“薛定谔的驴”?
你打错字了吧!不是“薛定谔的猫”吗?
哦不,各位观众老爷,请不要怀疑我编辑文章的能力,我的汉语和拼音可都是福南话八级,是久经考验的,一般来说是不会出错的。就算打错也是“薛定谔的毛”而不是“薛定谔的驴”。那么,为什么是薛定谔的驴呢?难道不应该是薛定谔的猫吗?或者是充满绯闻的薛定谔的那些神秘的女朋友?是的,确实是“薛定谔的驴”,本文确实是想要聊一下薛定谔的那个令人百思不得其解的思想实验,而不是谈论他那些混乱的多角关系的女朋友。但是为啥是驴而不是大家熟悉的猫呢?那我来告诉你吧,其实,没有任何理由!就是要这么耿直、这么任性!伟大的薛定谔到了这篇文章里,就只剩下一头驴给你留下深刻印象了。
那么,先来说说,薛定谔为什么要选定一只可怜的猫作为他的思想实验对象呢?估计大概也许薛定谔是一个吸猫爱好者,天天抱着自己可爱的猫咪,像吸软糖一样吸个不停,吸得猫头上的毛都掉了一大片。有一天,忍无可忍的猫突然开口说话了:“伟大的薛定谔先生,我认输了,现在我认你当我的主子,但请你好好研究自己的方程行不行?别整天在这(用你那满是口水的嘴)吸我的头了,我已经快被你吸秃顶了!”正在吸得津津有味的薛定谔听到猫突然开始说话,不禁吓得愣了一下,但伟大的物理学家什么风浪没见过?他经过短暂的思考,马上回过神来,一本正经地对这只猫说到:“好吧,我这就去专心研究物理实验。”然后,薛定谔转身打开了自己设计的实验装置的门,抱着自己的猫咪,小心翼翼地放了进去,说:“达令,你这在好好呆着,让我们一起来研究物理吧。”然后,趁它还没反应过来,薛定谔迅速关上了这个如同微波炉一般的实验装置的门,拉上了微波炉的窗帘,然后启动了开关。薛定谔赶紧转过身去,用手捂住了自己的眼睛,“我不要看,我不要看!”很快,装置中传来了猫的一阵阵惨叫声。
这就是“薛定谔杀猫”的故事。
等等,我们不是要说“薛定谔的驴”吗?你为啥子说了半天他和他的猫!是呀!听我继续说呀!自从薛定谔在他自己的地盘上搞死了自己的猫之后,有一天又来到我们这里,想宣传他的理论和思想实验,这就需要一只新猫来演示。可是我们这的人都拿自己的猫当宝看,一天到晚地拿着当亲儿子一样,闻着屎都是香的,恨不得替自己的猫搞对象,所以薛定谔突然发现没猫可用!这怎么办呢?为了支持物理事业的进步和发展,配合好国际友人,做好科学交流研讨工作,一些甘于奉献的人主动站了出来。他们说:“这样吧,我们的驴肉店一天要杀一头驴,为了支持物理科学发展大业,我们以后改为杀猪,但还是按驴肉卖,这样我就能给你提供很多的驴!”然后,他们凑到薛定谔耳边,悄悄地说:“我这是在为科学做贡献,你要替我保密哦!”来自国外的薛定谔实际上啥也没听懂,他有点发懵,但还是像派大星一样,似懂非懂地笑道:“呵呵呵呵!”
就这样,终于决定下来,我们要用一头驴来做这个实验,看看一头死去活来,哦不,是又死又活的驴到底是咋回事,来展现伟大的量子理论的神奇之处,检验薛定谔的思想实验的真实性。
那么,开始准备这个实验装置吧!
一头驴被拉到开水房里,在一个水管前拴住,水管里是锅炉烧来的滚烫的开水,平时同学们打开水用的。一个机械臂的手指轻轻地捏住了水龙头的开关,可以控制水龙头出水还是不出水。机械臂由一个自动控制系统所控制,这个系统包含一个输入信号,一个输出信号。输出信号可以控制机械臂,输入信号则连接的是一个电子探测器,可以探测一个衰变的原子是否发射了电子。只要探测器探测到一个电子,自动控制系统就会运行已编写好的程序,触发联锁,向机械臂输出打开信号,从而控制机械臂打开水龙头开关,滚烫的开水就会汩汩涌出,浇到驴屁股上。这时,那头可怜的驴就会“啊~啊~啊~”地大叫起来,从而说明一个电子确实因原子衰变而射出了。一段时间后,联锁会自动复位,机械臂回位,水龙头就又被关上了,以等待验证下一次衰变。
同时,为了实现黑盒子的效果,我们还要把这头驴围起来,不让人观看。否则,这头驴又被烫又不被烫的状态就会因为被人围观而坍缩了,从而失去了实验的意义!这样吧,我们用彩钢板搭了一个简易的小棚子,再把门一锁。
OK,实验装置搞定!
