刘慈欣在球状闪电中对量子力学的描述

刘慈欣在球状闪电中对量子力学的描述
就是关于不确定性的

我找了一下,整篇小说应该就这么多.
丁仪肯定地点点头："确实如此!当观察者的时候,它们的状态塌缩为一个确定值,这个值与我们在宏观世界的经验相符,所以它们击中了目标；但没有观察者的情况下,它们呈量子状态,它的一切都是不确定的,其位置只能用概率来描述,在这种情况下,这一排球状闪电实际上是以一团电子云的形态存在的,这是一团概率云,击中目标的位置只占很小的概率."
"您是说,雷球打不中目标是因为我们没看它?"中校难以置信地问.
"正是这样,是奇观吧?"
"这也太……唯心了."林云迷惑地摇摇头.
"看,哲学了吧,女人迫不得已也会哲学的."丁仪冲我使个怪眼色,然后对林云说,"别在哲学上教训我."
"是,我没资格,要是每个人都有你那么终极的思想,那世界太可怕了."林云耸耸肩说.
"你不会不知道一点量子力学原理吧."丁仪问.
"是,我知道,还不是一点,但……"
"但没想到在宏观世界看到它,是吗?"
中校问："这难道是说,如果雷球要击中目标,我们就必须自始至终看着它?"
丁仪点点头说："或敌人看着它也行,但必须有观察者."
"再试一次,让我们看看概率电子云是什么样子的吧!"林云兴奋起来.
丁仪摇摇头："不可能的量子态只在无观察者的情况下呈现,观察者一出现它就塌缩为我们的经验现实,我们永远也不可能见到概率云."
"装一台无人职守的摄像机不就行了吗?"中校说.
"摄像机也是观察者,同样会引起量子态的塌缩.这也是我让所有监视装置都关闭的原因."
"可摄像机本身并没有意识啊."林云说.
"看看,是我唯心还是你唯心?观察者并不需要有意识."丁仪对林云坏笑了一下.
"这就不对了,"我觉得自己终于抓住了丁仪的一个破绽,"那照你所说,球状闪电周围的什么东西不是观察者呢?就像在摄像机的感光系统上留下自己的影像一样,球状闪电同样可以在空气中留下了电离痕迹,它们发出的光会对周围的植物产生影响,它们发出的声音震动地面的沙砾……周围的环境总是或多或少地留下它们的痕迹,这与摄像机摄下图像并无本质的差别."
"是的,但观察的强度是有极大区别的,摄下影像是强观察,而地面的沙砾被震离原位只是弱观察,弱观察也能引起量子状态的塌缩,但很微小."
"这理论玄乎得让人难以相信."
"如果不是实验证据,真的没有人会相信它,但量子效应在上世纪初叶就在微观世界中被证实,只不过到现在我们才见到它的宏观表现……波尔要活着多好……"丁仪渐渐动起感情来,梦游似的来回奏折,嘴里喃喃自语.
"不过爱因斯坦幸亏死了."林云说.
我这时想起一件事；在基地进行宏电子激发的实验室,丁仪坚持要求安装了四套监视系统,我现在向他提起这件事.
"是的,这是出于安全考虑,如果所有的监视系统都失效,球状闪电就会处于量子态,那时,基地的相当大一部分都会笼罩在概率电子云之中,球状闪电可能在其中的任何位置突然出现."
我现在明白了,为什么在历史上大多数目击案例中,球状闪电都是飘忽不定,踪影神秘,常常凭空突然出现,附近并没有可以激发它的闪电.这很可能是因为当时目击者处于一个宏电子的概率云中,他或她偶然的观察使球状闪电的量子态突然塌缩.
只要去除观察者,雷球武器发射的球状闪电的弹着点就会严重发散,对目标的命中率只及存在观察者时的十分之一.我们又运来了更多的设备,进行了更复杂的试验,主要是试图确定一个宏电子在量子态时所产生的概率云的大小.其实,在严格的量子力学意义上,这种说法是很不严谨的,一个电子（不论是宏观的还是微观的）,其概率云与整个宇宙一样大,处于量子态的球状闪电有可能在仙女座星云出现,只是这种概率极其微笑.我们所说的概率云大小,是工程学意义上的,指的是这样一个模糊的边界,在边界以外,概率云已经稀薄到可以忽略不计.
"当我观察的那一瞬间,量子波函数坍缩了."丁仪将电脑轻轻放到桌子上,它的屏幕仍是黑的.
"你是说,被烧毁的CPU和内存条也像宏电子那样处于量子态?"
