因着2022诺贝尔物理学奖的颁发,这几天量子力学在微信群里变得火热起来。
突然想起来,我曾经做过一个量子力学实验而不自知。
在我的车里,两个座位之间,前后两个储藏盒,中间是放水杯的地方。话说前面一个储藏盒里面有两个USB接口。上面是一个可以横向滑动有液压装置的盖。推一下,它就会自动缓缓地关闭。
事情源于我认为USB在盒子里面不够方便。就买了一个第三方配件。这个配件是一个2厘米宽的条,上面有四个USB接口,而下方则有线缆驳接到盒里的两个USB。也就是把USB引到外面来了。这个条放在盒上面的一端。当盒盖滑过来就会顶在这个条上。看上去天衣无缝。只是盖板少滑动了两厘米谁也不知道而已。
问题来了。盒里有一个灯。在没有加这个配件时,我可以看到,在盒盖快要关起来的时候里面的灯就自动灭了。一打开灯就亮了。显然盒盖的开关触发灯的开关。但究竟在什么位置触发,我不确定。
加了这个配件之后,我需要确定的是,当盒盖盖上后(比原先少盖2厘米)里面的灯是否熄灭。如果不灭,24小时地亮着,那未免太浪费电。于是我就试着推那个盖子,同时观察里面的灯。每当我推开盖子,哪怕是一条细缝,就能看到里面的灯亮着。手一松盖子就盖严了。问题是,盖严了后里面的灯还是亮着的吗?也许就是最后那一点距离触发灯的开关呢?这个很重要。因为我要决定是否继续使用这个第三方配件。
于是我想了一个办法。打开手机的录像功能,将手机放进盒里,然后将盒盖打开再关上,反复几次。然后取出手机看录像。
这回确认了,当盖子关上的时候,灯确实灭掉了。
这事与量子力学有什么关系呢?有关系呀!盒里面的灯是亮还是不亮,这不就是薛定谔的猫吗?
薛定谔的猫在被观察之前处于叠加态,也就是死和活的叠加。当人打开盒子观察的那一霎那,猫的叠加态坍塌了。要么死,要么活,展现在人的面前。
我这里盒子里的灯与薛定谔的猫又不太一样。我的“观察”不是直接的,而是通过手机录像间接地观察。这就带来一个更有趣的思考:灯的叠加态是什么时候坍塌的?是在手机记录的时候?还是在我回放手机视频的时候?
这个非常重要。他决定事物的状态是否真的与人的主观观察有关。如果是前者,也就是说在手机记录时灯的叠加态就坍塌了,那说明它根人的观察没关系。唯物论就可以继续存在下去。
一种合理的解释就是,灯的叠加态依然存在,因为没人直接去观测。而此时手机里记录的内容又处在叠加态,当你回放录像时它就坍塌了,因而你看到的视频只有一种情况,亮或不亮。
那么进一步的问题是,当手机里记录的处于叠加态的信息在被人回放的时候坍塌,是否同时造成盒子里的灯的叠加态坍塌?如若不是,那盒子里的灯的状态是什么时候坍塌的,为何坍塌?
如果我把视频拷贝一百份,分别给一百个人,那么它肯定是在首先打开视频那个人看的时候坍塌。那么另外九十九份是不是也同时坍塌成同样的结果?是不是可以说,这一百份记录原本是处于“纠缠态”的,它们在某一个成员被触发后同时坍塌成同一个状态。
是这样的吗?