书名：寻找薛定谔的猫（量子物理的奇异世界）
作者：[英国]约翰·格里宾
书号：978-7-5443-5994-8
定价：32.00元
主编推荐：

这只不死不活的猫总是像噩梦一样让物理学家们不得安宁……
全面论述了量子理论的基本概念，并赋予那些无限复杂又伤脑筋的实验以生机，使我们可以毫不费力地把握现代量子力学之谜。
　　
名家推荐：
既有思想深度，路数又非常清晰。是非常难得的高级科普读物。完全读懂这两本书是不容易的，但却非常值得一读。
——中国科学院自然科学史研究所 方在庆
只要你有一点点耐心，你一定可以看懂。这两本书写得的确很好，是目前有关这一内容写得最好的书。我可以保证这一点。
——华中科大物理系教授 杨建邺

最近和薛定谔的猫纠缠上了，总是有意无意地看一些这样的书或者帖子，我承认，我很烦恼。

在量子物理之前，几乎所有的科学——无论是几何、力学、化学还是微积分，都是那么地令人信服，我们对其中的方程和公式总是深信不疑。

然而，量子物理却不是这样的。

对于斯蒂芬霍金来说，作为牛顿在剑桥卢卡逊教席的继承人、爱因斯坦之后的物理学界盟主，如果物理学上还有什么事件让他烦恼的话，那就是薛定谔的猫。“谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！”这是霍金在一次演讲中随口说出的。

薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验。实验是这样的：这只猫十分可怜，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。

《寻找薛定谔的猫》这本书以浅显易懂的语言告诉了我们一个真实存在但又充满不确定性的世界－－－量子物理，它让人着迷的同时又让我们充满了疑惑，本书全面论述了量子理论的基本概念，并赋予那些无限复杂又伤脑筋的实验以生机，使我们可以毫不费力地把握现代量子力学之谜。

第一次接触薛定谔这个名字的时候我甚至搞不清楚他是中国人还是外国人，而且对他的成名作薛定谔方程没有一点好感，甚至充满了不屑，因为我一直坚定地认为它除了把我弄的云里雾里之外是没有任何意义的，直到后来物理老师转说过波尔的一句话：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”顿时我就很肯定地认为我已经听懂了。再后来是大学里准备考研的那段时间里，薛定谔这个名字一次次地出现在我面前，这次我没有感到厌恶与困惑，不仅是因为我所考试的科目与量子物理无关，我发现数位科学家正是因为读了他的《生命是什么》从而转行生命科学并且数年后获得诺贝尔奖，甚至包括刚开始学文学的一位科学家。我开始对他产生了好奇，并且衍生出了兴趣，包括他所研究的领域。

波尔对量子理论的解释：“外在物质世界的存在不是自身独立的，而是无法摆脱地与我们对其的感知纠缠在一起的。”据此，我们似乎可以确信，在我们熟睡的时候，世界是停滞不前的，甚至是不存在的，因为整个系统因为缺失了我们的意识而混沌无序。只有当我们醒来睁开眼睛的那一刻，薛定谔方程崩溃，所有的无序与虚无都会终结，一切回归到现实。

这不是一个哲学问题，更不是唯心主义。

那么，量子世界的薛定谔方程与我们的意识或者观察究竟有没有关系呢？究竟是不是我们的意识或者观察导致了薛定谔方程的崩溃呢？哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，我们只能计算它的半衰期和它的下一个半衰期，但是永远无法计算在何时衰变，这完全是概率性的。那么只要没有被观察，它便处于衰变／不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机的选择一种状态而出现。

