荒谬绝伦薛定谔的猫

吴  志

 

物理学家薛定谔有一个著名的猫论，被称为薛定谔的猫，大意是箱子里有一只猫，箱里有放射性元素会杀死它，但人们不知它什么时候被杀死，只有打开箱子时才知是死是活，没打开箱子之前猫处于既死又活两种状态，即所谓叠加状态。人打开箱子看猫，这是主观干预，使猫的叠加状态“崩塌”，于是呈现出死或活的一种状态。他用这个事例来说明量子叠加状态。有学者据此推测：整个宇宙都是虚拟的，只是人类的主观认识赋予宇宙的存在，这是最近泛起的一种思潮。

不用论证了，从常识来判断就是荒谬的，猫只有一种状态，非死即活，无论你看与不看，它就在那里，看它一眼不能干扰猫的死活，不能造成猫的叠加状态“崩塌”，主观意识没有那么强大的力量。就像驼鸟遇到危险时把头埋在草丛中，并不意味着世界消失了，只是把自己伪装成一棵树或一堆土而已。至于在量子力学领域，用器仪观察或测量粒子，粒子受仪器的影响发生变化，这就是另外一回事了，仪器也是粒子构成的，相互影响很正常。

对量子力学有一个标准的解释，是由玻尔等人创立的哥本哈根解释，意思与猫论一致，只是用物理语言来描述：在量子尺度上任何东西被观测到之前都不真实，直到被观测那一刻，波神秘地坍缩成点，粒子跳跃，单一现实出现。这里说的是物质的波与粒两个形态的转换，由观测者决性了这种转换。

猫论也好，哥论也罢，都是一回事，但爱因斯坦、德布罗意（1929年诺贝尔物理奖获得者）等科学家并不相信，非正统物理学者也不相信，我想他们才是明白人。只是玻尔说服了当时大多数物理学家相信了这种不可思议的理论。但德布罗意坚持认为，在量子尺度上一切完全正常，波、粒子、光子、电子等完全有形。这与绝大多数人的想法一致，我想他是正确的。

有学者用光的波粒二象性来解释猫论的正确：光既是波也是粒子，你看成粒子它就是粒子，你看成波它就是波，因此客观世界是两种状态同时存在的。在这方面，量子力学引用了著名的双缝实验，这个实验被誉为十大物理实验之首，其实在量子力学诞生之前一百年就有了，是1807年托马斯·杨在他的著作《自然哲学讲义》中描述了他做了这么个实验，简单来说：点燃一支蜡烛，前面有一块开了小圆孔的挡板，让光穿过小圆孔照射到第二块挡板上，这块挡板有两条竖缝，光穿过两条竖缝照射在靶板上，按常理靶板应出现两条大小与形状与第二挡板竖缝相同的光斑，实际上却出现了多条明暗相间的条纹。

综合许多学者对这个实验的描述：光穿过圆孔前是光子，穿过圆孔后就变成光波，穿过双缝后就变成相互干扰的两束光波，照射到靶板上就成为多个明暗相间的条纹。这说明几个道理：①光子受阻后转化为光波，甚至单个光子穿过圆孔或双缝后就转化为光波。②体现了光的波粒二象性，光既可以是光子，也可以是光波。③两束光波发生干扰，于是在靶板上形成多个条纹，量子力学则说是发生量子态相移。④若对光波进行观测，光波立即“崩塌”为光子，在靶板上不再显示多个条纹，只会显示两个条纹。

当然，运动中的光子难以观测，有学者用电子代替光子，也是在靶板上得到多个条纹，说明电子也存在波粒二象性。用仪器对电子波进行观测，电子波立即“崩塌”为电子流，只在靶板上显示两个条纹。于是推测光子也是这样，这意味着主观行为能够影响客观事物，甚至人类的观测决定了客观世界的存在。

由于这个实验太玄乎，超越了人类的常识，于是被列为十大物理实验之首，并让人类感到恐怖。现在的学者对这个实验的描述，往往省略了第一块挡板，让点状光源直接照射双缝挡板，光穿过双缝后在靶板形成多条明暗相间的条纹。光穿越挡板前是光子，穿过双缝后形成光波，并发生光波干涉，这在原理上是一致的。

