要認(rèn)識神秘的量子糾纏，首先要認(rèn)識神秘的量子現(xiàn)象。

不管是學(xué)哪個行業(yè)的，大概都聽說過奇妙的量子現(xiàn)象。諸如測不準(zhǔn)原理啦，薛定諤的貓之類的，在日常生活中看起來匪夷所思的現(xiàn)象，卻是千真萬確存在于微觀的量子世界中。

許多人將聽起來有些詭異的量子理論視為天書，從而敬而遠(yuǎn)之。有人感嘆說：“量子力學(xué)，太不可思議了，不懂啊，暈！”

不懂量子力學(xué)，聽了就暈，那是非常正常的反應(yīng)。聽聽諾貝爾物理學(xué)獎得主，大物理學(xué)家費(fèi)曼的名言吧。費(fèi)曼說：“我想我可以有把握地講，沒有人懂量子力學(xué)！” 量子論的另一創(chuàng)始人玻爾（Niels Bohr）也說過：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論?！奔热贿B費(fèi)曼和玻爾都這樣說，我等就更不敢吹牛了。

因此，我們暫時不要奢望'懂得’量子力學(xué)。此一系列文章的目的是讓我們能夠多'了解’、多認(rèn)識一些量子力學(xué)。因?yàn)榱孔恿W(xué)雖然神秘，卻是科學(xué)史上最為精確地被實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了的理論，量子力學(xué)經(jīng)歷了100多年的艱難歷史，發(fā)展至今，可說是到達(dá)了人類智力征程上的最高成就。身為現(xiàn)代人，如果不曾'了解’一點(diǎn)點(diǎn)量子力學(xué)，就如同沒有上過因特網(wǎng)，沒有寫過email一樣，可算是人生的一大遺憾啊。

剛才提及量子現(xiàn)象時，說到了'薛定諤的貓’，我們的討論可由此開始。

1. 薛定諤、女朋友、貓

薛定諤（E.Schr dinger ，1887—1961）是奧地利著名物理學(xué)家、量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，曾獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎，量子力學(xué)中描述原子、電子等微觀粒子運(yùn)動的薛定諤方程，就是以他而命名的。

'薛定諤的貓’也稱'薛定諤佯謬’，是指薛定諤為說明量子力學(xué)中的'疊加態(tài)’設(shè)計的一個思想實(shí)驗(yàn)而導(dǎo)致的佯謬。

那么，首先我們需要了解，什么是'疊加態(tài)’？

根據(jù)我們的日常經(jīng)驗(yàn)，一個物體某一時刻，總會處于某個固定的狀態(tài)。比如我說：女兒現(xiàn)在'在’客廳里，或是說：女兒現(xiàn)在'不在’客廳里。要么在，要么不在，兩種狀態(tài)，必居其一。然而，在微觀的量子世界中，情況卻有所不同。微觀粒子可以處于一種所謂'疊加態(tài)’的狀態(tài)中，這種狀態(tài)是不確定的。例如，電子可以同時位于兩個不同的地點(diǎn)：A和B，也就是說，電子既在A，又不在A。電子的狀態(tài)是'在’和'不在’，兩種狀態(tài)按一定幾率的疊加。電子的這種混合狀態(tài)，叫做'疊加態(tài)’。

聰明的讀者會說：“女兒此刻'在’或'不在’客廳，看一眼就清楚了。電子在A，或是不在A，測量一下不就知道了嗎？”說得沒錯，當(dāng)我們對電子的狀態(tài)進(jìn)行'測量’時，電子的'疊加態(tài)’不復(fù)存在，而是'坍縮’到'在A’，或是'不在A’，兩個狀態(tài)的其中之一。但是，微觀與宏觀之不同，是在于觀測之前。女兒在不在客廳，觀測之前已成事實(shí)，并不以'看’或'不看’而轉(zhuǎn)移。而微觀電子坍縮前的狀態(tài)，并無定論，直到測量它，才因坍縮而確定。這是微觀世界中量子疊加態(tài)的奇妙特點(diǎn)。

盡管量子現(xiàn)象顯得如此神秘。然而，量子力學(xué)的結(jié)論卻早已在諸多方面被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，被學(xué)術(shù)界接受，在各行各業(yè)還得到各種應(yīng)用，量子物理學(xué)對我們現(xiàn)代日常生活的影響無比巨大。以其為基礎(chǔ)而產(chǎn)生的電子學(xué)革命及光學(xué)革命將我們帶入了如今的計算機(jī)信息時代?？梢哉f，沒有量子力學(xué)，就不會有今天所謂的'高科技’產(chǎn)業(yè)。

