另一些人，却恰恰相反——他们做任何事，都是为了纠结。

　　下面要说的，就是另一些人的故事。

　　学历最高的运动员

　　1908年夏天。

　　丹麦，哥本哈根。

　　一名足球运动员正在思考自己的前程。

　　23岁，是时候做个决定了。

　　比自己小两岁的弟弟，已经成为国奥队的中场核心。在刚刚结束的伦敦奥运会上，哈那德率丹麦队17比1血洗法国队、斩获银牌、创造“丹麦童话”，一夜之间成为家喻户晓的球星。

　　而我，作为丹麦最强俱乐部——哥本哈根AB队的主力门将，居然从未入选国家队，这简直是一种耻辱。

　　国家队大名单里怎能没有我?

　　教练说我什么都好，唯一的弱点是喜欢思考人生。

　　上次和德国米特韦达队踢友谊赛，对手竟敢趁我在门框上写数学公式的时候，用一脚远射偷袭，打断我的思路!

　　最后一刻不还是被我的闪电扑救解围?

　　要是后卫早点上去堵枪眼，那场踢完就可以交作业了。

　　成为世界最伟大的门将，还是成为世界最伟大的物理学家，这是一个问题。

　　我需要纠结一下。

　　不着急，纠结一下

　　这根门柱靠着真舒服……

　　上篇我们讲到(戳上篇真的可以看上一篇哦)，100多年前，为了搞清光子究竟是波还是粒子，科学家们被一个貌似简单的“双缝干涉”实验弄到集体精分。

　　这个实验明白无误地说明，光子既可以是波，也可以是粒子。

　　至于它到底是什么，取决于你的观测姿势。

　　装摄像头观测光子的位置，它就变成粒子;不装摄像头，它就是波!

　　我们曾经天真地以为，无论用什么样的姿势看电视直播，都不可能影响球赛结果。可是在微观世界中，这个天经地义的常识好像并不成立。

　　这就是那么多高智商理工男懵逼的原因。

　　但是在玻尔看来，将宏观世界的经验常识套用到微观世界的科学研究上，纯属自寻烦恼。

　　通过常识，我们可以理解一个光滑小球的物理属性;但是凭什么断定，组成这个小球的万亿亿亿个原子，也一定有着和小球完全相同的属性?

　　凭什么在微观世界中，原子、电子、光子，一定要遵循和宏观世界同样的物理法则?

　　一般人纠结的问题无非是：量子世界的物理法则为什么这么奇怪啊啊啊……

　　量子的世界，你不懂

　　只有天才，能够直截了当问出关键问题：

　　这些法则是什么?

　　严格来说，量子理论是一群人、而不是一个人创立的。但是如果一定要选出一个“量子力学代言人”的话，我觉得非玻尔莫属。

　　因为当别人纠结的时候，他第一个想通了。

　　通过前面那些烧脑的实验，玻尔总结了量子世界的三大基本原则：

　　1.态叠加原理

　　在量子世界，一切事物可以同时处于不同的状态(叠加态)，各种可能性并存。

　　比如在双缝干涉实验中，一个光子可以同时处在左缝和右缝。

　　这种人类无法想象的叠加态，才是最普通不过的本质形态;而在我们看来“正常”的非黑即白，才是一种特例。

　　2.测不准原理

　　叠加态是不可能精确测量的。比如，精确测出了粒子的位置，但它的速度却永远测不准!

　　这并不是因为仪器精度不够高，其实，仪器再好都没用。这个不可能是被宇宙规律所禁锢的“不可能”，而非“有可能但目前做不到”。

　　3.观察者原理

　　虽然一切事物都是多种可能性的叠加，但是，我们永远看不到一个既左且右、又黑又白的量子物体。只要进行观测，必然看到一个确定无疑的结果。

　　至于到底看到哪个态则是随机的，其概率高低取决于叠加态中哪个态的成分居多。

　　这样一来，实验解释起来就轻松多啦：

　　“双缝干涉”实验的官方解释：

　　没装摄像头：光子在未观测的情况下处于“多种可能性并存”的叠加态，以50%的概率同时通过了左缝和右缝，形成干涉条纹;

　　装上摄像头：光子被观测后只能处于一个态，不能神奇地同时穿双缝啦，所以干涉条纹就消失了。

　　这就是目前量子力学教科书上的正统理论：哥本哈根解释。

　　终于，一切都有了答案。

　　吗?

