十一、众说纷纭的薛定谔猫

薛定谔提出的故事是要表明，量子理论不仅奇怪，而且荒谬。然而，这一理论又是这么有效，以至于大多数物理学家都忽略了这种荒谬性。

由原子构成的东西是什么样的？例如椅子是不是？尚未观察到的星系就不是真实的存在了？像这样的问题属于物理学的难言之隐，我们通常锁在衣柜里。

薛定谔却感到困扰：如果量子理论能够否认原子的实在性，那么从逻辑上说就必须否定由原子构成的事物的实在性。他确信，像这样的不理性的东西不可能成为大自然的普遍规律。

如果您发现猫还活着，由于它已经8小时没进食，因此你发现这是一只饥饿的猫；如果您发现猫死了，经兽医检查确定猫是在8个小时前死的。这样，你的观察不仅创造了当前的实在性，而且还创造了与此实在性相关的历史。

你可能会认为这一切很荒缪。这正是薛定谔要的结果。

量子理论将未观测到的物理世界描述成一种潜在的叠加态。这与我们有意识地观察所告诉我们的“物理世界是一个确定的状态”这一点是相冲突的。

你能确信的是，你是波函数坍缩的观察者。我们其他人也许都处于受量子力学支配的叠加态，只有通过你对我们的观察，我们才坍缩到具体的实在状态。当然，由于我们中的其他人或多或少都像你一样在看和行动，因此你确信我们也有资格作为观察者。

在大分子和人类意识之间的某种尺度上，存在着这种观察和坍缩的神秘过程。我们至少可以相信，最后一步确实与意识有关。

验证或者驳斥薛定谔的猫的故事实际上是不可能的。有些物理学家在听到这个故事时甚至激怒了。史蒂芬•霍金就叫道：“拿我的枪来。”

大的物体不可能是孤立的，它始终与世界其他东西想联系。接触就是一种观察。

猫的故事提出了一个误导性的不成其为问题的问题。

因此他（还有爱因斯坦）在哥本哈根声称的科学的作用仅仅是预测实验结果，而不是去探索到底发生了什么这一问题上拒绝承认是失败主义者。

奥地利物理学家安东•蔡林格已经用含有七十个碳原子的足球形大分子“巴基球”进行了这种实验。他现在正准备用中型蛋白和病毒来做同样的实验。在最近的一次会议上，有人问他：“有什么限制吗？”他的回答是“只有预算。”

含有数十亿电子的真正的宏观叠加态已被证明其中的每个电子都同时在两个方向移动。玻色—爱因斯坦凝聚已制造出来，其中的几千个原子每个都延伸超过几个毫米。

十二、寻求真实世界EPR

玻尔和爱因斯坦在他们的有生之年里作为友好的对手不止一次地为此进行过交锋。

您可以演示这两种相互矛盾的情况。海森伯的测不准原理的为这种看似矛盾的理论免遭驳斥提供了保护。因此你不能证明这里就存在逻辑上的矛盾。

EPR认为，量子理论没有描述物理上真实的世界。它要求一种观察者创造的实在，仅仅是因为它不是故事的全部。

娈态光子

根据量子理论，没有任何性质是物理上真实的，直到它被观察为止。

那么，特定的偏振并不是存在一种物理的实在。在爱丽丝观察到她这边光子的偏振之前，鲍勃那边的光子并没有偏振取向。但在爱丽丝这边观察的瞬间，鲍勃那边的光子不费任何物理力就获得了同样的偏振取向。你说怪不怪？

如果一个对象的物理性质不被观察就可以知道，则该性质不可能借助观察被创造出来。如果这种性质不是通过观察创造出来的，那么它必然是在对其观察前就作为一种物理实在存在着。

EPR的实在性条件心照不宣地假设为，如果两个对象彼此之间不施加任何物理力，那么在一个对象上发生的事情不可能以任何方式“干扰”到另一个对象。

玻尔同意，爱丽丝的观察对鲍勃的光子不存在任何“机械的”干扰。不过，他仍坚持认为，即使没有物理上的干扰，爱丽丝的远程观测也会瞬间“影响”到鲍勃的光子所发生的行为。

我们用玻尔提出的神秘的术语来表达：爱丽丝“影响了”鲍勃的光子的行为。

尽管存在这种“非物理”的影响，但为了捍卫量子理论，玻尔后来重新定义了科学的目标。这个新目标不是要解释大自然，而只是要描述我们可以说的大自然。

他们只是以不同方式来解释这些结果。爱因斯坦—玻尔的论战被认为“只是哲学上的。”

十三、幽灵作用——贝尔定理

物理学家很少注意到EPR或玻尔的回应。量子力学是否完备不重要，它只要有用就成。谁还关心原子在被观测到之前是否是一种“物理实在”。

贝尔定理被称为“20世纪后半叶最深刻的科学发现”。它使得量子力学的奇异性质不断地刺激着物理学的神经。

只有物理的力能够影响到物体的行为。由于没有任何物理效应可以比光速更快，因此我们可以分开两个物体，使一个的行为在小于光速在二者间所需的时间内不能够影响到另一个。EPR对实在的论证中蕴含着可分性假设。