如何解釋量子力學(xué)的基本理論，仍然是見仁見智，莫衷一是。這點(diǎn)也曾經(jīng)深深地困擾著它的創(chuàng)立者們，包括偉大的愛因斯坦。微觀疊加態(tài)的特點(diǎn)與宏觀規(guī)律如此不同，物理學(xué)家如薛定諤也想不通。于是，薛定諤在1935年發(fā)表了一篇論文，題為《量子力學(xué)的現(xiàn)狀》，在論文的第5節(jié)，薛定諤編出了一個'薛定諤貓’的理想實(shí)驗(yàn)，試圖將微觀不確定性變?yōu)楹暧^不確定性，微觀的迷惑變?yōu)楹暧^的佯謬，以引起大家的注意。果不其然！物理學(xué)家們對此佯謬一直眾說紛紜、爭論至今。

以下是'薛定諤貓’的實(shí)驗(yàn)描述。

把一只貓放進(jìn)一個封閉的盒子里，然后把這個盒子連接到一個裝置，其中包含一個原子核和毒氣設(shè)施。設(shè)想這個原子核有50%的可能性發(fā)生衰變。衰變時發(fā)射出一個粒子，這個粒子將會觸發(fā)毒氣設(shè)施，從而殺死這只貓。根據(jù)量子力學(xué)的原理，未進(jìn)行觀察時，這個原子核處于已衰變和未衰變的疊加態(tài)，因此，那只可憐的貓就應(yīng)該相應(yīng)地處于'死’和'活’ 的疊加態(tài)。非死非活，又死又活，狀態(tài)不確定，直到有人打開盒子觀測它。

實(shí)驗(yàn)中的貓，可類比于微觀世界的電子（或原子）。在量子理論中，電子可以不處于一個固定的狀態(tài)（0或1），而是同時處于兩種狀態(tài)的疊加（0和1）。如果把疊加態(tài)的概念用于貓的話，那就是說，處于疊加態(tài)的貓是半死不活、又死又活的。

量子理論認(rèn)為：如果沒有揭開蓋子，進(jìn)行觀察，薛定諤的貓的狀態(tài)是'死’與'活’的疊加。此貓將永遠(yuǎn)處于同時是死又是活的疊加態(tài)。這與我們的日常經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重相違。一只貓，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？別小看這一個聽起來似乎荒謬的物理理想實(shí)驗(yàn)。它不僅在物理學(xué)方面極具意義，在哲學(xué)方面也引申了很多的思考。

談到哲學(xué)，聰明的讀者又要笑了，因?yàn)樵诠糯軐W(xué)思想中，不凡這種似是而非、模棱兩可的說法。這不就是辯證法的思想嗎？你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一，等等等等，如此而已。

此話不假，因此才有人如此來比喻'薛定諤的貓’：男女在開始戀愛前，不知道結(jié)果是好或者不好，這時，可以將戀愛結(jié)果看成好與不好的混合疊加狀態(tài)。如果你想知道結(jié)果，唯一的方法是去試試看，但是，只要你試過，你就已經(jīng)改變了原來的結(jié)果了！

無論從人文科學(xué)的角度，如何來詮釋和理解'薛定諤的貓’，人們?nèi)匀挥X得量子理論聽起來有些詭異。有讀者可能會說：“你拉扯了半天，我仍然不懂量子力學(xué)?。　?/SPAN>

還好，剛才我們已經(jīng)給讀者打了預(yù)防針，不是嗎？沒有人懂量子力學(xué)，包括薛定諤自己在內(nèi)！薛定諤的本意是要用'薛定諤貓’這個實(shí)驗(yàn)的荒謬結(jié)果，來嘲笑哥本哈根學(xué)派對量子力學(xué)，對薛定諤方程引進(jìn)的'波函數(shù)’概念的幾率解釋，但實(shí)際上，這個假想實(shí)驗(yàn)使薛定諤自己，站到了自己奠基的理論的對立面上，難怪有物理學(xué)家調(diào)侃地說到薛定諤：“薛定諤不懂薛定諤方程！”

到此為止，我們解釋了半天'薛定諤貓’實(shí)驗(yàn)的來龍去脈，卻只字未提薛定諤的女朋友之事。再此趕快補(bǔ)上這段八卦，以免使讀者大失所望。

薛定諤應(yīng)該具有超凡的個人魅力，風(fēng)流倜儻，女友無數(shù)。要不然怎么會觸動舞臺劇編導(dǎo)、紐約劇作家馬修韋爾斯的靈感，寫出了一部'薛定諤的女朋友’的舞臺劇呢？

