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正文 第66章 波函数坍缩

    宋会琴热爱学习,喜欢钻研问题,也喜欢动手做实验。老者把她请到这个废弃厂区的地下实验室来,给她演示了量子力学领域著名的电子双缝实验,她感到很好奇,非要把这个实验搞清楚,就答应了老者做实验的要求。

    老者说,要通过人的意识来完成电子双缝实验,就要把实验者隐藏起来,通过“欺骗”电子的手段,要电子在毫无察觉的条件下暴露自己的行踪。要让电子毫无察觉,就不要用实物粒子哪怕是光子去招惹它,只能直接用人的意识去体验它。人的意识才到底是无法度量的无形之物?还是具有人们没有发现的一些基本属性?首先可以肯定,意识是存在的,比如小刀划破了手指,人们感到疼;比如获得成功,人们会感到喜悦;遭遇挫折,人们会感到悲伤。既然意识存在,那么意识是否具有质量?如果存在而没有质量,那么这又是一种怎样的存在?老者目前还未弄清这些问题,他认为人的意识是一种无形之物,只有无形之物才会对电子的行为不产生扰动,从而“窥知”电子通过双缝的秘密。

    宋会琴躺在实验床上,老者要完成一项“消失”实验,通过技术手段将宋会琴隐蔽起来,不让电子发现她。

    什么是“消失”实验?史载:1943年10月,美国海军在费城进行了一次人工磁场的机密试验,即著名的“费城消失实验”,实验成功地将一艘驱逐舰及全体船员投入另一空间。在实验过程中,实验人员启动脉冲和非脉冲器,使船只周围形成了一个巨大的磁场。随后整条船被一团绿光笼罩着,船只和船员也开始从人们的视线中消失。实验终止时,舰船已被移送到了479公里以外的诺福克(Norfolk)码头。此后,一些船员身上仍留有实验的反应,不论在家里,在街上,在酒吧间或饭店里,都会突然地消失又重现,让旁观者惊讶不已。参与实验的主要负责人过几天后自杀身亡,临死前说过,这项实验与爱因斯坦的相对论有关。这使得这项实验多添了一份神秘色彩。

    原来,费城实验的理论基础是爱因斯坦的统一场理论,该理论认为,引力和电磁是相连、相通的,就像质量和能量通过质能公式联系起来一样。证明统一场理论是爱因斯坦一生最后的愿望,虽然他从没有最后解决统一场理论,但是费城实验的结果却让我们似乎看到了一些什么。如果爱因斯坦是对的,那么时间、空间,然后物质,都是相互关联的。而我们知道有件东西是整个宇宙所共有的——电磁能。

    当你看着一个面包圈时,首先看到的是面包外圈,还是中间的空洞?这是个心理题,但也可以帮助我们从新的视角理解“消失”。按照我们现有的物理学知识,事物无故“消失”应不可思议,这可能因为我们总是把目光聚焦在面包外圈上,忽略了自然界无处不在的“空虚”部分——空间,以及充斥其中的电磁能。道理很简单:无处不在的空间实际上处处充斥着电磁能量,我们从前关注的“面包圈”本身所发生的一切变化,都只是电磁能量的一种爆发形式而已。

    如果我们把100万伏特的高压打在自己身上,我们肯定会死,可是改变电流的频率,到了某个特定的数值,我们就可以让百万伏特的高压穿过我们的身体而不受到伤害,这个试验自1952年就被很多人成功尝试过。这是不是把你吓坏了?要实现这一点并不难,要做的就只是改变频率,比如说,如果人体全部原子的频率与墙壁全部原子的频率相同,人就能随意穿墙而过;如果人体全部原子的频率做到整齐划一,人就会突然消失。费城实验中的这艘驱逐舰也许就是在这样的情况下消失的。