为了反驳EPR，玻尔否认可分性。发生在一个对象上的作用确实可以同时“影响到”另一个对象的行为，即使二者间没有物理上力的联系。爱因斯坦讥讽玻尔的这种“影响”为“幽灵作用”。

假设我们的世界具有不由对其观察而产生的物理上的真实属性，同时我们进一步假设物体可以相互分离，使得在一个物体上发生的事情不能同时影响到其他物体。（为简单起见，我们称这两个假设分别为“实在性”和“可分性”。）某些可观察量不可能大于另一些可观察量。贝尔定理的这个实验上可验证的结论成为“贝尔不等式”，它在任何具有实在性和可分性的世界里都是真实的。

在我们称之为“合理”地世界中，物体具有物理上真实的属性。物体是可分的，它们只能借助物理力而彼此作用，这种作用的传递速度不可能超过光速。

实验完成后，贝尔不等式遭到破坏。实在性和可分性假设在我们的现实世界力产生了错误的预言。我们的世界不是既有实在性又满足可分性。在这个意义上说，我们这个世界是“不合理”的世界。

在实际的贝尔定理实验中，爱因斯坦的“隐变量”和玻尔的“影响”的结果是不同的。

贝尔不等式可以表述为：转过2β角造成的失配率不可能大于转过β角所造成的失赔率的2倍。

遭到破坏的是贝尔不等式。而贝尔定理，即从实在性和可分性假设给出的对贝尔不等式的推导，是一个数学证明，不受实验检验的制约。

这种物理实在地定义带有哲学意味。然而，这种定义却被大多数物理学家不加言明的接受下来。因此，我们只能剔除我们的现实世界中的可分性。

我们的现实世界不具有可分性这一点现在已经被普遍接受了，虽然这显得神秘。原则上，任何带有相互作用的客体永远是纠缠在一起的，因此，发生在一个物体上的事情一定会影响到另一个。量子理论则将这种连通性延伸到整个宇宙。

由于真正的宏观物体几乎是不可能是孤立的。因此它们很快就会与其环境中的一切事物形成纠缠。折中复杂的纠缠效应一般是检测不到的。

归纳推理有效性的唯一论据就是假设了待确立的结论，而这从逻辑上说是无效的。然而，所有的科学都是建立在归纳基础上的。我们都假设了我们具有自由意志。

人们可以通过下述做法来逃避量子谜团：认为甚至对那些事实上没做的实验进行考虑都是没意义的，同时宣称我们可以做这些实验的这种感知也是毫无意义的。意味着存在一个完全确定和预先设定的世界，一个在其中我们想象的自由选择被编程为与外部物理状况同步的世界。

世界的表现分离的各部分之间可能是串通一气纠缠在一起的，我们表现出的自由意志也将与它们纠缠在一起。

在与玻尔的争论中，爱因斯坦在所有的细节上错了。不过，再物理学哲学方面，在关于所有事实的本质方面，以及我们正在做和应该做得等方面，爱因斯坦绝对令人钦佩……毫无疑问，在我看来，一个人应如何思考物理学问题，他是典范。

十四、实验形而上学

实验表明，不存在什么未来的理论可以将我们的现实世界解释成一种“合理”的世界。未来任何正确的理论都必须能够说明这样一种世界：描述对象不具有与对其“观察”相分离的独立属性。原则上，这种判断适用于所有对象。那是不是也包括我们自身呢？

宏观结果

1997年，麻省理工学院的研究人员把一丛数百万钠原子置于低温条件下，形成一种成为玻色—爱因斯坦凝聚体的量子态。

2009年，加州大学圣巴巴拉分校的物理学家演示了由两个大到肉眼足以分辨的物体之间形成的量子纠缠。

最大的分子有430个原子。这个新纪录将单个对象同时置于两个地方。此外，该分子有几百摄氏度的内部温度，这表明，位置波函数不一定要通过与内部热运动的耦合来实现退相干。他们将这种分子称为“迄今为止实现的最胖的薛定谔猫”。

宏观方案

镜子的量子叠加

薛定谔的鼓

生物学中的量子现象？

叶片必须处于极低的温度下，方可使振动的原子不打扰叠加态，这是多原子对象显现量子效应所需的一个必要条件。

科学家们提出，将活性生物体置于量子叠加态，即同时处于两个地方。

光合作用过程中。从经典物理的角度看，电子通过随机跃迁的方式能找到各自向光合系统传输的路径。但这种机制所显示出的高效率表明，电子的概率波能够同时取样许多路径并坍缩到最佳路径。

量子相干效应：即叠加和纠缠。

超越传统智慧

从使用角度看，在与宏观物体发生相互作用后，任何纠缠都将彻底消退。

然而最近的研究表明，纠缠持续的时间要比传统计算给出的更持久。

复杂的纠缠本质上变成没有纠缠。