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即使擺脫了愛因斯坦，量子論也沒有多少輕鬆。關於測量的難題總是困擾著多數物理學家，只不過他們通常樂得不去想它。不管它有多奇怪，太陽還是每天升起，不是嗎？週末仍然有聯賽，那個足球還是硬梆梆的。你的工資不會因為不確定性而有奇妙的增長。考試交白卷而依然拿到學分的機會仍舊是沒有的。你化成一團概率波直接穿過牆壁而走到房子外面，怎麼說呢，不是完全不可能的，但機會是如此之低，以致你數盡了恒河沙，輪迴了億萬世，宇宙入滅而又涅槃了無數回，還是難得見到這種景象。

確實是這樣，電子是個幽靈就讓它去好了。只要我們日常所見的那個世界實實在在，這也就不會增添樂觀的世人太多的煩惱。可是薛定諤不這麼想，如果世界是建立在幽靈的基礎上，誰說世界本身不就是個幽靈呢？量子論玩的這種瞞天過海的把戲，是別想逃過他的眼睛的。

EPR出臺的時候，薛定諤大為高興，稱讚愛因斯坦「抓住了量子論的小辮子。」受此啟發，他在1935年也發表了一篇論文，題為”量子力學的現狀”(Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik)，文中的口氣非常諷刺。總而言之，是和哥本哈根派誓不兩立的了。

在論文的第5節，薛定諤描述了那個常被視為惡夢的貓實驗。好，哥本哈根派說，沒有測量之前，一個粒子的狀態模糊不清，處於各種可能性的混合疊加，是吧？比如一個放射性原子，它何時衰變是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變/不衰變的疊加狀態中，只有確實地測量了，它才隨機選擇一種狀態而出現。

好得很，那麼讓我們把這個原子放在一個不透明的箱子中讓它保持這種疊加狀態。現在薛定諤想像了一種結構巧妙的精密裝置，每當原子衰變而放出一個中子，它就激發一連串連鎖反應，最終結果是打破箱子裡的一個毒氣瓶，而同時在箱子裡的還有一隻可憐的貓。事情很明顯：如果原子衰變了，那麼毒氣瓶就被打破，貓就被毒死。要是原子沒有衰變，那麼貓就好好地活著。

自然的推論：當它們都被鎖在箱子裡時，因為我們沒有觀察，所以那個原子處在衰變/不衰變的疊加狀態。因為原子的狀態不確定，所以貓的狀態也不確定，只有當我們打開箱子察看，事情才最終定論：要麼貓四腳朝天躺在箱子裡死掉了，要麼它活蹦亂跳地「喵嗚」直叫。問題是，當我們沒有打開箱子之前，這只貓處在什麼狀態？似乎唯一的可能就是，它和我們的原子一樣處在疊加態，這只貓當時陷於一種死/活的混合。

現在就不光光是原子是否幽靈的問題了，現在貓也變成了幽靈。一隻貓同時又是死的又是活的？它處在不死不活的疊加態？這未免和常識太過衝突，同時在生物學角度來講也是奇談怪論。如果打開箱子出來一隻活貓，那麼要是它能說話，它會不會描述那種死/活疊加的奇異感受？恐怕不太可能。

薛定諤的實驗把量子效應放大到了我們的日常世界，現在量子的奇特性質牽涉到我們的日常生活了，牽涉到我們心愛的寵物貓究竟是死還是活的問題。這個實驗雖然簡單，卻比EPR要辛辣許多，這一次紮得哥本哈根派夠疼的。他們不得不退一步以咽下這杯苦酒：是的，當我們沒有觀察的時候，那只貓的確是又死又活的。

不僅僅是貓，一切的一切，當我們不去觀察的時候，都是處在不確定的疊加狀態的，因為世間萬物也都是由服從不確定性原理的原子組成，所以一切都不能免俗。量子派後來有一個被哄傳得很廣的論調說：「當我們不觀察時，月亮是不存在的」。這稍稍偏離了本意，準確來說，因為月亮也是由不確定的粒子組成的，所以如果我們轉過頭不去看月亮，那一大堆粒子就開始按照波函數彌散開去。於是乎，月亮的邊緣開始顯得模糊而不確定，它逐漸「融化」，變成概率波擴散到周圍的空間裡去。當然這麼大一個月亮完全融化成空間中的概率是需要很長很長時間的，不過問題的實質是：要是不觀察月亮，它就從確定的狀態變成無數不確定的疊加。不觀察它時，一個確定的，客觀的月亮是不存在的。但只要一回頭，一輪明月便又高懸空中，似乎什麼事也沒發生過一樣。