在这里，我要对双缝实验的原理进行另外解释，在解释之前我们要树立一个观念：我们观测到的实验结果、客观现象、照片视频，不意味着看到了真理，真理隐藏在事物的后面，需要深入思考才能挖掘出真理，如果思路跑偏，挖掘出来的就不是真理了。看到水中有个月亮，以为水中有个月亮，伸手去捞一无所获；看到海市蜃楼，以为那边有高楼，实际只是影像，有人解释是光的折射形成的影像，那只是他的解释而已，不一定是真理，因为找不到原型在哪里；看到重粒子对撞机跳出一朵“火花”，认为这就是上帝粒子，想象的成分起码占50%，是对是错只有天知道；看到实验装置有某些“骚动”，推测是引力波发力做功，继而臆想十亿光年之外有两个黑洞相撞，连方位和黑洞大小都能臆想出来，只能说明想象力丰富，想象的成分起码占90%，出错的概率也是90%。如果你不思考，你就百分之百相信了；如果你动动脑，你只会相信10%。如果你有色盲，这个世界的颜色你就看不到了；如果你眼晴正常，你认为这个世界五彩斑斓，你又彻底错了，颜色只存在于你的大脑中，客观世界只存在各种电磁波。眼见都不真实，何况是想象呢？

若按我的理论，双缝实验很好解释。我在有关论著中，已经在原理上解释清楚了光的波粒二象性：光是一种粒子，依靠身后的膨胀能量场运动，这个能量场的喷发是脉冲式的，于是光的运动表现出波动性。另一方面，光子是一排排前进的，在两排之间就是波长，就像波浪一样一波波前进，从这个角度也体现出波动性。

另外，还认为光子是有质量的，任何粒子，任何能量，任何物质，任何物体都是有质量的，没有质量的东西是空间、时间、思想、感情、感觉、欲望和虚无。

还揭示了光子的一个重要属性：光子之间有斥力。为什么这么说？手电筒发射出去的一束光，是不断向外扩张的，距离越远光斑越大，就是因为光子之间有斥力。当然，空气分子的阻挡，也会增加光斑的放大程度（我认为：光子与电子之间有斥力，光子遇到空气分子外围的电子会绕开）。任何光源发出的光都有扩散，只是激光向外扩散比较小，说明激光光子之间斥力很小，可以高密度拥挤在一起，也就具有很高的能量。所谓拥挤，是指前后左右的距离都小，就像在一个窄小面积连发射出密集子弹，子弹与子弹靠得很近，跟得很紧。

在双缝实验中，当一束光穿过圆孔或双缝时，在光子斥力作用下向四周扩散，表现为光的衍射，在靶板上形成了较大光斑。穿过双缝后的两条光柱向外扩张，彼此光子发生相斥，但又不能阻止对方落地，于是光子跳跃后落地，形成几道明暗相间的竖状光斑。可以理解为光波干涉或光子干涉，但不意味着光穿孔前是粒子，穿孔后是波。波与粒是一个事物的两种特征，就像金银盾牌正面反面有两种颜色，但也只是一面盾牌，而不是两面盾牌。

为什么观测电子波时会崩塌为电子流呢？因为电子不发光，在空中运动的电子难以观测，要先用光束照射电子，才能用仪器观测。由于光子与电子有斥力，电子被光子照射后就被干扰了，不再发生电子波与电子波的干涉，这样只显示两个条纹。于是有学者别出心裁，用照像机作为靶板，接受穿过双缝的光波，但得到的仍是两个条纹，而不是多个条纹，让这些学者觉得不可思议。我认为，照像机镜头会对光进行重新编组，这样两束光波的相互干扰就被破坏了。所谓干扰，要波长一致，频率一致，稍有变化就没有干扰了。波长和频率在本质上是一回事，只是从哪个角度看问题而已。

