我们可能永远无法找到“薛定谔的幽灵猫”

先说下基于“薛定谔的猫”这一思想实验得出的以下三个猜想的结论:

结论1:“薛定谔的猫”存在悖论的主要原因,可能是忽略了从微观到宏观的过度过程,思想实验本身可能就存在漏洞,所以才引出了常识上感觉不可思议的结果。

结论2:微观物质是不确定性的,没有时间和空间的属性特征或者时间和空间不稳定。从微观过度到宏观时,物质趋于确定状态,同时时间和空间趋于稳定。

结论3:微观世界的规律对于微观物质是适用的,但对宏观世界并不一定适用,所以平行世界的出发点可能也是有问题的。至少,我认为不论对微观世界还是宏观世界而言,科学都是可验证的,而不是一些现实中无法验证的纯理论。

如果以上结论是正确的,意味着在达到一定尺度的宏观世界中永远找不到“幽灵猫”。同时也意味着,微观世界并不是玄而又玄的东西。微观世界的物质也是一种物质,只不过他们拥有一些在宏观世界中难以见到的性质和规律而已,因为他们的很多性质和规律在从微观过度到宏观的过程中都已经被抹平了。此外,这也意味着我们可能需要进一步从微观的角度去思考时间和空间的意义。

再说说得出以上结论的过程。我不是物理专业的,并没有一个严格的论证过程,只是在网上看了“脑洞乌托邦”的一个视频后有些疑问和思考,所以想通过报道的方式让更多量子物理领域的专业人士知道我的疑惑,并希望通过这种方式寻求到更合理更科普的答案。至于我这里的结论的正确与否也需要物理专业的人去进行严格论证后才清楚。我这边得出结论的主要过程是根据思想实验中的疑问从而得到我的猜想。

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对于“薛定谔的猫”主要有以下疑问:

(1)我的理解是,薛定谔的猫这个思想实验将微观上的不确定性和宏观物体联系了起来,使得宏观上的物体也具有了不确定性。但我们的直观感觉是宏观物体不应该是不确定性的,所以这个结果就感觉非常矛盾。但这个思想实验成立的前提条件是,微观上的不确定性真的能产生宏观上的不确定性吗?我的答案偏向于“微观上的不确定性并不能产生宏观上的不确定性”。

(2)根据第一个问题进一步提问。思想实验中的触发毒气的开关是一个宏观上的具体动作,微观上多少物质的衰变才可以引发宏观上的具体动作呢?

(3)根据第二个问题可以再进一步提问。微观上的不确定性是不是要经过量的累积才可以达到宏观上的不确定性?还是说经过一定量的累积后,各个微观物质的不确定性会相互抵消,宏观上反而变得更确定了?当然,如果是通过检测单个原子的衰变后再通过计算机控制开关来触发毒气,这个过程并没涉及到量的积累。问题是,物质衰变与否是微观过程,确实有不确定性。但检测过程依然是一个宏观上的动作,当我们设置一套检测仪器后,就相当于已经在进行观测了,所以状态就已经确定了,而非还处于叠加态。相当于物质衰变和检测是两个过程,物质衰变可以有不确定性,但检测时就不一定还具有不确定性了。双缝实验中的屏幕也相当于是检测仪器,我们可以说实验中的粒子处于波动性和粒子性的叠加态,但不能说屏幕上的结果是多条杠和双杠的叠加态。这就相当于强行把微观上的不确定性延伸为了宏观上的不确定性。

(4)结合以上三个问题,于是我有了这样一个想法。薛定谔的猫这个思想实验,将微观上的不确定性等价成了宏观上的不确定性,这可能是和我们的常识之间存在矛盾的主要原因。希望专业人士能帮忙判断判断这个想法是否有问题,如果有问题希望能帮忙分析下主要问题出现在哪里。

(5)再举个视频中提到的双缝实验的例子来佐证上面的想法。实验中打开摄像头观察实验时,实际上光波和粒子之间会发生相互作用,这个相互作用使得实验出现了粒子的特性,于是只有双杠的结果。光波和粒子之间的相互作用都会使得实验趋于确定的粒子状态,所以我认为当大量物质存在时,微观物质的不确定性可能是相互抵消,从而使得宏观物体趋于确定的状态。

(6)如果平行宇宙的初衷是为了解释薛定谔的猫这一思想实验,不知出发点是否也是有问题的?不过这一问题成立的前提条件是我的第4点论述是正确的,所以还得等专业人士帮忙作出判断后才能有定论。

(7)假设上诉第4点猜想是正确的,再结合视频中的延迟实验,于是有了以下的猜想,希望专业人士再帮忙判断下这个猜想是否有问题。

“微观物质并没有时间和空间的属性特征或者时间和空间不稳定,大量微观物质运动累积后才表现出了宏观上稳定的时间和空间的特征。”——这就有点像微观物质是不确定性的,大量微观物质累积后就表现出了确定性一样。

比如量子相干性,我们用宏观上的距离来衡量了两个微观物质之间的距离有多远,这个衡量可能是有问题的。很可能在宏观上看来离了很远很远,但对微观物质而言依然是没有距离的。

再比如延迟实验中两个纠缠的粒子,对我们而言确实有一前一后的时间差异,所以给人有因果倒置的感觉。但很可能对微观物质而言并没有我们所认为的时间上的差异。当然,也有可能是因为两个纠缠的粒子在分开前本就是一体的,所以分开后才没有空间和时间的差异。

试想,对于两个没有空间和时间差异的个体而且两个个体之间还存在某个规律联系的话,那么其中一个个体在任何时间任何地点产生的反应必然会瞬间引起另一个个体的反应。这对宏观而言确实是超距和因果倒置,但对没有时间和空间属性的微观而言就不存在了。

作者张银量

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