不能不承認，這聽起來很有強烈的主觀唯心論的味道。雖然它其實和我們通常理解的那種哲學理論有一定區別，不過講到這裡，許多人大概都會自然而然地想起貝克萊(George Berkeley)主教的那句名言：「存在就是被感知」(拉丁文：Esse Est Percipi)。這句話要是稍微改一改講成「存在就是被測量」，那就和哥本哈根派的意思差不離了。貝克萊在哲學史上的地位無疑是重要的，但人們通常樂於批判他，我們的哥本哈根派是否比他走得更遠呢？好歹貝克萊還認為事物是連續客觀地存在的，因為總有「上帝」在不停地看著一切。而量子論？「陛下，我不需要上帝這個假設」。

與貝克萊互相輝映的東方代表大概要算王陽明。他在”傳習錄‧下”中也說過一句有名的話：「你未看此花時，此花與汝同歸於寂；你來看此花時，則此花顏色一時明白起來...」如果王陽明懂量子論，他多半會說：「你未觀測此花時，此花並未實在地存在，按波函數而歸於寂；你來觀測此花時，則此花波函數發生坍縮，它的顏色一時變成明白的實在...」測量即是理，測量外無理。

當然，我們無意把這篇史話變成純粹的乏味的哲學探討，經驗往往表明，這類空洞的議論最終會變成毫無意義，讓人昏昏欲睡的雞肋文字。我們還是回到具體的問題上來，當我們不去觀察箱子內的情況的時候，那只貓真的「又是活的又是死的」？

這的確是一個讓人尷尬和難以想像的問題。霍金曾說過：「當我聽說薛定諤的貓的時候，我就跑去拿槍。」薛定諤本人在論文裡把它描述成一個「惡魔般的裝置」(diabolische，英文diabolical，玩Diablo的人大概能更好地理解它的意思)。我們已經見識到了量子論那種種令人驚異甚至瞠目結舌的古怪性質，但那只是在我們根本不熟悉也沒有太大興趣瞭解的微觀世界而已，可現在它突然要開始影響我們周圍的一切了？一個人或許能接受電子處在疊加狀態的事實，但一旦談論起宏觀的事物比如我們的貓也處在某種「疊加」狀態，任誰都要感到一點畏首畏尾。不過，對於這個問題，我們現在已經知道許多，特別是近十年來有著許多傑出的實驗來證實它的一些奇特的性質。但我們還是按著我們史話的步伐，一步步地來探究這個饒有趣味的話題，還是從哥本哈根解釋說起吧。

貓處於死/活的疊加態？人們無法接受這一點，最關鍵的地方就在於：經驗告訴我們這種奇異的二重狀態似乎是不太可能被一個宏觀的生物，比如貓或者我們自己，所感受到的。還是那句話：如果貓能說話，它會描述這種二象性的感覺嗎？如果它僥倖倖存，它會不會說：「是的，我當時變成了一縷概率波，我感到自己彌漫在空間裡，一半已經死去了，而另一半還活著。這真是令人飄飄然的感覺，你也來試試看？」這恐怕沒人相信。

好，我們退一步，貓不會說話，那麼我們把一個會說話的人放入箱子裡面去。當然，這聽起來有點殘忍，似乎是納粹的毒氣集中營，不過我們只是在想像中進行而已。這個人如果能生還，他會那樣說嗎？顯然不會，他肯定無比堅定地宣稱，自己從頭到尾都活得好好的，根本沒有什麼半生半死的狀態出現。可是，這次不同了，因為他自己已經是一個觀察者了啊！他在箱子裡不斷觀察自己的狀態，從而不停地觸動自己的波函數坍縮，我們把一個觀測者放進了箱子裡！

可是，奇怪，為什麼我們對貓就不能這樣說呢？貓也在不停觀察著自己啊。貓和人有什麼不同呢？難道區別就在於一個可以出來憤怒地反駁量子論的論調，一個只能「喵喵」叫嗎？令我們吃驚的是，這的確可能是至關重要的分別！人可以感覺到自己的存活，而貓不能，換句話說，人有能力「測量」自己活著與否，而貓不能！人有一樣貓所沒有的東西，那就是「意識」！因此，人能夠測量自己的波函數使其坍縮，而貓無能為力，只能停留在死/活疊加任其發展的波函數中。

意識！這個字眼出現在物理學中真是難以想像。如果它還出自一位諾貝爾物理學獎得主之口，是不是令人暈眩不已？難道，這世界真的已經改變了麼？

半死半活的「薛定諤的貓」是科學史上著名的怪異形象之一，和它同列名人堂的也許還有芝諾的那只永遠追不上的烏龜，拉普拉斯的那位無所不知從而預言一切的老智者，麥克斯韋的那個機智地控制出入口，以致快慢分子逐漸分離，系統熵為之倒流的妖精，被相對論搞得頭昏腦脹，分不清誰是哥哥誰是弟弟的那對雙生子，等等等等。薛定諤的貓在大眾中也十分受歡迎，常常出現在劇本，漫畫和音樂中，雖然比不上同胞Garfield或者Tom，也算是有點人氣。有意思的是，它常常和「巴甫洛夫的狗」作為搭檔一唱一和出現。它最長臉的一次大概是被「恐懼之淚」(Tears for Fears)，這個在80年代紅極一時的樂隊作為一首歌的標題演唱，雖然歌詞是「薛定諤的貓死在了這個世界」。

