在我之前那篇《豈能這樣來解釋“薛定諤的貓”》文章中,分析了用“女朋友的滾”來解釋“薛定諤的貓”是不恰當的。文章刊發(《科普時報》2018年1月5日第3版)之后,有讀者指出,文中提到宏觀世界不存在疊加態好像不妥,并且還舉例說超導就具有疊加態。這位讀者提出的疑問,值得在這篇文章中先稍加解釋。
就物理理論而言,微觀量子世界和宏觀世界并不存在一條明確的邊界,而超導也的確具有疊加態。不過,作為科普文章而言,我在文中所指的宏觀,所指的是像人體、貓這樣的宏觀經典世界,迄今為止,并沒有發現它們也具有疊加態。
在科普文章中,清晰簡潔的表達是最好的。著名物理學家、中山大學天文與空間科學研究院院長李淼,在談及量子疊加態的科普文章、圖書以及講座中,也都是這樣表述的。
李淼先生曾指出:“……幾乎所有宏觀客體并不處于量子態,原因很簡單,因為一個宏觀客體總是不斷地與其他客體接觸,接觸之后不免互相作用……宏觀客體一旦與別的物體接觸,就不會處于量子態中。”
很顯然,這樣表達是完全沒問題的:微觀量子世界和宏觀世界并不存在一條明確的邊界,這是就物理理論而言;但對于大眾而言,微觀和宏觀的區別是很清晰的。
此外,量子力學是科普中一個非常熱門的領域,近年來,量子、量子糾纏、量子通信等詞匯越來越熱,公眾對科學越來越大的好奇,這可能也是導致公眾誤解最多的一個科學話題。
大眾對量子力學的幾個常見的誤解,主要有以下幾點:
借量子力學來證明客觀世界不存在,以證明唯心主義是對的(錯)
事實上呢,我們不抬頭看月亮,月亮依然存在。微觀世界的現象不能簡單的套用在宏觀世界上,這點類似之前談到的“女朋友的滾”;
我們不觀察電子,電子就不存在(錯)
這是對海森堡量子不確定性原理的誤解。這個原理只是說,在觀察之前,量子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性越小,則動量的不確定性越大,反之亦然。
實際上,如一個電子在被觀察前,我們不能確定的只是這個電子的某些狀態,像是動量、位置、自旋態等,而這個電子是客觀存在的,質量、電荷都是客觀存在的,并不會因為不被觀察而消失;
不確定性只存在于微觀世界(錯)
事實上,不確定性原理是普世原理。只是體積越大,不確定就越小,于是任何人眼可見的物體的不確定
性,已經小到可以忽略不計了;