察量不可能大于另一些可觀察量蘸拔。貝爾定理的這個實驗上可驗證的結論成為“貝爾不等式”环葵，它在任何具有實在性和可分性的世界里都是真實的调窍。

在我們稱之為“合理”地世界中张遭，物體具有物理上真實的屬性。物體是可分的菊卷，它們只能借助物理力而彼此作用，這種作用的傳遞速度不可能超過光速歉甚。

實驗完成后扑眉，貝爾不等式遭到破壞纸泄。實在性和可分性假設在我們的現實世界力產生了錯誤的預言。我們的世界不是既有實在性又滿足可分性聘裁。在這個意義上說，我們這個世界是“不合理”的世界咧虎。

在實際的貝爾定理實驗中，愛因斯坦的“隱變量”和玻爾的“影響”的結果是不同的。

貝爾不等式可以表述為：轉過2β角造成的失配率不可能大于轉過β角所造成的失賠率的2倍捌显。

遭到破壞的是貝爾不等式。而貝爾定理扶歪，即從實在性和可分性假設給出的對貝爾不等式的推導，是一個數學證明妹萨，不受實驗檢驗的制約炫欺。

這種物理實在地定義帶有哲學意味。然而品洛，這種定義卻被大多數物理學家不加言明的接受下來。因此桥状，我們只能剔除我們的現實世界中的可分性。

我們的現實世界不具有可分性這一點現在已經被普遍接受了转晰，雖然這顯得神秘士飒。原則上，任何帶有相互作用的客體永遠是糾纏在一起的变汪，因此，發(fā)生在一個物體上的事情一定會影響到另一個实胸。量子理論則將這種連通性延伸到整個宇宙。

由于真正的宏觀物體幾乎是不可能是孤立的庐完。因此它們很快就會與其環(huán)境中的一切事物形成糾纏。折中復雜的糾纏效應一般是檢測不到的淆党。

歸納推理有效性的唯一論據就是假設了待確立的結論讶凉，而這從邏輯上說是無效的。然而懂讯，所有的科學都是建立在歸納基礎上的。我們都假設了我們具有自由意志褐望。

人們可以通過下述做法來逃避量子謎團：認為甚至對那些事實上沒做的實驗進行考慮都是沒意義的，同時宣稱我們可以做這些實驗的這種感知也是毫無意義的实蔽。意味著存在一個完全確定和預先設定的世界谨读，一個在其中我們想象的自由選擇被編程為與外部物理狀況同步的世界。

世界的表現分離的各部分之間可能是串通一氣糾纏在一起的漆腌，我們表現出的自由意志也將與它們糾纏在一起。

在與玻爾的爭論中塑径，愛因斯坦在所有的細節(jié)上錯了填具。不過，再物理學哲學方面劳景，在關于所有事實的本質方面，以及我們正在做和應該做得等方面闷串，愛因斯坦絕對令人欽佩……毫無疑問筋量，在我看來烹吵，一個人應如何思考物理學問題，他是典范锈津。

十四凉蜂、實驗形而上學

實驗表明，不存在什么未來的理論可以將我們的現實世界解釋成一種“合理”的世界窿吩。未來任何正確的理論都必須能夠說明這樣一種世界：描述對象不具有與對其“觀察”相分離的獨立屬性。原則上蛉顽，這種判斷適用于所有對象先较。那是不是也包括我們自身呢悼粮？

宏觀結果

1997年，麻省理工學院的研究人員把一叢數百萬鈉原子置于低溫條件下扣猫，形成一種成為玻色—愛因斯坦凝聚體的量子態(tài)。

2009年癌幕，加州大學圣巴巴拉分校的物理學家演示了由兩個大到肉眼足以分辨的物體之間形成的量子糾纏昧穿。

最大的分子有430個原子。這個新紀錄將單個對象同時置于兩個地方时鸵。此外，該分子有幾百攝氏度的內部溫度初坠，這表明彭雾，位置波函數不一定要通過與內部熱運動的耦合來實現退相干。他們將這種分子稱為“迄今為止實現的最胖的薛定諤貓”薯酝。

宏觀方案

鏡子的量子疊加

薛定諤的鼓

生物學中的量子現象爽柒？

葉片必須處于極低的溫度下抄囚，方可使振動的原子不打擾疊加態(tài)，這是多原子對象顯現量子效應所需的一個必要條件穴亏。

科學家們提出重挑，將活性生物體置于量子疊加態(tài)，即同時處于兩個地方谬哀。

光合作用過程中。從經典物理的角度看史煎，電子通過隨機躍遷的方式能找到各自向光合系統(tǒng)傳輸的路徑。但這種機制所顯示出的高效率表明氢橙，電子的概率波能夠同時取樣許多路徑并坍縮到最佳路徑恬偷。

量子相干效應：即疊加和糾纏。

超越傳統(tǒng)智慧

從使用角度看袍患，在與宏觀物體發(fā)生相互作用后，任何糾纏都將徹底消退滞欠。

然而最近的研究表明孕暇，糾纏持續(xù)的時間要比傳統(tǒng)計算給出的更持久。

復雜的糾纏本質上變成沒有糾纏妖滔。