薛定谔的猫如何一战成名

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薛定谔的猫如何一战成名

关于这只神秘的猫的故事，也有着神秘的起源，几乎和其所阐明的科学原理一样神秘莫测。

撰文 | Robert P. Crease

翻译 | * 0

审校 | 边颖

50 年前，科幻小说家厄休拉·K·勒·奎恩（Ursula K. Le Guin）让物理学界中最为神秘的猫广为流传。

这只世界上最著名的猫似乎无处不在，却又无影无踪。它出现在卡通片、T 恤、棋盘游戏、拼图盒子和夜光咖啡杯上。甚至还有一种杜松子酒以这只著名的猫命名，这款酒以“浓郁的杜松子基调”为卖点。

关于这只神秘的猫的故事，也有着神秘的起源，几乎和其所阐明的科学原理一样神秘莫测。奥地利物理学家埃尔温·薛定谔（Erwin Schrodinger）构思了该概念，但他并不是让这只猫变得家喻户晓的人。50 年前，美国科幻小说家厄休拉·K·勒·奎恩发表了一篇短篇小说，名为《薛定谔的猫》（Schrodinger's Cat），正是这部小说让这只虚构的猫真正地走进千家万户。《薛定谔的猫》只是勒·奎恩发表的数十部作品之一。她一生中笔耕不辍，后于 2018 年去世，结束了她漫长而杰出的写作生涯。


薛定谔的猫

薛定谔最初只是将这只神秘的猫当成一个笑话讲述给大家听。薛定谔认为，如果那些坚信量子力学的人说的是真的，即微观世界的不确定性只有在被我们观测到时才会消除，那么，在宏观世界，有时也一定会发生上述情况。这有悖常识，十分荒谬。在 1935 年发表于德语期刊《自然科学》（Naturwissenschaften）上的一篇论文中，薛定谔为我们展示了著名的薛定谔的猫画像——一只被放在盒子中的猫咪，为的是证明这个想法是多么愚蠢。

过了很久，几乎没有人注意到薛定谔的猫这个模型。利兹大学科学哲学家史蒂文·弗伦奇（Steven French）做了一项调查，调查显示，在谷歌图书的检索结果中，将近二十年内都没有文献引用过“薛定谔的猫”这一短语。根据弗伦奇在他 2023 年发表的著作《量子力学的现象学方法》（A Phenomenological Approach to Quantum Mechanics）中描述的内容，薛定谔的猫这一概念在 1957 年被初次引用，奥地利哲学家保罗·费耶尔阿本德（Paul Feyerabend）在《物理哲学中的观察与解释》（Observation and Interpretation in the Philosophy of Physics）中一篇文章的脚注里引用了这个概念。

美国哲学家、逻辑学家希拉里·普特南（Hilary Putnam）在 1960 年左右初次听说了“薛定谔的猫”这一概念。普特南后来回忆道：“我一直以为物理学界对这个概念很熟悉。”但实际上，他发现其实很少有物理学家知道薛定谔提出的这个概念。在他 1965 年发表的论文《哲学家看量子力学》（A philosopher looks at quantum mechanics）中，普特南称，事物的存在与否以人类观察者的判断为准，这样的判据极为“荒谬”。但是他也无法驳斥该观点。

借用薛定谔的形象，普特南发现我们确实无法确定“猫是死是活，或者说，只要没人在观测，那么猫就是猫。”普特南同样还有另外一个担忧之处。即，根据量子理论，如果观察者在处于观察量子事件的过程中，就会陷入叠加态，即同时处于各种状态的中间地带。当时，普特南得出的结论是：“目前还没有令人满意的有关量子力学的解释。”

又过了 10 年，薛定谔的猫及其所蕴含的奇特物理含义才慢慢开始被流行文化所接受。1974 年，勒·奎恩出版了一本获奖著作《被剥夺者》（Dispossessed），这本书讲述了一位物理学家的故事。这位物理学家提出了新的相对论，这个理论将他卷入了他所生活的和平主义-无政府主义社会的政治中。根据朱莉·菲利普斯（Julie Phillips）——一位为这位传奇作者撰写传记的传记作家——的描述，勒·奎恩深入研究了相对论，来使她笔下的角色形象更为丰满，并让角色所提出“同时性理论”的情节更为合理。

