埃尔文·薛定谔
埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔(1887 年 8 月 12 日-1961 年 1 月 4 日),生于奥地利维也纳,是奥地利理论物理学家,量子力学奠基人之一。
1926 年提出薛定谔方程,为量子力学奠定了坚实的基础。提出薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。
1933 年,因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”,薛定谔和英国物理学家保罗·狄拉克共同获得了诺贝尔物理学奖,以表彰他们发现了薛定谔方程和狄拉克方程。
薛定谔的猫
论文:《量子力学的现状》
在论文的第 5 节,薛定谔描述了那个常被视为噩梦的猫实验。好,哥本哈根派说,在没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加,是吧?比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实进行了测量,它才能随机选择一种状态出现。
得很,那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死。要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着。
但这样一来,显然就会有以下的自然推论:当一切都被锁在箱子里时,因为我们没有观察,所以那个原子处在衰变/不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定,所以它是否打碎了毒气瓶也不确定。而毒气瓶的状态不确定,必然导致猫的状态也不确定。只有当我们打开箱子察看,事情才最终定论:要么猫四脚朝天躺在箱子里死掉了,要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫。但问题来了:当我们没有打开箱子之前,这只猫处在什么状态?似乎唯一的可能就是,它和我们的原子一样处在叠加态,也就是说,这只猫当时陷入一种死/活的混合。
奇哉怪哉。现在就不光是原子是否是幽灵的问题了,现在猫也变成了幽灵。一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时从生物学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一只活猫,要是它能说话,它会不会描述那种死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能。
薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的问题。这个实验虽然简单,却比 EPR 要辛辣许多,这一次扎得哥本哈根派够疼的。他们不得不退一步以咽下这杯苦酒:是的,当我们没有观察的时候,那只猫的确是又死又活的。
总结
所以薛定谔其实是反对这种不确定的随机性咯
薛定谔的女朋友
2001 年 11 月,剧作家 Matthew Wells 的新作《薛定谔的女朋友》(Schr ödinger’s Girfriend)在旧金山著名的 Fort Mason Center 首演。这出喜剧以 1926 年薛定谔在阿罗萨那位神秘女友的陪伴下创立波动力学这一历史为背景,探讨了爱情、性,还有量子物理的关系,受到了评论家的普遍好评。2003 年年初,这个剧本搬到东岸演出,同样受到欢迎。近年来形成了一股以科学人物和科学史为题材的话剧创作风气,除了这出《薛定谔的女朋友》之外,恐怕更为有名的就是那个托尼奖得主——MichaelFrayn 的《哥本哈根》了。
不过,要数清薛定谔到底有几个女朋友,还当真是一件难事。这位物理大师的道德观显然和常人有着一定的距离,他的古怪行为一直为人们所排斥。1912 年,他为了喜欢的一个女孩差点放弃学术,改行经营自己的家庭公司(当时在大学教书不怎么赚钱),到他遇上安妮玛丽之前,薛定谔总共爱上过 4 个年轻女孩,而且主要是一种精神上的恋爱关系。对此,薛定谔的主要传记作者之一——WalterMoore 辩解说,不能把它简单地看成一种放纵行为。
如果以上都还算正常,婚后的薛定谔就有点不拘礼节的狂放味道了。他和安妮玛丽的婚姻之路从来不曾安定和谐,两人终生也没有孩子。而在外拈花惹草的事,薛定谔恐怕没有少做,他对太太也不隐瞒这一点。安妮玛丽,反过来也和薛定谔的好朋友之一赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)保持着暧昧关系(外尔自己的老婆却又迷上了另一个人,真是天昏地暗)。两人讨论过离婚,但安妮玛丽的天主教信仰和昂贵的手续费事实上阻止了这件事的发生。《薛定谔的女朋友》一剧中调笑说:“到底是波-粒子的二象性难一点呢,还是老婆-情人的二象性更难?
”薛定谔,按照某种流行的说法,属于那种“多情种子”。他邀请别人来做他的助手,其实却是看上了别人的老婆。这个女人(Hilde March)后来为他生了一个女儿,令人奇怪的是,安妮玛丽却十分乐意地照顾这个婴儿。薛定谔和这两个女子公开同居,事实上过着一种一妻一妾的生活(这个妾还是别人的合法妻子),这过于惊世骇俗,结果在牛津和普林斯顿都站不住脚,只好走人。他的风流史还可以开出一长串,其中有女学生、演员、办公室文员等,并留下了若干私生子。然而,薛定谔却不是单纯的欲望发泄,他的内心有着强烈的罗曼蒂克式的冲动,按照段正淳的说法,和每个女子在一起时,都是死心塌地,恨不得把心掏出来,为之谱写了大量的情诗。我希望大家不要认为我过于八卦,事实上对情史的分析是薛定谔研究中的重要内容,它有助于我们理解这位科学家极为复杂的内在心理和带有个人色彩的独特性格。
最最叫人惊讶的是,这样一段婚姻后来却几乎得到了完美的结局。尽管经历了种种风浪,穿越重重险滩,他和安妮玛丽却最终共守白头,真正像在誓言中所说的那样:执子之手,与子偕老。在薛定谔生命的最后时期,两人早已达成了谅解,安妮玛丽说:“在过去 41 年里的喜怒哀乐把我们紧紧结合在一起,这最后几年我们也不想分开了。”薛定谔临终时,安妮玛丽守在他的床前握住他的手,薛定谔说:“现在我又拥有了你,一切又都好起来了。”薛定谔死后葬在 Alpbach,不久墓地就被皑皑白雪覆盖。四年后,安妮玛丽·薛定谔也停止了呼吸。