　　因为完美解释了双缝干涉等灵异现象，玻尔一夜成名四面树敌。小伙伴们纷纷表示：这个理论不仅反直觉反人类，而且bug点很多!

　　四面树敌的下场

　　比如，没有观测时，光子是混沌中的叠加态;观测的一瞬间，光子就变成了单一的确定态。请问两种态是怎样无缝切换的?

　　按照玻尔的说法，观测的一瞬间，光子就随机蜕变成多种可能中的一种，还把这个过程取名叫“塌缩”。具体怎么个塌法，玻尔自己也说不清。

　　再比如，既然触发“塌缩”的前提是“观测”，那么谁能够成为合格的观察者呢?

　　科学家?人类?一切生命体?还是包括人工智能在内的任何智慧形态?

　　众说纷纭之际，给玻尔带来致命一击的，是一只喵。

　　薛定谔的喵

　　10年前，正是薛老师，亲手写下了量子波动方程，与矩阵力学、路径积分一起，被后人并称为量子力学的三大基石。

　　10年后的1935年，对“哥本哈根解释”的群起而攻之，薛老师打响了第一炮。

　　宿命。

　　当时，几乎所有人觉得“叠加态”是个纯属YY的玩意，却没人能真正驳倒玻尔和他的哥本哈根学派。

　　因为，“态叠加”、“测不准”、“观察者”，无论这三大原理违和感多么强，都被玻尔视作量子世界不可挑战的公理。

　　所谓公理，就像“两点之间有且只有一条直线”，或者牛顿力学三定律一样，是无法、也无需证明的宇宙基本大法。

　　在玻尔看来，物理学家的任务是透过现象找规律，而不是去质问上帝：“你为什么要把宇宙设计成酱紫?”

　　而且，凭什么微观世界的宇宙法则，一定要和宏观世界的生活经验相符呢?

　　无懈可击的玻尔之盾，也只有金枪不倒的薛定谔之矛能够与之一战。

　　“薛定谔的猫”，就是薛老师用来挑战玻尔的头脑实验。

　　以下实验纯属想象+推理，没有任何无辜的喵因此被害

　　把一只猫关在封闭的箱子里。

　　和猫同处一室的还有个自动化装置，内含一个放射性原子：

　　如果原子核衰变，就会激发α射线->射线触发开关->开关启动锤子->锤子落下->打破毒药瓶，于是猫当场毙命。

　　在这个邪恶的连环机关中，猫的死活直接取决于原子是否衰变;然而，具体什么时候衰变是无法精确预测的随机事件。只要不打开盒子看，我们永远没法确定，猫此时此刻到底是死是活。

　　刑具准备完毕，现在，薛老师对玻尔的拷问开始：

　　1、原子啊、衰变啊、射线啊，这些都属于你们整天研究的“微观世界”，自然得符合量子三大定律，没错吧?

　　2、按照玻尔你自己的说法，在没打开盒子观测之前，这个原子处于“衰变”+“没衰变”的叠加态，没错吧?

　　3、既然猫的死活取决于原子是否衰变，而原子又处于“衰/不衰”的叠加态，那是不是意味着，猫也处在“死/没死”的叠加态?

　　原子衰变 = 死猫

　　原子没衰变 = 活猫

　　叠加态原子 = 叠加态的猫

　　所以，按照哥本哈根解释，箱中之猫是不死不活、又死又活的混沌之猫，直到开箱那一刻才瞬间“塌缩”成一只死猫或者活猫?

　　ALIVE还是DEAD，这是个问题

　　薛老师的逻辑，其实就是反证法：以子之矛，攻子之盾。我先假装你是完全正确的，然后顺着你的说法推理啊推理，直到推出一个荒谬透顶的结论——

　　那只能说明你从一开始就错了!