"是的,换句话说,在与宏电子发生物质波共振后,每一块芯片也转化成了宏量子,它们处于不确定状态,也就是同时处于两种状态：被烧毁和未被烧毁.刚才,在电脑启动的时候,它们处于后一种状态,在那个时候,CPU和内存条完好无损地插在主板上的插槽中,而我的观察使它们的量子态又坍缩到被烧毁的状态了.其实,从本质上说,球状闪电的能量释放,就是它与摸表的两团概率云的重叠或部分重叠."
"那么,在没有观察者的时候,那些芯片何时处于完好状态的呢?"
"这不确定,只是一个概率时间,你可以认为,这台电脑笼罩在那些芯片的概率云之中.
"那些被烧掉的试验动物,它们也处于量子态吗?"我紧张地问,预感到自己正在接近一个令人难以置信的真相.
丁仪点点头.
我实在没勇气问出下一个问题,丁仪平静地看着我,显然早已知道我在想什么.
"是的,还有人,所有死于球状闪电的人,都处于量子态,严格地说他们并没有真正死去,他们都是薛定谔的猫,在不确定中同时处于生和死两种状态."丁仪站起身来踱到窗前,看着外面浓重的夜色,"对于他们,生存还是死亡,确实是个问题."
"我们能见到他们吗?"
丁仪对着窗挥了一下手,像是要坚决赶走我脑子中的这个念头："不可能,我们永远不可能见到他们,因为他们的坍缩态是死亡,他们只能在量子态中的某个概率上以生存状态存在,当我们作为观察者出现时,他们立刻坍缩到毁灭态,坍缩到他们的骨灰盒或坟墓中."
"你是说,他们活在另一个平行世界?"
"不不,你理解有误,他们就活在我们的世界,他们的概率云可能覆盖着相当大的范围,也许,他们现在就站在这个房间中,站在你背后."
我的脊背一阵发冷.
丁仪转过身来指着我的身后："但当你回头看时,他们立刻坍缩到毁灭态.相信我,你或其他人永远不可能见到他们,包括摄像机在内的任何观察者也永远不可能探测到他们的存在."
"他们能在现实世界留下非量子态的痕迹吗?"
"能,我想你已经见过这类痕迹了."
"那他们为什么不给我写信!"我失态地叫了起来,这时我说的他们只包括两个人了.
"相对于芯片这类物体,有意识的量子态生物,特别是人类的行为要复杂的多,他们是如何与我们的非量子态现实世界湖动的,仍是一个难以理解的墓,这中间有许多逻辑上甚至哲学上的陷阱.比如：他们也许写信了,但这些信有多大概率成为非量子态而被你察觉到呢?另外,现实世界在他们眼中是否也是量子态的?要是那样,他们在你的概率云中找到现在这个状态的你是很困难的,对于他们,回家的路一定漫长而渺茫……好了好了,这是短时间内不可能想明白的事,牛角尖钻下去会把你弄垮的,以后再慢慢想吧."
"丁教授,被球状闪电烧毁的人是处于量子态吗?"林云打断丁仪的话没头没脑地问.
"是的,怎么?"
林云把下巴支在放在膝盖上的钢盔上,两眼直勾勾地看着前方："您说这是有可能吗?"
"理论上……也许有吧,但概率太小了,在现实中不可能发生."
"那就是有可能了."林云喃喃地说.
"什么?"
"丁教授,我可以再乘一艘小渔船接近敌人的舰队"
"……干什么?"
"在那里用球状闪电把自己烧掉,那样我不就变成量子战士了吗?"
"你在胡说些什么?!"
"您想啊,量子态的我可以潜入航母,敌人不可能发现我,因为他们一看到我,像您说得那样,我的量子态就坍缩了.航母上有大的弹药库,还有几千吨的燃油苦,只要找到这些地方,我就能很轻易地摧毁航母……"
"林云,我发现这次失利让你变成小孩子了."
"我本来就不大."
"你该好好休息一下了,到基地还有两个小时,睡一会儿吧."
"我说得没有可能吗?"林云从钢盔上转过头看着丁仪,那目光像是在祈求什么.
"好吧,那我告诉你量子态究竟是怎么回事；量子化的你,哦,假设你已经被球状闪电烧掉了,只是一团概率云.在这团云中,你的一切都是不确定的,你并没有决定自己在哪里出现的自由意志,在概率云中的什么位置出现、甚至出现时是处于生还是死的状态,都不确定,都要由上帝扔一个筛子来决定.如果在渔船上被烧掉,那么你量子化后的概率云就是以渔船为球心,在周围的空间中,航空母舰上的弹药库和油库只占很小的比率,你最可能出现在海水里.退一万步说,就算你真有中百万大奖的概率,出现在敌人航空母舰的致命部位,你在那里是处于活状态吗?你能在那儿呆多长时间?一小时还是零点儿几秒?同时,只要有一个敌人,或一台敌人的摄像机看到你,你就立刻坍缩回概率云球心那一堆灰的状态和位置,等待着下一个中百万大奖的机会,而另一次机会到来时,航母早已跑到十万八千里之外,地球上可能已经没有战争了……林云,你现在就像那个卖火柴的小女孩儿,看到各种各样的幻象,你真的需要休息了."