这个实验装置有几大优点:一是取材方便,简单易上手。驴、彩钢板、打开水的锅炉房,都是最常见的东西,易于寻找,搭建方便,可以大大降低实验难度,节省项目成本;二是实验可重复利用,实验装置可回收。用完的自动化控制系统还可以重新设计程序,再用到厕所的自动冲水装置上;水龙头还可以继续打热水;彩钢板可以用来给其他施工项目做围挡用;而这头驴本身,也比用猫先进了不少。因为原本的猫实验中,一旦猫被毒死了,就要再弄一只猫,而驴却只会被烫一下屁股,气呼呼地大叫几声,还可以再烫、再利用,重复使用,只是屁股被烫得越来越不像样了而已。这就像火箭回收技术一样,可以为我们省下大量的驴资源,从而实现开源节流,大大降低了成本。三是可以实现资源共享。被烫熟的驴肉是不错的美味,烫一会如果熟透了的话,可以派人进实验小屋里割下来一块,支上桌子,用刀切成薄片或丝,再在三万六千锤的精品铁锅里汆一下,确保驴肉熟嫩鲜滑,再蘸上用花椒油、老抽、盐、鸡精制成的调料,摆上几个小板凳,放一盘花生米,来几瓶啤酒,就可以享用美味了!这样惬意的生活,真是美极了!一边进行实验,一边研讨交流,还解决了午饭问题,真是一举多得的好办法啊!此外,还可以拍一部关于美食的自媒体视频,或者更专业一些,请专业摄影制作人员来拍一部《嘴边上的大学》,讲述科学与美食美妙结合的故事,这都可以创造不少效益呢!最后,如果驴最终被烫死了,还可以把它交给大厨,做一顿真正的驴肉大餐。
这样的设计!真是巧夺天工啊!
经过上面的分析可以看出,这个经过改进的实验有着不可替代的优点,完全可以去申请一项发明专利,同学们连名字都想好了,就叫做“一种简单的、可再利用的薛定谔思想实验验证方法”吧!
总而言之,镜头回到现场。
实验装置经过一阵忙活总算是搭起来了。这个实验看似简单,但其实环节众多,有很多的零件和设备设施,安装、连线、调试,同学们忙活了好一阵子,弄得满身都是汗,但实验装置总算是搭建完成了,还是有小小的成就感呢!只见一头驴,身体健壮,肌肉发达,被牵到水管前,屁股对着水管,用卡子固定好,以确保热水能烫到它。更专业的是,驴的面前还安装了一个扩音大喇叭,以便在实验室里的薛老师也能够听到实验结果,从而可以在电脑上实时计算一下概率方差。
就这样,实验开始了!
原子按照量子力学的概率,精准地发射或不发射电子,精巧的自动化控制装置准确地按照程序运行,机械臂摆来摆去,控制着水龙头的开关,滚烫的开水一阵阵涌出又停止,驴时不时地一阵阵惨叫,而驴屁股上越来越红,验证了量子效应转化为确定现实的历史的过程。旁边小桌上,同学们忙完了,花生啤酒也摆上了。他们一边吃,一边看着实验结果,一边惬意地谈论着这次实验。清风徐徐吹过,树影飘动,口咂美酒,颇有煮酒论英雄、指点江山之感。实验楼内的实验室里,薛老师看着实验数据,微笑着,满意地点点头。
可是,在讨论的过程中,随着讨论的不断深入,认真的同学们经过严谨的思考,突然发现,这不对啊,这个实验其实不用这么麻烦啊!要什么机械臂、实验小屋和驴?我们的控制系统输入信号不是已经探测到电子了吗?为什么还要加个输出信号,连接上机械臂,打开热水管,去烫一头驴?直接看这个信号不就完了?难道就为了大喇叭喊能让薛老师听到驴叫吗?这不值得,这不值得。那么,伟大的薛定谔为什么要弄个毒气瓶,再弄个锤子,放毒气把猫杀死?改成如果监测到电子就在纸上记录一下不行吗?要是仅仅为了展现量子力学的奇怪之处,这是不是太残忍了?啊啊啊!薛定谔真是个锤子!害死了这么多猫!假如去掉这些无用的东西搞实验,不是更加节省成本吗?实验也更精简了,思路也更清晰了!
还有一个问题。
我们虽然没有看到驴是不是被烫了,然而,我们却听到了它的叫声,这算不算一种观察呢?量子力学可是说,观测行为会导致坍缩,那我们没去观测驴,只是听到它被烫了在那叫又算不算呢?
真是头疼!
很快,同学们又针对前一个问题继续探讨起来。量子世界到宏观世界的转变不是从那个电子探测器上的小点就开始了吗?要后面那些东西有啥用?或者,至少可以把猫咪抱出去,思考那个又打翻了又没打翻的毒气瓶就可以了;或者,还可以思考那个又落下又没落下的锤子。这不一样吗?其实最终的源头还是那个小点点啊!那个小点点到底是怎么由一缕波变来的?这个又存在又不存在的神秘小点点!
同学们决定,先不管听到驴叫算不算一次观测行为了,我们应该先继续改进、精简我们的实验装置!
同学们终于恍然大悟了,他们达成了一致意见,立即行动起来,拉走了控制系统,拆除了机械臂,清掉了彩钢板,牵走了驴,带着其他的东西回到了实验室,以开展他们的下一步实验。
于是,开水房又恢复了往日热热闹闹、人来人往的景象。这就是“薛定谔的驴”的小故事。
然而,那头驴究竟怎样了呢?我们知道,驴终有一死,或早或晚。估计最终它还是死了。