　　薛老师好厉害，收了我吧

　　至于为什么要放进一只猫，这又是薛老师的高明之处。

　　以前大家研究原子、光子，总觉得那是与日常完全不同的另一个世界;无论量子多么诡异，我们总可以安慰自己说：微观世界的规律，不一定适用于宏观物体。

　　科学家们做完精分的实验，就能回归老婆孩子热炕头的正常生活。

　　现在，薛老师把微观的粒子和宏观的猫绑在一起，要么你承认叠加态什么的都是YY，要么你承认猫是不死不活的叠加态——别纠结，二选一。

　　连三岁小孩都知道，如果打开箱子看到一只死猫，那说明猫早就死了，而不是开箱的瞬间才死的——只不过它被毒死的时候，你装作没听到惨叫声而已。

　　别跑啊，玻尔，还有几句话咱好好唠唠。

　　你的理论告诉我们，猫在被观测前是不死不活的;那么，如果把你关进一个密室，你不也变成不死不活了吗?

　　或者，在密室中的你看来，全世界的人都是不死不活的僵尸态?还是说，地球和太阳是否存在，都变成不确定的了?

　　薛老师的猫，本意是想让玻尔下不了台;万万没想到，结果却引发了唯心、唯物主义的大辩论。

　　哲学家们突然发现，终于有机会以砖家的身份，来对科学界说三道四了。

　　我思故我在

　　400年前，一个法国大叔的思考，奠定了唯心主义哲学的核心思想。

　　假设世间一切都是幻觉。所谓人生，也许只是我们的大脑在黑客帝国的AI里做的一个梦，说不定身体正插满管子泡在培养皿中。

　　那么问题来了：如果一切都可能是幻觉，那么，还有没有绝对不是幻觉的东西呢?

　　有。

　　唯一不可能是幻觉的，只有“我们正在YY世界是不是幻觉”这件事。

　　我在思考，至少说明我还是个东西。

　　其实，唯心主义并不是“我想要什么存在它就存在”，而是“只有我的意识(心)无可置疑，世界却可能是幻觉”。

　　所以，如果你认真看那些唯心主义哲学大师的著作，会发现非但不扯蛋，反而逻辑严密得令人发指。

　　而唯物主义者的观点则是“我在故我思”：

　　世界肯定不是幻觉，不过每个人都把自己版本的幻觉当作客观世界的真相。但是，只要我们在马列主义***思想***理论的伟大指引下，持续发展先进生产力，终有一天可以破除幻觉逼近真相的。

　　到底哪一个世界观才对呢?

　　由于唯物主义者无法证明这个世界一定不可能是黑客帝国，而唯心主义者也拿不出这个世界一定就是黑客帝国的确凿证据，所以谁也无法说服对方。

　　直到唯心主义者们听说了量子力学。

　　你造吗?

　　主张“心外无物”的明代哲学家王阳明，早在500年前就发明了量子力学!

　　王大师的另一句名言“知行合一”启发了400年后的一位粉丝：陶行知

　　王阳明与友人同游南镇，友人问曰：

　　“天下无心外之物，如此花树，在深山中自开自落，于我心亦何相关?”

　　先生答曰：

　　“你未看此花时，此花与汝心同归于寂，你来看此花时，则此花颜色一时明白起来，便知此花不在你的心外。”

　　唯心所现，唯识所变。未看此花时，花的存在是不确定的叠加态;起心动念的一刹，花才会从不确定态塌缩为确定态，你观察的世界因此呈现。

　　意识与物质互为因果，无法割裂。量子力学的“观测导致塌缩”，就是唯心主义的铁证!

　　所以，在某个神奇的东方国度，在某个特殊的历史时期，谁要是胆敢研究量子力学，后果很严重。

　　摘自《三体》，情节纯属刘慈欣虚构;如有雷同，绝非巧合

　　然而，很多人至今都不知道，“意识决定观测结果”这个名声在外的量子黑科技，其实是道听途说导致的误会。

　　回到双缝干涉实验，如果科学家故意不观测实验结果，而是用机器自动记录;去掉人类的“意识”干扰，是不是量子态就不会塌缩了?

　　再比如，做实验时突然飞过一只苍蝇，在它的N只复眼注视下，光子的叠加态会因此而塌缩吗?(你以为苍蝇就没有意识吗?)

　　结果，根本没有任何影响!