    在实验室中,老者先将宋会琴催眠,然后通过相关电磁仪器,改变了宋会琴身体中原子的频率,这样一来,宋会琴突然就从实验室中消失了,电子就发现不了宋会琴,这是她的第一重隐身。第二重隐身方法就是宋会琴通过做梦的方法进入第四维灵异空间,不借助光子,直接通过意识跟踪观察电子通过双缝的情况。即使电子发现了躺在实验床上“消失”的宋会琴,它也不知道她的意识流已经来到它的身边。

    当助手再次向挡板一个一个地发射电子的时候,梦境中的宋会琴进入了第四维灵异空间,她像仙女一样,能在空中自由飞行并追踪电子。在飞行中,她没有发现小球一样的电子,只看见前方有一个电子波包——电子的物质波对应的波包。波包是不同波长的简谐波相叠加出来的,大小有限,所以叫波包。电子波包其实就是薛定谔方程的解,即波函数。

    电子的波函数向着挡板中的双缝飞近,宋会琴悄悄地跟在它后边。在跟踪的过程中,宋会琴感觉波函数似乎回过头来看了她一眼。由于宋会琴所在的第四维普朗克灵异空间实在太小,其尺寸为10的-33次方厘米,电子波函数居然没有发现她。没有被人跟踪,也没有光子之类的东西来打扰,波函数终于放心地来到双缝,如同一个胖子要穿过一道很窄的门,波函数卡在了门口,它发现穿过去有困难,就慢慢缩小自己的身子,当它终于能穿过狭缝的时候,宋会琴的意识发现波函数已经发生了坍缩,不再是波,变成了粒子。大量波函数穿过双峰以后,都发生了坍缩,最终在屏幕上只出现了两道亮纹,没有发生干涉!

    老者一直在观察实验结果,双缝入口处没有安装摄像头,他和助手不知道电子是从哪一条缝过去的,他们的意识也没有和电子发生作用,按理说,屏幕上应该会出现明暗相间的干涉条纹,可是没有。宋会琴在第四维灵异空间中的意识追踪了电子的行动路径,由于电子暴露了自己的行踪,被人的意识所侦查,所以电子的波函数即使自己不愿意,也无可抗拒地发生了坍缩。波函数坍缩以后,就表现为“粒子”的特征而不再是“波”,所以通过双缝以后不会发生干涉。

    波函数是量子力学中描述微观系统状态的函数。由于微观粒子具有波粒二象性,粒子的位置和动量不能同时确定,即你不可能同时知道一个粒子的位置和它的动量(或速度),所以不能用经典方程描述微观粒子的状态,只能用几率波函数来描述宏观尺度下粒子的行为,这就是波函数。比如电子云在空间的分布和动量都是以一定概率存在的,可以用波函数进行描述。当人们对波函数进行观测时,波函数会随机选择一个单一的结果表现出来。如果把波函数(比如电子云)比作是骰子的话,“波函数坍缩”就相当于骰子落地,结果就是屏幕上显示为一个点的电子。换句话说,当我们要测量电子位置的时候,即判断电子到底是通过左缝还是右缝的时候,电子不一定刚好处于某一个本征态,当我们用仪器对电子进行测量的时候,或者用人类的意识去感知电子状态的时候,我们只能得到无数多个状态中的一种,即波函数由原来的状态坍缩到测量时的本征状态。波函数坍缩,指的就是非实体的“波包”变成了粒子一样的点状的实体。电子到底是以“粒子”的形式还是以“波”的形式穿过双缝?为什么没有探测它,它就是“波”?一旦探测它,它就变成了“粒子”?

    由此看来,这世界越来越令人费解。按照量子力学的观点,这世界没有因果律,一切都是“上帝在掷骰子”。根据波函数坍缩理论,当你在跳舞的时候,你的面前有可能突然出现一个绝世美女陪你跳舞,只是这种事情出现的概率极小极小,几乎为0。也有可能你家的客厅里突然出现一辆汽车,只是概率极小极小趋于0而已。这样看来,量子力学比封建迷信更不靠谱,根据封建迷信理论,你的前面永远不可能出现一个活生生的“人”,最多出现一个你看不见的也可能确实不存在的“鬼”。


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