深度长文值得珍藏慢慢品味电子双缝干涉

这是有史以来第一次，人类在科学实验中正式遭遇「灵异事件」。

年前的12月12日，马可尼收到横跨大西洋、人类史上第一个无线电信号的那一天。

似乎什么都没有改变。

包括马可尼自己，当时没有人能够想象，在接下来的一百多，通信会把世界变成什么样子。

年8月16日，世界第一颗量子通信卫星「墨子号」从酒泉发射的那一天。

就像当年的马可尼一样，我们也无从想象，未来的量子计算与量子通信，终将带来一个怎样的魔法时代。

绝对安全的信息传输？

智商秒杀全人类的人工智能？

瞬移、穿越不再是科幻？

潘建伟教授的量子通信卫星上天了。

5年后，人人都会用无法破解的加密网络刷信用卡。你还觉得量子理论是象牙塔里的黑科技，和你的生活毫无关系？

让我们先从神秘的量子理论开始，解密量子通信。

这注定是一场不可思议的旅程。

如果你完全不懂量子力学，请放心大胆地往下看，我保证不用任何公式就能让你秒懂，连1+1=2的幼儿园数学基础都不需要。

如果你自以为懂量子力学，请放心大胆地往下看，我保证你看完会仰天长叹：什么是量子力学啊？

正如量子力学大师费曼所说：没有人懂量子力学。如果你觉得懂了，那肯定不是真懂。

在烧脑、反直觉和毁人三观方面，没有任何学科能够和量子力学相比。如果把理工男最爱的大学比作霍格沃兹魔法学校，那么唯一和量子力学专业相提并论的，只能是黑魔法。

然而，量子理论之所以如此神秘，并不是因为物理学家的故弄玄虚。其实，在量子理论刚诞生的摇篮时期，它只是一门人畜无害的学科，专门研究电子、光子小玩意儿。

而「量子」这个现在看来很厉害的名字，本意不过是指微观世界中「一份一份」的不连续能量。

这一切，都源于一次物理学的灵异事件。

百年战争

20世纪初，物理学家开始重点纠结一个纠结了上百年的问题：光，到底是波还是粒子？

粒派

所谓粒子，可以想象成一颗光滑的小球球。

每当你打开手电，无数光子就像出膛的炮弹一样，笔直地射向远方。

很多著名科学家（牛顿、爱因斯坦、普朗克）做了很多权威的实验，确凿无疑地证明了是一种粒子。

波派

所谓波，就像往河里扔块石头，产生的水波纹一样。

如果把光看作是一种，可以完美解释干涉、衍射、偏振等经典光学现象。

很多著名科学家（惠更斯、杨、麦克斯韦、赫兹）做了很多权威的实验，确凿无疑地证明了光是一种波，电磁波。

可问题是，波和粒子毕竟是两种截然不同的东西啊！

粒子可分成一个一个的最小单位，单个粒子不可再分；波是连续的能量分布，无所谓「一个波」或者「两个波」；

粒子是直线前进的，波却能同时向四面八方发射；

粒子可以静止在一个固定的位置上，波必须动态地在整个空间传播。

波与粒子之间，存在着不可调和的矛盾。

于是自古以来，塞伯坦星上的科学家就分成两派：波派和粒派，两派之间势均力敌的百年撕逼战争从未分出胜负。

很多人问我：科学家为什么要为这种事情势不两立，大家搁置争议、共同研究不就得了。

为了两个字：

信仰！

千面之神

且问你：《权力的游戏》中，信奉七神的维斯特洛人民，为何要与信奉旧神的关外野人拼个你死我活？

自古以来，人们为了信仰争端大开杀戒，早已不足为奇。

唯一的和谐社会可能是古希腊：他们的神多达百八十号，有管天上、有管地下，各路神仙各司其职，倒也井水不犯河水。

人称：希腊众神。

要命的是，科学家们信仰的神只有一个，而且是放之宇宙而皆准的全能大神。这位神祇的名字，叫真理。

大到宇宙的诞生，小到原子的运转，科学家们相信，这个世界的万事万物都是基于同一个规律，可以用同一个理论，甚至同一套方程解释一切。比如，让苹果掉下来把牛顿砸晕的是万有引力，让月亮悬在空中掉下来的也是万有引力。用同一个方程，既能算出地球的质量，也能让马斯克的猎鹰九号火箭上天，这就是科学的威力。

想要一个宇宙、两种规律？

对不起兄弟，别在科学界混了，您可以去跳个槽，比如竞选总统。

当然，科学家们没有谁敢自称是真理的代言人，就连牛顿谦虚起来都是这样的：「我只是一个在海滩上捡贝壳的孩子，而真理的大海，我还没有发现啊！」

就算是捡贝壳，捡多了，说不定拼到一起就能窥见真理之神的全貌呢！

整个科学史，就像一个集卡拼图的过程。做实验的科学家们每发现一个科学现象，搞理论的科学家们就绞尽脑汁推测它背后的运行规律。不同领域的大牛把各方面的知识、理论慢慢拼到一起，真理的图像就渐渐清晰。