行文至此，对双缝实验的结果算是重新解释清楚了，一切正常，符合以往的物理定理，没必要感到大惊小怪。不过，也许我的解释是多余的，甚至是错误的。因为，我重做了双缝实验，得不到想要的多个条纹，获得的只是两个条纹，挡板有两条竖缝，靶板就得到两条光斑，形状一致，大小可调。

是我的实验错了呢，还是前人的实验错了呢？我也不敢妄下结论。从科学上讲，一个正确的实验，别人也能重复，这是最起码要求。这个实验我做得很认真，从凌晨四点一直做到上午十点，晚上又继续做实验。这个实验看起来简单，做起来麻烦，开两条合适的缝都不是容易的事，还要让光斑上墙后能拍得比较清楚才行。科学研究就是这么艰辛，有时一个小障碍，一个小实验，都要折腾一天或几天。

我的实验结果是有道理的，客观世界本应如此，假如双缝可以得到多个条纹，那么我们就看不成电影了。电影胶片中的每个镜头，都有无数条缝，光线透过这些缝照射在银幕上，形成了万千世界。假如双缝可以得到多个条纹，银幕上显示的就是道道波纹，乱麻一堆。

难道我们的先辈做双缝实验时，得出了错误结论？很有可能。当我盯住有两个条纹的照片时，看久了之后就会有多道条纹在相片上晃动，我知道这是视觉滞留造成的，我移动眼睛，条纹跟着移动，说明这是幻觉。所谓视觉滞留，是盯住一个黑白影像一会，眼睛移开后，视觉仍停留在大脑半秒或一秒。我是研究生命的，我知道原因是什么：影像的产生，是外部光子刺激眼球，生成视觉电流，冲击大脑“视幕”，形成相应化学反应，人获得的感觉就是图像。眼睛移开后，化学反应还有惯性，持续一会，因而影像还在。一百多年前的科学家做双缝实验，可能把视觉滞留产生的幻觉当成了客观真实。

由此可见，双缝实验解释不了量子态的叠加，一个粒子它在哪里就在哪里，不可能同时出现在两个地方。电子绕原子核运动，轨道不是固定的，而是随机的，这很正常，因为原子核自旋是随机的，周围还有不少原子核和电子，它们都能干扰电子轨道，也能干扰原子核，这样你就测不准了。

为什么薛定谔的猫风糜靡全球历久不衰？还是名人效应起了作用，1933年薛定谔获得诺贝尔物理学奖，1935年提出猫论，于是也就被当成真理了，没什么人怀疑诺贝尔奖学者的思想实验，但思想实验都是出于想象，等同于假说，可信度不高，本应说完即完，听完即完，不必太当真，不必揪住不放几十年。这毕竟是用来说明量子叠加的一个比喻，这样更通俗易懂一些，但这个比喻是错的，量子叠加也是错的。

量子力学是这么一门科学：听者不明白，说者不明白，谁都不明白。无人能搞明白的科学还是科学么？无人能搞明白的真理还是真理么？当然不是，人类还没有愚蠢到这个地步，至少量子力学存在重大缺陷。发明量子力的科学家，得首先搞明白什么是量子力学，然后再传经布道，后人没必要吹嘘量子力学是二十世纪最伟大的科学发现。我看也伟大不到哪去，有关技术成就都是粒子科学成就，而不是量子力学成就。人类的所有相关技术成就，都是建立在光子理论、电子理论、原子理论、亚原子粒子理论、电流理论、电磁理论、电磁波理论上的，这些理论都早于量子理论。电话、电报、电灯、手机、电脑、电视、雷达、网络、飞机、卫星、飞船、火箭、导弹和核弹，这些尖端科技与量子力学有什么关系呢？工业、农业、服务业与量子力学更没什么瓜葛了。

量子力学有两个基本原理，一个是量子叠加，一个是量子纠缠。量子叠加从上文的论证来看不能成立，有关思想实验是不可信的，有关物理实验是不确切的，相信研究得越深越站不住脚。对量子纠缠的研究，我们首先要引入一个物理原则：两个粒子、物体或天体相互影响，一定是通过物质桥或能量桥影响对方，这个桥也可以是一个充满物质或能量的场，如果找不到这座桥，只是科技没有发展到相应水平。当然，物质与能量是一回事，能量是运动的物质，物质是永恒运动的，即物质永远都是一团能量。

