薛定諤的小貓

約翰·格里賓（John Gribbin），英國著名科學讀物專業作家，薩塞克斯大學天文學訪問學者。畢業于劍橋大學，獲天體物理學博士學位，現在是蘇塞克斯大學的客座天文學研究員。

前言

10年前，當我在寫量子理論發展史時，從來沒有想到將來有一天我會重新回到量子神秘性這一主題上來，并寫出另一本書。在寫《尋找薛定諤的貓》一書的過程中，我就著手說明量子物理學的亞原子世界是多么奇怪和神秘。一些稀奇古怪的實驗結果導致了一些與常識不符的理論，這些理論又被進一步的實驗所證實。無懈可擊的邏輯迫使物理學家嚴肅認真地對待這些稀奇古怪的思想。20世紀80年代中期的基本觀點為：盡管量子理論是非常奇怪的，但它卻非常實用。這個理論使得我們得以清楚地理解激光、計算機芯片、DNA分子，等等。而“經典”物理學那些老的思想卻不能解釋這些現象。在《尋找薛定諤的貓》一書中，我所強調的并不是量子理論的不可思議，而是它的實用性。事實上，用費曼的話說：“沒有人理解量子理論。”這一事實使得我在前一本書的結尾不太謙虛地這樣寫道：“我很高興地留給你們一些不充實的結局，一些可望而不可即的暗示，還有很多工作要做的這樣一個前景。”

但是當我很滿意地將這些不充實的結局寫出來時，許多物理學家并不滿足于已有的成績。他們為一個理論的不能理解而苦惱，盡管它很實用。自從1984年我對當時的情況作了一次概述以來，物理學家們已經做出了很大的努力，試圖解決量子的神秘性。沿著這條思路，他們已經使得一些神秘性看起來更加神秘，并且已經發現了量子世界的一些新的奇怪的方面。他們已經發展了量子神秘性的解釋。對于一個局外的觀察者來說，這些解釋是一些越來越難以相信的、絕望的辯護。但是在經過了60多年的嘗試以后，在過去的幾年當中，他們也提出了關于量子神秘性的一個解釋，這個解釋是對過程的一個天才的洞察——不僅對于專家，對于任何對真實性的本質感興趣的人來說這都是一個天才的理解。

這個新的理解不僅依賴于量子理論的合理解釋，而且依賴于在愛因斯坦的相對論框架下對光的行為的解釋。在本書中，我將這兩種理論的發展放在一起，并說明描述宇宙運作的最好解釋、所有量子神秘性的徹底解決，這些都需要同時使用量子論和相對論的思想。

在這里，我沒有過多地講解量子理論發展的歷史背景，以前我已經講過了。我從這樣一個起點出發：量子理論已經取得了巨大的成功。在解釋如何解決那些迷惑之前，先討論一些新的疑問，以及看待古老疑問的一些新的途徑。在這里你將會找到理解量子理論到底是什么所需要的一切知識，不管你是否曾經讀過關于這個主題的文章（更不用說我自己的書）。你將讀到這樣一些看起來是自相矛盾的現象：例如光子（光的粒子）可以在同一時刻位于兩個位置，原子能夠同時通過兩條路徑，對于一個以光速運動的粒子來說時間是靜止的，等等。同時你還會發現一個認真的建議：量子理論可能提供一種途徑來實現星際傳送。

為了給后面的敘述鋪平道路，我將或多或少地從《尋找薛定諤的貓》所留下的問題，即那只著名的貓以及約翰·貝爾的證明開始展開討論。約翰·貝爾證明：如果一些量子組織曾經是單一系統的一個部分，那么它們之間將保持著聯系，它們之間通過某種方式相互知曉，即使它們之間相距很遠。愛因斯坦將這種現象稱為“幽靈般的超距作用”，這種現象也常被稱為“非局域性”。對你來說，這些概念可能是新的，也可能是你所熟悉的。薛定諤的貓在同一時刻既活又死這一悖論已經成為過去10年中的一個口頭禪。但是等一下，即使你認為你已經知道那是怎么一回事了，也要準備重新考慮一下。你將看到，我這里擁有更多的和更好的悖論。這些悖論的背后都有不容置疑的實驗驗證。這對你來說還是有魅力的。但是所有這些都將歸結為同一件事。例如，在一個雙孔實驗中，電子如何才能夠同時經過兩條路徑？在同一時刻它是如何能夠知道整個實驗系統的結構的？

我們需要解決的問題——量子世界的所有奇異性都可以通過考察那只原始貓的兩個孿生后代——我作品中的小貓的歷險過程來獲得最清楚的理解。我們將不得不重新考慮光的本質問題。這個問題在量子論和相對論中都是一個關鍵問題。這樣我便帶給你一些新的思想。這些思想能夠解釋真實性的本質和解決所有的量子之謎。從20世紀20年代中期量子論誕生以來，這是第一次有可能有點信心地說量子論到底意味著什么。如果這些還不算是寫作本書的充分理由的話，我就不知道本書的用意之所在了！

約翰·格里賓