在20世纪初，光学的知识储备和数学理论越来越完善。大家逐渐觉得，这一块的真相总算有希望拼出来了——结果却发现，波派和粒派的理论早已背道而驰，还各自越走越远。这就好比你集了一辈子卡片，自以为拼得差不多了。这时突然发现，你拼出的图案居然和别人是不一样的，而且差不是一点点！

是不是有种把对方连人带图都砸烂的冲动？

当时波派和粒派都坚信，自己手上的拼图，才是唯一正确的版本。

双方僵持不下直到年，终于有人大彻大悟：波or粒，为什么光不能两者都是呢？

也许在某些时候，粒子看起来就像是波；在另一些时候，波看起来就像是粒子。波粒如同阴阳一般相生相克，就像一枚硬币的正反两面（波粒二象性），只不过我们一直以来都在盲人摸象、各执一词。

真理确实只有一个，但是真理的表现形式，会不会存在着多个版本？

难道真理就是那个千面之神，用千变万化的面目欺骗了我们如此之久？

灵异的实验

究竟是波，是粒，还是波粒二象，大家决定，用一个简单的实验来做个了断：

双缝干涉实验

双缝，顾名思义，就是在一块隔板上开两条缝。

用一个发射光子的机枪对着双缝扫射，从缝中漏过去的光子，打在缝后面的，就会留下一个光斑。（等效于年电子双缝干涉实验）

在实验之前，科学家的推测如下：

第一种可能

如果光子是纯粒子，那么屏幕留下两道杠。

光子像机枪发射的子弹一样笔直地从缝中穿过，那么屏幕上留下的一定是2道杠，因为其他角度的光子都被板挡住了。

第二种可能

如果光子是纯波，那么屏幕上会留下斑马线般的一道道条纹。

光子穿过缝时，会形成2个波源。两道波各自震荡交汇（干涉），波峰与波峰之间强度叠加，波峰与波谷之间正反抵消，最终屏幕上会出现一道道复杂唯美的斑马线（干涉条纹）。

第三种可能

如果光子是波粒二象，那么屏幕图案应该是以上两种图形的杂交混合体。

总之，

两道杠=粒派胜；

斑马线=波派胜；

四不像=平局。

是波是粒还是二合一，看屏幕结果一目了然，无论实验结果如何，都在我们的预料之中。

第一次实验：把光子发射机对准双缝发射。

结果：标准的斑马线。

根据之前的分析，这证明光子是纯波。OK，实验结束，大家回家洗洗睡吧。

粒派不服：我明明知道光子是一个一个的粒子！

这样，我们再做一次实验，把光子一个一个地发射出去，看会怎么样，一定会变成两道杠的！

第二次实验：把光子机枪切换到点射模式，保证每次只发射一个光子。

结果：斑马线，竟然还是斑马线，怎么可能？我们明明是一、个、一、个把光子发射出去的啊！

最令人震惊的是，一开始光子数量较少时，屏幕上的光点看上去一片杂乱无章，随着积少成多，渐渐显出了斑马线条纹！

光子要真的是波，那粒派也不得不服。

问题是：根据波动理论，斑马线来源于双缝产生的两个波源之间的干涉叠加；而单个光子要么穿过左缝、要么穿过右缝，穿过一条缝的光子到底是在和谁发生干涉？

难道……光子在穿过双缝时分裂成了两个？一个光子分裂成左半光子和右半光子，自己的左手和右手发生了关系？事情好像越来越复杂了。干脆一不做二不休，我们倒要看看，光子究竟是怎样穿过缝的。