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飯後閒話：海森堡和德國原子彈計畫(五)

“哥本哈根”一劇於1998年5月21日於倫敦皇家劇院首演，隨後進軍法國和百老匯，引起轟動，囊括了包括英國標準晚報獎(Evening Standard)，法國莫里哀戲劇獎和美國東尼獎等一系列殊榮。劇本描寫玻爾和夫人瑪格麗特，還有海森堡三人在死後重聚在某個時空，不斷地回首前塵往世，追尋1941年會面的前因後果。時空維度的錯亂，從各個角度對前生的探尋，簡潔卻富予深意的對話，平淡到極點的佈景，把氣氛塑造得迷離惝恍，如夢如幻，從戲劇角度說極其出色，得到好評如潮。後來PBS又把它改編成電視劇播出，獲得的成功是巨大的。

但Thomas Powers”海森堡的戰爭”一書的命運卻大相徑庭。甚至早在”哥”劇大紅大紫之前，它便開始被許多歷史學家所批評，一時間在各種學術期刊上幾乎成為眾矢之的。因為對Farm Hall Transcript稍加深入的研究很快就表明事實完全和Powers說的不一樣。海森堡的主要傳記作者Cassidy在為Nature雜誌寫的書評裡說：「...該作者在研究中過於膚淺，對材料的處理又過於帶有偏見，以致於他的精心論證一點也不令人信服。(Nature V363)」而Science雜誌的評論則說：「這本書，就像鈾的臨界品質一樣，需要特別小心地對待。(Science V259)」紐約大學的Paul Forman在”美國歷史評論”雜誌上說：「(這本書)更適合做一本小說，而不是學術著作。」他統計說在英美的評論者中，大約3/5的人完全不相信Powers的話，1/5的人認為他不那麼具有說服力，只有1/5傾向於贊同他的說法。

而在1998年出版的”海森堡與納粹原子彈計畫”一書中，歷史學家Paul Rose大約是過於義憤填膺，用了許多在學者中少見的尖刻詞語來評價Powers的這本書，諸如「徹頭徹尾虛假的(entirely bogus)」、『幻想(fantasy)「、」學術上的災難(scholarly disaster)「、」臃腫的(elephantine)「...等等。

OK，不管人們怎麼說，我們還是回過頭來看看海森堡宣稱的一切。首先非常明顯可以感受到的就是他對於德國物理學的一種極其的自負，這種態度是如此明顯，以致後來一位德國教授評論時都說：「我真不敢相信他們竟能有如此傲慢的態度。」海森堡大約是死也不肯承認德國人在理論上「技不如人」的了，他說直到1942年雙方的進展還「基本相當」，這本身就很奇怪。盟國方面在1942年已經對原子彈的製造有了非常清楚的概念，他們明確地知道正確的臨界品質參數，他們已經做了大量的實驗得到了充分的相關資料。到了1942年12月，費米已經在芝加哥大學的網球場房裡建成了世界上第一個可控反應堆，而德國直到戰爭結束也只在這方面得到了有限的進展。一旦萬事具備，曼哈頓計畫啟動，在盟國方面整個工程就可以順利地上馬進行，而德國方面顯然不具備這樣的能力。

海森堡的這種驕傲心理是明顯的，當然這不是什麼壞事，但似乎能夠使我們更好地揣摩他的心理。當廣島的消息傳來，眾人都陷入震驚。沒心計的哈恩對海森堡說：「你只是一個二流人物，不如捲舖蓋回家吧。」而且...前後說了兩次。海森堡要是可以容忍「二流」，那也不是海森堡了。

早在1938年，海森堡因為不肯放棄教授所謂「猶太物理學」而被黨衛軍報紙稱為「白猶太人」，他馬上通過私人關係找到希姆萊要求澄清，甚至做好了離國的準備。海森堡對索末菲說：「你知道離開德國對我來說是痛苦的事情，不是萬不得已我不會這樣做。但是，我也沒有興趣在這裡做一個二等公民。」海森堡對個人榮譽還是很看重的。

但是，一流的海森堡卻在計算中犯了一個末流，甚至不入流的錯誤，直接導致了德國對臨界品質的誇大估計。這個低級錯誤實在令人吃驚，至今無法理解為何如此，或許，一些偶然的事件真的能夠改變歷史吧？

上帝擲骰子嗎-量子物理史話(曹天元)

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