薛定谔的猫有救了?爱因斯坦:看,我就说上帝不掷骰子吧~
在量子力学领域有一个非常非常著名的悖论,那就是薛定谔的猫。
所谓薛定谔的猫,指的是一个密闭盒子里有一只猫。这个盒子的开口连接着一个机关,当开口被打开的时候会出发装置。机关里有一个放射性原子,它可能衰变也可能不衰变,不衰变则已,衰变就会触发机关释放肚脐,导致这只猫死掉。所以,当一个人打开盒子的时候,既有可能看到活的猫,也可能看到死的猫。打开盒子之前,这只猫既是死的又是活的。
这个悖论,听起来虽然有点荒谬,它实际上是把一个微观的事情“转换”成了一种宏观的现象。但是却反应了量子力学的一大特点——不确定性。
和宏观世界不同,量子世界是一个非常奇妙的世界。通常我们说,一个人在什么位置,就是在什么位置。可是,在量子领域,一个粒子可能既在这里,又在那里。
对于这个理论,别说我们了,连最伟大的科学家爱因斯坦都难以理解。他还说了一句家喻户晓的话:上帝不掷骰子。也就是说,上帝(或者说自然科学)不允许事情完全随机发生(这是通常的说法,也有人认为爱因斯坦这句话被误解了,他能够接受量子世界的随机性)。
不过,最近耶鲁大学的一项研究表明:薛定谔的猫似乎还有救。
当一个人打开装着薛定谔猫的盒子的瞬间,就会发生量子跃迁。量子跃迁指的是量子状态的改变,薛定谔的猫是把微观的理论转换到宏观的一种事件,那么,量子跃迁就是打开盒子导致的机关被触发这个事件转换回微观变化。
根据以往的认知,量子跃迁(或者触发机关)是瞬间完成的事件。一旦触发机关,薛定谔的猫就会马上死掉。而新的研究表明,量子跃迁其实是一个非常非常快的过程,它不是完全不需要时间的。
耶鲁大学兹拉特科·米涅夫博士自创了一套超导电路双间接监测方法,可以非常有效地观测原子。利用这个方法,他终于发现了这个震惊世界的结论。他将量子跃迁的极其微弱的量子信号放大以便于观测。他发现,每当量子跃迁发生之前,他都能检测到光子的缺失。
这也就是说,当一个人打开装着薛定谔猫的盒子的瞬间,他可以利用一套特殊的装置来进行检测,从而判断自己有没有触发机关。一旦发现触发了机关,他可以利用非常先进的装置(当然也是比喻)把猫救出来,从而“逆转”猫被杀的过程。
这个发现可谓是惊世骇俗,它直接质疑了薛定谔、玻尔等老一辈量子力学大师。
不过,大家也不要过于夸大这个发现的“强大”,米涅夫本人也表示:在一定程度上来说,量子跃迁确实是可以预测的。但是,如果从长远来看,量子领域依然具有不确定性。
总之,这次发现依旧具有很大的意义,在人类研究量子领域的路上不可忽略。
同时,即使是大师,也未必永远正确。量子力学对于现在的我们来说是非常重要的理论,可是在未来的某一天,谁敢保证有些量子理论不会被推翻呢?人类的科学进步离不开质疑与研究,只有敢于质疑,才能够发现别人发现不了的新成果,人类也才能进步。