以下是這個舞臺劇2001-2003年在舊金山和紐約演出時的劇照和海報。

《薛定諤的女朋友》是關(guān)于愛，性，和量子物理學(xué)的一部另類浪漫喜劇。劇作家馬修韋爾斯本人，并沒有受過超出高中課程的科學(xué)教育，但卻癡迷于物理學(xué)的神秘。他說：”我永遠(yuǎn)無法進(jìn)入數(shù)學(xué)，但我發(fā)現(xiàn)它背后的概念，視覺和類比，是如此地引人入勝！”

舞臺劇中有這么一段饒有趣味的話：“到底是波動-粒子的二象性難一點(diǎn)呢，還是老婆-情人的二象性更難？”據(jù)說薛定諤有很多情婦，也有不少私生子，身邊不乏紅顏知己。薛定諤的女友和薛定諤的貓一樣不確定，薛定諤的婚姻愛情觀和他的物理理論一樣，不同凡響。據(jù)說，薛定諤是個'多情種子’類的人物，他的情婦雖然多，但他每愛一個女人時，都是真心實(shí)意地。也許我們可以用量子力學(xué)的語言來作個比喻：薛定諤的感情和性生活，總是處于一個包括很多本征態(tài)的復(fù)雜疊加態(tài)中。一定時期，疊加態(tài)'坍縮’到某個本征態(tài)，薛定諤便投入一個女友的懷抱。

但是，在薛定諤眾多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成為了這部舞臺劇的女主人公。

在1925年圣誕節(jié)前，薛定諤像往年一樣，來到美麗的、白雪皚皚的阿爾卑斯山上度假，但這次陪伴他的不是太太安妮，而是一位來自維也納的神秘女友。薛定諤的這位女友神秘莫測，直到八十多年后的今天，也無人考證出她的身份來歷。她不是考證者已知的薛定諤情婦中的任何一位。無論如何，在這對情侶共度佳期的時期內(nèi)，這位神秘女郎極大地激發(fā)了薛定諤的靈感，使得他令人驚異地始終維持著一種極富創(chuàng)造力和洞察力的狀態(tài)。因此，物理學(xué)家們說，薛定諤的偉大工作是在他生命中一段情欲極其旺盛的時期內(nèi)作出的。薛定諤自己也不否認(rèn)這點(diǎn)，他認(rèn)為，通過觀看這個引人注目的女人，他找到了困惑科學(xué)界波/粒二象性看似矛盾的關(guān)鍵。果然，之后的一年內(nèi)，薛定諤接連不斷地發(fā)表了六篇關(guān)于量子力學(xué)的主要論文，提出了著名的薛定諤方程。因此，在享受量子力學(xué)帶給我們輝煌燦爛的科技成果的今天，我們也應(yīng)該感謝這位神秘女郎的貢獻(xiàn)。

綜上所述，是'薛定諤的神秘女友’，激發(fā)了薛定諤天才的想象力和靈感，使其建立了微觀世界中粒子的波函數(shù)所遵循的薛定諤方程。然后，薛定諤不同意哥本哈根派對波函數(shù)的解釋，設(shè)計了'薛定諤的貓’的思想實(shí)驗(yàn)。用薛定諤自己的話來說，他要用這個“惡魔般的裝置”，讓人們聞之色變。薛定諤說：看吧，如果你們將波函數(shù)解釋成粒子的幾率波的話，就會導(dǎo)致一個既死又活的貓的荒謬結(jié)論。因此，幾率波的說法是站不住腳的！

這只貓的確令人毛骨悚然，相關(guān)的爭論一直持續(xù)到今天。連當(dāng)今偉大的物理學(xué)家霍金也曾經(jīng)憤憤地說：“當(dāng)我聽說薛定諤的貓的時候，我就跑去拿槍，想一槍把貓打死！”

在宏觀世界中，既死又活的貓不可能存在，但許多許多實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)證實(shí)了微觀世界中疊加態(tài)的存在?？傊?，通過薛定諤的貓，我們認(rèn)識了疊加態(tài)，以及被測量時疊加態(tài)的坍縮。

疊加態(tài)的存在，是量子力學(xué)最大的奧秘，是量子現(xiàn)象給人以神秘感的根源，是我們了解量子力學(xué)的關(guān)鍵