第三次实验：在屏幕前加装两个摄像头，一边一个左右排开。哪边的摄像头看到光子，就说明光子穿过了哪条缝。同样，还是点射模式发射光子。

结果：每次不是左边的摄像头看到一个光子，就是右边看到一个。一个就是一个，从来没有发现哪个光子分裂成半个的情况。

大家都松了一口气。光子确实是一个个粒子，然而在穿过双缝时，不知怎么就会变形成两道波同时穿过，形成干涉条纹。

虽然诡异了些，不过据说这就是波粒二象性了，具体细节以后再研究吧，这个实验做得人都要精分了。

然而，就在这时，真正诡异的事情发生了……

人们这才发现，屏幕上的图案，不知什么时候，悄悄变成了两道杠！

没用摄像头看，结果总是斑马线，光子是波；

用摄像头看了，结果就成了两道杠，光子变成了粒子。

实验结果取决于看没看摄像头？

这不科学啊，做物理实验竟然见鬼了啊！

一个貌似简单的小实验做到这份上，波和粒子什么的已经不重要了，重要的是现在全世界的科学家都懵逼了。

这是有史以来第一次，人类在科学实验中正式遭遇灵异事件。

观察者魔咒

你还没看出灵异在哪里？

好吧，请先看懂下面这个例子：

电视里正在直播足球比赛，一个球员起脚射门——

「咔」暂停，你预测一下这个球会不会进？

在球迷看来：球进还是不进，和射手是不是C罗、梅西有关，和对方门将的状态有关，和裁判收没收钱说不定还有关。

在科学家看来：有关的东西更多，比如球的受力、速度和方向，距离球门的距离，甚至草皮的摩擦力、球迷吼声的分贝数等等。

不过，只要把这些因素事无巨细地考虑到方程里计算，完全可以精确预测三秒后球的状态。但无论是谁，大家都公认的是，球进与不进，至少和一件事情是绝对无关的：

你家的电视。

无论你用什么品牌的电视，无论电视的屏幕大小、清晰度高低、质量好坏，无论你看球时是在喝啤酒还是啃炸鸡，当然更无论你看不看电视直播——该进的球还是会进，该不进就是不进，哪怕你气得把电视机砸了都没用。

你是不是觉得，上面说的全都是废话？那么，仔细听好：

双缝干涉的第三次实验证明了，在其他条件完全相同的情况下，球进还是不进，直接取决于在射门的一瞬间，你看还是不看电视！

看还是不看，这是一个问题！

光子从发射器射向双缝，就好比足球射向球门；用摄像头观测光子是否进缝、怎么个进法，就好比用电视机看进球。

第三次实验与第二次的唯一区别，就是实验3开了摄像头观察光子（看电视），实验2没放摄像头（不看电视）——两次实验的结局竟截然不同。

这，就是观察者的魔咒。

难道说，不看光子它就是波，看一眼，它就瞬间变成粒子？

难道说，「光子是什么」这一客观事实，是由我们的观察（放不放摄像头）决定的？

难道说，对事物的观察方式，能够改变事物本身？

三观崩塌

在所有人懵逼的时候，还是有极少数聪明人，勇敢地提出了新的理论：光子，其实是一种智能极高的外星AI机器人。

之所以观察会导致实验结果不同，是因为光子在你做实验之前就悄悄侦查过了，如果发现有摄像头，它就变成粒子形态；如果发现是屏幕，就变成波的形态。

这个理论让我想起了传说中的：

难道机器人阿童木真的存在？（「阿童木」是日语「アトム」的发音直译，词语源自英语「Atom」，意即「原子」）

这种扯淡理论居然没被口水喷死，还要做实验去验证它，可见科学家们已经集体懵逼到了什么地步。

第四次实验：事先，只有屏幕没有摄像头；

我们算好光子穿过缝的时机，等它穿过之后，再以迅雷不及掩耳之势加上摄像头。（等效于年惠勒延迟选择实验）

结果是啥？无论加摄像头的速度有多快，只要最终加上了摄像头，屏幕上一定是两道杠；反过来，如果一开始有摄像头，哪怕在最后一刻秒秒钟撤掉，屏幕上一定是斑马线。

回到看球赛的那个例子，就好比：我先闭上眼睛不看电视，等球员完成射门、球飞出去3秒钟后，我突然睁开眼睛，球一定不进，百试百灵。

在你冲出门去买足彩之前，我先悄悄提醒你：这种魔咒般的黑科技，目前只能对微观世界的基本粒子起作用。要用意念控制足球这样的大家伙，量子还做不到啊！

请注意，加不加摄像头，是在光子已经穿过双缝之后再决定的。不管光子在穿缝的时候变成什么形态，过了缝应该就定型了。

既然光子的状态在加摄像头之前就定型了，为什么实验结果还是能在最后一刻发生变化？

难道说，在之后做出的人为选择（未来），能够改变之前已经发生的事实（历史）？

而且，加摄像头的速度，可以做到非常快（40纳秒）。就算光子真的是个狡猾的微型变形金刚，当它变成波的形态穿过双缝，在最后一刻却发现面前是一个摄像头时，它也来不及再次变身了吧？

「主观决定客观」「未来改变历史」「外星人其实是无处不在的光子」……

好端端一个实验弄得谣言四起，物理学家们纷纷感到几百年来苦心经营的科学体系正在崩塌。

与之一起崩塌的，还有全人类的三观。

量子魔法时代的大幕，正在徐徐拉开。

为了一只猫的死活，年前的天才哲学家，学历最高的足球运动员，撩妹无数的量子力学教授……他们都在纠结个啥？

另一些人，却恰恰相反——他们做任何事，都是为了纠结，下面我要说的，就是另一些人的故事。

学历最高运动员

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·玻尔率丹麦队17：1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，那场球踢完就可以交作业了。

