薛定谔的小猫

约翰·格里宾（John Gribbin），英国著名科学读物专业作家，萨塞克斯大学天文学访问学者。毕业于剑桥大学，获天体物理学博士学位，现在是苏塞克斯大学的客座天文学研究员。

前言

10年前，当我在写量子理论发展史时，从来没有想到将来有一天我会重新回到量子神秘性这一主题上来，并写出另一本书。在写《寻找薛定谔的猫》一书的过程中，我就着手说明量子物理学的亚原子世界是多么奇怪和神秘。一些稀奇古怪的实验结果导致了一些与常识不符的理论，这些理论又被进一步的实验所证实。无懈可击的逻辑迫使物理学家严肃认真地对待这些稀奇古怪的思想。20世纪80年代中期的基本观点为：尽管量子理论是非常奇怪的，但它却非常实用。这个理论使得我们得以清楚地理解激光、计算机芯片、DNA分子，等等。而“经典”物理学那些老的思想却不能解释这些现象。在《寻找薛定谔的猫》一书中，我所强调的并不是量子理论的不可思议，而是它的实用性。事实上，用费曼的话说：“没有人理解量子理论。”这一事实使得我在前一本书的结尾不太谦虚地这样写道：“我很高兴地留给你们一些不充实的结局，一些可望而不可即的暗示，还有很多工作要做的这样一个前景。”

但是当我很满意地将这些不充实的结局写出来时，许多物理学家并不满足于已有的成绩。他们为一个理论的不能理解而苦恼，尽管它很实用。自从1984年我对当时的情况作了一次概述以来，物理学家们已经做出了很大的努力，试图解决量子的神秘性。沿着这条思路，他们已经使得一些神秘性看起来更加神秘，并且已经发现了量子世界的一些新的奇怪的方面。他们已经发展了量子神秘性的解释。对于一个局外的观察者来说，这些解释是一些越来越难以相信的、绝望的辩护。但是在经过了60多年的尝试以后，在过去的几年当中，他们也提出了关于量子神秘性的一个解释，这个解释是对过程的一个天才的洞察——不仅对于专家，对于任何对真实性的本质感兴趣的人来说这都是一个天才的理解。

这个新的理解不仅依赖于量子理论的合理解释，而且依赖于在爱因斯坦的相对论框架下对光的行为的解释。在本书中，我将这两种理论的发展放在一起，并说明描述宇宙运作的最好解释、所有量子神秘性的彻底解决，这些都需要同时使用量子论和相对论的思想。

在这里，我没有过多地讲解量子理论发展的历史背景，以前我已经讲过了。我从这样一个起点出发：量子理论已经取得了巨大的成功。在解释如何解决那些迷惑之前，先讨论一些新的疑问，以及看待古老疑问的一些新的途径。在这里你将会找到理解量子理论到底是什么所需要的一切知识，不管你是否曾经读过关于这个主题的文章（更不用说我自己的书）。你将读到这样一些看起来是自相矛盾的现象：例如光子（光的粒子）可以在同一时刻位于两个位置，原子能够同时通过两条路径，对于一个以光速运动的粒子来说时间是静止的，等等。同时你还会发现一个认真的建议：量子理论可能提供一种途径来实现星际传送。

为了给后面的叙述铺平道路，我将或多或少地从《寻找薛定谔的猫》所留下的问题，即那只著名的猫以及约翰·贝尔的证明开始展开讨论。约翰·贝尔证明：如果一些量子组织曾经是单一系统的一个部分，那么它们之间将保持着联系，它们之间通过某种方式相互知晓，即使它们之间相距很远。爱因斯坦将这种现象称为“幽灵般的超距作用”，这种现象也常被称为“非局域性”。对你来说，这些概念可能是新的，也可能是你所熟悉的。薛定谔的猫在同一时刻既活又死这一悖论已经成为过去10年中的一个口头禅。但是等一下，即使你认为你已经知道那是怎么一回事了，也要准备重新考虑一下。你将看到，我这里拥有更多的和更好的悖论。这些悖论的背后都有不容置疑的实验验证。这对你来说还是有魅力的。但是所有这些都将归结为同一件事。例如，在一个双孔实验中，电子如何才能够同时经过两条路径？在同一时刻它是如何能够知道整个实验系统的结构的？

我们需要解决的问题——量子世界的所有奇异性都可以通过考察那只原始猫的两个孪生后代——我作品中的小猫的历险过程来获得最清楚的理解。我们将不得不重新考虑光的本质问题。这个问题在量子论和相对论中都是一个关键问题。这样我便带给你一些新的思想。这些思想能够解释真实性的本质和解决所有的量子之谜。从20世纪20年代中期量子论诞生以来，这是第一次有可能有点信心地说量子论到底意味着什么。如果这些还不算是写作本书的充分理由的话，我就不知道本书的用意之所在了！

约翰·格里宾