菲利普斯在给我的一封电子邮件中写道：“我猜测，她是在为小说做研究时发现了薛定谔的猫。”看来，勒·奎恩似乎在 1972 年左右读过普特南的文章。勒·奎恩在一条注释中写道：“如果有人观测，那么猫和仪器就会存在，并且会处于 0 或 1 的状态。但是，如果没人观测的话，那么我们就无法确定猫是处于状态 0 ，还是处于状态 1 ，或者甚至说不上来猫是否存在。”



猫科灵感：作为一名终生爱猫人士，厄休拉·勒·奎恩于 1974 年在科幻选集《宇宙 5》（Universe 5）上发表了一篇名为《薛定谔的猫》的短篇小说。她的故事首次向公众介绍了这只猫，随后出现了许多以这只猫为特色的其他虚构和非虚构作品。图源：玛丽安·伍德·科利施（Marian Wood Kolisch）/ 来自维基共享资源

与普特南不同，勒·奎恩被薛定谔的猫的概念中所暗示的不确定性所吸引，并为薛定谔所描述的物理图景所惊叹。“如果我们无法确定微观可观测量的绝对值的话，那么当我们不进行观测时，除非它们存在，那它们的存在就取决于我们的观察和测量。”她在笔记中如是写道。

勒·奎恩在 1972 年 9 月完结《薛定谔的猫》一书，但这篇作品直到两年后才得以出版。在该书中，一位不知姓名的叙述者感到：“一件事情似乎即将达到最重要的时刻。”此时，一只黄色的猫出现了。这位叙述者感到悲伤，但不知道为什么。正如听到一个音符，她就会想哭，但她不知道为什么想哭。她觉得，猫知道原因，但猫却无法告诉她。然后，她想起了米开朗基罗的画作《最后的审判》（The Last Judgment），画中一个男人被拖进地狱，他惊恐地用手捂住了一只眼睛，但另一只眼睛却睁着，眼神清澈。门铃响了，小狗罗孚（Rover）走了进来。

罗孚从他的背包里叼出一个盒子，里面装有一个小小的量子机械装置，一旦把猫关进了盒子并盖上盖子，这个小装置就可能会对猫咪进行量子操作，或者不进行操作。那么，罗孚说，在我们打开盖子之前，猫既非死也非活。“所以，这很好地证明了：如果你想要确定性，无论是何种确定性，你都必须靠自己创造。”

这位叙述者不明白。难道我们自己不是“这个系统中的一部分”的吗？我们难道还不是在一个更大的盒子里吗？这让她想起了希腊传说中的潘多拉，潘多拉打开了潘多拉魔盒，释放了所有的邪恶。她和罗孚打开了盖子，但发现盒子是空的。

勒·奎恩的故事很快就引发了其他作家对量子力学的虚构和非虚构创作，在这些作品中，薛定谔的猫可是个重要角色。例如，罗伯特·安东尼·威尔逊（Robert Anton Wilson）的《薛定谔的猫三部曲》（Schrodinger's Cat Trilogy）；H·R·麦克格雷戈（H.R. McGregor）的《薛定谔的宝贝：小说版》（McGregor's Schrodinger's Baby: A Novel）；亚当·费尔伯（Adam Felber）的《薛定谔的球：小说版》（Adam Felber's Schrodinger's Ball: A Novel）；瑞安·鲍丁诺特（Ryan Boudinot）的《后世界的蓝图》（Blueprints of the Afterlife）。此外，还有不少短篇小说也涉及了这个主题，比如 F·格温普莱恩·麦金泰尔（F. Gwynplaine MacIntyre）2001 年发表的《薛定谔的猫照顾者》（Schrodinger's Cat-Sitter）。

菲利普斯称，勒·奎恩的小说《薛定谔的猫》是一个“轻松、有趣却又暗含悲伤的故事”，并警示本文笔者不要过度解读。她解释道：“你可以把这本作品想象成一篇从科幻小说家的视角来理解量子力学的文章。”同时，菲利普斯补充道，勒·奎恩曾在日记中写过：奇幻小说，作为一种文学流派，正如物理学科学一样，都倾向于突破常识，接近现实。菲利普斯总结道：“我想，在那一刻，奎恩可能一直在文章中以她的对物理学的认识，认为物理学是表达奇妙的另一种方式，在阐述这个故事。”

如果真是如此，那么勒·奎恩肯定找到了描述薛定谔的猫的正确物理图景。

本文转载自微信公众号“中科院物理所”，

原文链接：How Schrodinger's Cat Got Famous：https://mp.weixin.qq.com/s/Tve9ZSi-XttVk3kiWyG3jQ。

Robert P. Crease 返朴 2024-06-21 08:00 北京