是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。

第一章里我们讲到，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……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：

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。

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」。

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了：

「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了，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。

有了答案吗？

因为完美解释了双缝干涉等灵异现象，玻尔一（四）夜（面）成（树）名（敌）。但小伙伴们却纷纷表示：这个理论不仅反直觉反人类，而且bug点很多!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，是一只猫。

一只猫的拷问

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年后的年，对「哥本哈根解释」的群起而攻之，薛老师打响了第一枪。当时，几乎所有人觉得「叠加态」是个纯属幻想的玩意儿，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、也无须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这样子？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，没有任何无辜的猫因此而被害）。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，我们就永远没法确定，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，箱中的猫是不死不活、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？

薛老师的逻辑，其实就是反证法：以子之矛，攻子之盾。先假装你是完全正确的，然后顺着你的说法推理啊，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！

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。科学家们做完烧脑的实验，还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不切实际的胡思乱想，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。

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，这只猫却引发了唯心、唯物主义的大辩论。哲学家们突然发现，终于有机会以专家的身份，来对科学界说三道四了。

「我思故我在」的误会

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「我们正在思考世界是不是幻觉」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，会发现他们的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，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。

这么说来，主张「心外无物」的明代哲学家王阳明，早在年前就发明了量子力学！

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！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。

眼见为实？

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，那么，薛定谔的猫真的存在吗？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）。

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。

年，美国人梦露（男）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！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，但还是令玻尔的追随者信心大增。

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，是不是能把小猫慢慢喂肥成大猫呢？

然而，现实很残酷：目前「薛猫」的最高纪录，仍然是潘建伟年实现的8光子叠加态。要知道，为了增加区区3个光子，实验用了整整8年时间。可想而知，要让猫身上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薛猫，至少现在，我们还不知道。但是我们已经知道：即使是小猫，也蕴含着无比惊人的能量。

年，薛老师很忙。除了N多前女友和养猫以外，薛老师发现了量子的另一个诡异之处，而当时几乎没有人注意到这个问题。为了研究微观世界，看看原子核这个大西瓜肚子里都有些什么籽儿，科学家祭出了最强大的武器：粒子对撞机。欧核中心（CERN）的加速器就是干这个的：

最常见的现象是：母粒子被撞击后，分裂成两个更小的粒子A和B。

因为能量守恒原理，子粒子能量相同，方向相反。比如说，因为母粒子静止不动，所以分裂后的子粒子A向左边飞，B一定往右边飞，这样才能左右抵消。同理，A的自旋（角动量）向上，B的自旋一定向下。至于具体是向上还是向下，这是个随机事件，必须观测后才能知道。

那么问题来了：根据量子理论，在不被观测的情况下，粒子处于多种可能性的叠加态。

举个例子。就像箱子里那只不死不活的薛定谔的猫一样：A和B这对龙凤胎粒子，自打出娘胎起，他们的性别就没确定，直到有人来看了一眼，这才瞬间分出男女！

然而和薛猫不同的是，箱子里的猫只有一只，孪生粒子却有两个。而且，这两个粒子即使相隔很远很远，叠加态也能保持不变。如同在千里之外，瞬间产生联系……

是时候

来自幽灵的威胁

大家都知道爱因斯坦创立了相对论。但很少有人知道，大神在35岁就已经功成名就（完成狭义+广义相对论），而在之后40年的悠长岁月里，他其实都在纠结一件事：量子力学。曾经，他也是一个集美貌与才华于一身的男子：

研究量子力学30年之后：

能让爱因斯坦这种大神级人物「不明白」的，不是深奥的理论和复杂的公式，而是宇宙的意义。爱因斯坦深信，宇宙在本质上是高度和谐的，这种和谐是可以通过数学之美体现出来的。所以，一个理论如果不美，倒不是说一定是错的，但它肯定不够本质。在更高的层面上，和谐，比对错更重要。而量子力学，在爱因斯坦看来，就是一种不和谐（不完备）的理论。

比如，量子力学的核心思想是：

微观世界的一切只能用概率统计来表达，而具体到单个的粒子，它的状态是不确定的叠加态。把这个粒子放大N亿倍，就成了薛定谔的猫。

这是第一个让爱因斯坦不爽的地方：量子力学否认了物质的实在性。爱因斯坦认为，根本不存在薛定谔思想实验中那只不死不活的叠加态的猫。猫的死活在观测之前就是定数，只不过愚蠢的人类看不见箱子里发生的一切，只能推测出「50%活or50%死」的概率。你是不是突然有一种，和爱因斯坦英雄所见略同的感觉？

打个不太恰当的比方（给量子打个恰当的比方真的好难！）：比如，我在知乎的粉丝男女比例是80:20。我相信，每个

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