在蓝太阳那幽深的内部,有许多璀璨的小星星放射状地飞了出来,那些星星一飞出光球的边界,立刻变成一个个物体,大小不一,当人们看出那些飞散的物体是什么是极为震惊：那是一个个的大篷!这些从蓝太阳重飞出的大篷看上去很有质感,绝不是幻影.它们大小不一,最大的比毁灭前的原物还大,成为天空中漂浮的一个个精致的模型.这些处于量子叠加态的大篷,在观察者的目光中迅速坍塌为毁灭态,纷纷拖着一个有自己映像叠成的尾迹消失在空中,但量子态的大篷仍不断从光球中心飞出,这是一个大篷的概率云,它在向空中弥漫的,蓝太阳也笼罩于概率云中,只有观察者才能抑制云的膨胀.
终于有声音打破了宁静,这轻微的噼啪声从桌上的电脑里发出,从人们身上的手机中发出--是电子芯片被毁灭的声音,与此同时,人们看到有许多小碎片穿过电脑完好无损的外壳四下飞散,细看发现,那些虽片警是一个个完整的CPU、内存条和其他芯片,每一个量子叠加态的芯片都同时出现于很多个位置,所以飞散的芯片数量巨大,一时间办公楼笼罩在芯片稠密的概率云之中,但人们的目光像一把把无形的扫帚,将芯片扫回毁灭态,它们纷纷拖着尾迹消失,坍缩为机箱中的灰烬,空气中很快变的空无一物了.
更大的声音出现了,它是空中传来的一声巨响,人们看到天空中出现了一团大火球,那是来袭的导弹.当它内部的所有芯片都被烧毁时,先是打着旋下坠,然后临空爆炸了.
之后,宁静又恢复了,蓝太阳开始急剧缩小,最后在地表附近所谓一点消失了,一分钟前,就是在那一点,从"桥"上飞出的两个宏原子核以500米/秒的相对速度相撞,两根由奇点构成的弦瞬间缠绕在一起,从此,再打得无法想象的宏宇宙中,两个轻原子消失了,一个新的原子诞生了,这个事件不可能被宏世界的任何观察者觉察.与我们的世界一样,只有当一亿亿对弦同时缠绕在一起时,才能产生一起能够被他们称之为事件的事件.
丁仪讲完时,外面天已大亮,战火中的城市迎来了又一个早晨.
"你编得不错,如果是为了安慰我,你成功了."我说.
"想象你刚听到的那些,我编得出来吗?"
"量子态的她被你们观察了那么久竟不会坍缩?"
"其实,在第一次发现宏观量子态的存在时,我就一直在思考一个问题：一个量子态的有意识的个体,与普通的无意识量子有一个极其重要的区别,在描述前者的波函数中,我们忽略了一个至关重要的参数,具体说是忽略了一个观察者."
"观察者?谁?"
"它自己,与普通量子粒子不同,有意识的量子态个体能够进行自我观察."
"是这样,那么这种自我观察能起什么作用呢?"
"你看到了,它能抵消其他的观察者,维持量子态不坍缩."
"那么,这种自我观察是如何进行的呢?"
"那无疑是一种极其复杂的过程,恐怕我们无法想象."
"那么她还会那样回来吗?"我满怀希望地问出了这个最关键的问题.
"可能不会了.与宏聚变能量发生共振的实体,在共振完成后的一段时间内,其存在的概率要大于毁灭态,这就是我们能够在聚变时看到那些概率云的缘故.但随着时间的推移,量子态将发生衰减,最后毁灭态将远大于存在态."
"哦--"我从内心深处发出这个声音.
"但存在态不管概率有多小,总还是存在的."
"就像希望."我说,努力使自己从精神的虚弱挣脱出来.
"是的,就像希望."丁仪说.
据丁仪说,从量子力学的角度来讲,人的死亡过程就是由一个强观察者变为弱观察者再变为非观察者的过程,当我变成弱观察者时,玫瑰的概率云向毁灭态的坍缩速度就会慢一些,我就有希望看到它.
当我走到人生的尽头,当我在弥留之际最后一次睁开眼睛,那时我所有的知性和记忆都消失在过去的深渊中,又回到童年纯真的感觉和梦幻之中,那就是量子玫瑰向我微笑的时候.