　　屏幕结果是代表波动的斑马线还是代表粒子的两道杠，只与实验设备的设置有关，和谁来观测、是否观测无关。只要实验中双缝全开，哪怕有一亿双眼睛盯着，看见的仍然是未塌缩的叠加态光子产生的干涉条纹。

　　现在看来，比玻尔那句毁人不倦的“观察导致塌缩”更准确的表述是：

　　只要微观粒子处于“可能被精确测量”的环境下，它就会自动塌缩，并不需要等待“观察者”就位。

　　所以归根到底，量子实验仍然是不以主观意志为转移的。只不过，我们无法精确测量，只能用概率分布来计算这个客观世界。

　　硬报纸小编可以自豪地告诉你：我从来也没信过黑客帝国之类的唯心主义鬼话!

　　如果世界真是个Matrix，我为什么不能像基努里维斯一样，上天入地、手挡子弹、单挑黑衣人军团，为什么我连用意念掰弯一把勺子都做不到?

　　你们说努哥有主角光环，那好，看看这个被努哥一巴掌拍死的叛徒，为什么每天在Matrix的壕饭店里戴着链子吃着法餐?

　　对于努哥、墨菲斯、崔妮蒂等一帮利用系统bug蓄意制造混乱的反**武装团伙，黑客帝国非但没有一个重启把他们统统和谐掉，反而还单独给他们开了一个叫“锡安”的副本，让这些欲求不满的Hardcore用户在壮烈的锡安保卫战中圆了自己的英雄梦。

　　这是什么精神?这就是用户体验至上的精神!

　　最令我震惊的是，像这样一款以用户为上帝的VR沉浸式网游，居然还是永久免费的!

　　不需要用户花钱拼装备却天天有福利，不需要码农加班改bug却从来不蓝屏，不需要投资人烧钱却持续运营了几百年——连服务器电费都不收，就能让全世界每个人躺着玩一辈子，临了捐赠遗体发个电就算两清了?!

　　良心之作啊!

　　那么，对于每天在现实生活中苦逼的你我来说，有谁享受过这种体验吗?

　　这就是为什么，我至今都是一只

　　眼见为实

　　薛定谔猫真的存在吗?

　　一开始，包括薛老师和玻尔本人在内，没有人相信世界上真会有不死不活、既死又活的猫。

　　可是不久之后，科学家们惊恐地发现，这件看似显然的事，居然没法证伪(证明猫不是叠加态)。

　　我，还能以不死不活的姿势存在?

　　按理说，猫到底是不是叠加态，做个实验不就明白了?可惜，这个实验至今做不出来——毕竟，我们没法让猫产生干涉条纹啊!

　　证伪不行，证实的方法倒是有一个：把这只猫造出来。

　　令人细思恐极的是，我们已经做到了。

　　1996年，美国人梦露(男的)用单个铍离子制成 “薛定谔猫态”并拍下了快照，发现铍离子在第一个位置处于自旋向上的状态，而同时又在第二个位置自旋向下，而这两个状态相距80纳米之遥!

　　这是人类有史以来第一次，亲眼“看”到活生生的量子叠加现象。

　　不过，这毕竟只是单个离子，和猫相比还差了十万八千里啊!

　　2004年，潘建伟团队首次实现了多光子的薛定谔猫态。虽然这只猫的身材依旧苗条——浑身上下只有5个光子，但还是令玻尔的信徒信心大增。

　　潘建伟(图片中间)的团队

　　这说明，从单个微观粒子到严格意义上的薛猫(宏观量子叠加态)，也许只是量变而非质变。它被亲切地称为：薛定谔的小猫。

　　如果继续增加粒子数量，是不是能把小喵慢慢喂肥成大喵呢?

　　然而现实很残酷：目前薛猫的最高纪录，仍然是潘建伟2012年实现的8光子叠加态。为了增加区区3个光子，用了整整8年时间。

　　可想而知，要让猫身上亿亿亿亿个原子同时处于量子叠加态，绝非易事。

　　在乐观者看来，这不过是暂时的技术困难，假以时日迟早会攻克;但也有人认为，量子世界与宏观世界之间存在着一道天然的结界，像猫一样大的宏观叠加态，也许是这个宇宙明令禁止的。

　　有朝一日，能不能造出一只眼见为实的大喵?

　　至少现在，我们还不知道。

　　但是我们已经知道：即使是小喵，也蕴含着无比惊人的能量。

　　正是这些几个光子组成的

　　量子纠缠态

　　开启了宇宙的洪荒之力

　　敬请期待：

　　硬报纸解密量子卫星

　　三部曲之