为什么不选择一种仪器随时地观测这个原子或者这只猫的状态呢？冯诺伊曼敏锐地指出，我们用于测量目标的那些仪器本身也是由不确定的粒子所组成的，它们自己也拥有自己的波函数。当我们用仪器去“观测”的时候，这只会把仪器本身也卷入到这个模糊叠加态中间去。怎么说呢，假如我们想测量一个电子是通过了左边还是右边的狭缝，我们用一台仪器去测量，并用指针摇摆的方向来报告这一结果。但是，令人哭笑不得的是，因为这台仪器本身也有自己的波函数，如果我们不“观测”这台仪器本身，它的波函数便也陷入一种模糊的叠加态中！诺伊曼的数学模型显示，当仪器测量电子后，电子的波函数坍缩了不假，但左／右的叠加只是被转移到了仪器那里而已。现在是我们的仪器处于指针指向左还是右的叠加状态了！假如我们再用仪器B去测量那台仪器A，好，现在A的波函数又坍缩了，它的状态变成确定，可是B又陷入模糊不定中……总而言之，当我们用仪器去测量仪器，这整个链条的最后一台仪器总是处在不确定状态中，这叫做“无限后退”（infinite regression）。从另一个角度看，假如我们把用于测量的仪器也加入到整个系统中去，这个大系统的波函数从未彻底坍缩过！

可是，我们相当肯定的是，当我们看到了仪器报告的结果后，这个过程就结束了。我们自己不会处于什么荒诞的叠加态中去。当我们的大脑接受到测量的信息后，一切都结束了，波函数不再捣乱了。

难道说，人类意识的参与才是波函数坍缩的原因？只有当电子的随机选择结果被“意识到了”，它才真正地变为现实，从波函数中脱胎而出来到这个世界上。而只要它还没有“被意识到”，波函数便总是留在不确定的状态，只不过从一个地方不断地往最后一个测量仪器那里转移罢了。在诺伊曼看来，波函数可以看作希尔伯特空间中的一个矢量，而“坍缩”则是它在某个方向上的投影。然而是什么造成这种投影呢？难道是我们的自由意识？

换句话说，因为一台仪器无法“意识”到自己的指针是指向左还是指向右的，所以它必须陷入左／右的混合态中。一只猫无法“意识”到自己是活着还是死了，所以它可以陷于死／活的混合态中。但是，你和我可以“意识”到电子究竟是左还是右，我们是生还是死，所以到了我们这里波函数终于彻底坍缩了，世界终于变成现实，以免给我们的意识造成混乱。

回归到这只可怜的猫，薛定谔告诉我们，它时刻处于一种死与活的叠加状态，而且这种状态会一直持续到我们打开箱子观察它的那一瞬间，然后薛定谔方程坍缩，我们观察到这只猫要么死了要么活着，这都是没有问题的，问题在于，一只猫怎么可以处于一种死与活的叠加状态呢？我的理解是这只猫只是一个指示剂，它所指示的实际上是放射性原子的状态，在打开箱子之前，这只猫和放射性原子一样处于叠加状态。1996年5月，美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所（NIST）的Monroe等人用单个铍离子作成了“薛定谔的猫”并拍下了快照，发现铍离子在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，而同时又在第二个空间位置上处于自旋向下的状态，而这两个状态相距80纳米之遥——这在原子尺度上是一个巨大的距离。想象一下，同一个原子在同一个时刻却有着两种不同的状态！这样我们可以说箱子里的那只猫死了但又活着。但当我们去观测时，还是由于我们的意识，这两种状态会随机选择一种出现在我们眼前－－－因为我们实在难以接受这只猫既活着又死了，物理学上称此为“波函数的坍缩”。

但在我们观测之前，由于同一个原子处于两种不同的状态，所以我们也可以确信地说这只猫死了但还活着。这似乎很荒谬，也学可以用平行宇宙的观念来解释。

我们过往的历史、今天的宇宙，恰好法国剧作家博马舍提出的，“为什么是这些东西，而不是其他的呢？”为什么罗蜜欧与朱丽叶双双殉情，而不是走向离他们一步之遥的团圆喜剧呢？为此几位杰出的宇宙学家提出了一种十分勉强的“多宇宙”（也称平行宇宙）假设。这个假设简单说就是：一道寒光过后，碎成千片的镜子同时上演着千种版本的故事：牛顿被苹果砸中之后拍拍屁股回家吃饭了，而不是发现了万有引力定律。希特勒这个潦倒的青年考上了维也纳大学学美术，从此成为一名画家而非战争狂人。我们似乎也有理由相信历史的蝴蝶效应。

正是由于我们的意识让我们的世界变得确定而真实，到这里我终于可以打开那只黑箱子，抱出那只可怜的小猫了。