原子核吸引电子，一定是原子核有辐射释放，并被电子吸收，这种辐射来自质子，质子少辐射少，目前探测不到或无人探测，但不等于没有，原子核中的质子多到一定程度，相互碰撞厉害，核辐射就多了，就能用仪器探测了。辐射是能量的释放，或说物质的抛洒，若没有物质补充，或补充的没有抛洒的多，最终会抛洒干净。也就是说，地球的所有原子，都向外抛洒物质，最终都会衰变和解体。但质子越少的原子，衰变和解体得越慢；质子越多的原子，衰变和解体得越快。推而广之，整个宇宙都是如此，所以氢元素最多，氦元素次之。

当然，地球上的物质，可以从太阳获得能量补充，也可以从地核获得能量补充。推而广之，恒星外围的天体，都可以获得能量补充，至少可以从恒星获得能量补充。但重原子获得的补充少于释放，所以解体或解体过程能被人类测到。

恒星每天都向外辐射和抛洒大量物质，会不把物质抛洒完呢？现在还不知道，太阳风抛洒物质，这些物质凝结成团块或天体，最终会坠入太阳重新回炉，使太阳物质获得平衡；太阳辐射会把物质发射到太阳系之外，但太阳也可以接收无数恒星的辐射，这些辐射粒子在强弩之末，自身能量消耗得差不多时，受太阳吸引，投入太阳怀抱。因此，恒星物质的进出是大体平衡的，不平衡只是你给我多一些，我给你少一些，只是谁多谁少的问题。于是，宇宙中就充满了恒星，也派生出外围的行星等天体。当然，有些恒星会发生爆炸，把全部、大部或部分物质抛洒出去。

磁石吸引铁块，一定是是磁石有辐射释放，并被铁块吸收；两块磁铁异极相吸，一定是一极的辐射被另一极吸收；两块磁铁同极相斥，一定是两极的辐射被对方反射。人类探测不到磁辐射，或无人探测磁辐射，但不能说没有。磁辐射来自质子和电子，或说来自正离子或负离子，两极各多了一些相反电荷。

太阳吸引地球，一定是太阳的辐射被地球吸收。当然，地球也反射太阳辐射，太阳也对地球有斥力。吸力与斥力大体平衡，吸力略大一些，所以地球最终会坠入太阳重新回炉。推而广之，所有行星和其他外围天体都是如此。爱因斯坦说，太阳吸引地球，是太阳质量太大，扭曲了周围时空，使地球沿着弯曲的时空运动。这显然是错误的，时间是虚无的，空间是虚无的，时空是时间与空间的杂交，也是虚无的，不可能被扭曲。牛顿说，太阳吸引地球，是因为太阳和地球都存在万有引力，相互吸引，于是地球绕日运动。问题是，力究竟是什么？宇宙只有四种“东西”：时间、空间、物质、能量。时间是虚无的，空间是虚无的，物质是有形的，能量是有形的，物质与能量是一回事。因此，力一定是某种物质或能量，最大可能就是辐射，或者是已知的辐射，或者是未知的辐射。

量子纠缠其实是同类粒子相互干扰，在近距离保持相同姿态。每个粒子就像一个小太阳，一边自旋一边辐射能量，在自旋平面有最多的辐射释放。光子也不例外，光子向外辐射什么能量还不清楚，但一定是有辐射的，不然两个光子之间就不会有影响，也不会有纠缠。光子是铁饼状的，就像银河系、太阳系是铁饼状的一样，在太阳辐射平面分布光辐射、太阳风、行星、小行星、柯伊伯带等。光子前进就像阅兵时的队列前进，只是把士兵换成铁饼状的光子，盘面与运动方向一致，在膨胀能量场推动下，必然形成这种运动姿态，这样也能接收到后方膨胀能量场最多的能量。

光子与光子是同性粒子，具有相斥性，前后左右有距离。光子旋转平面释放辐射最多，意味着上下左右之间的距离较大；光子盘面释放的辐射较少，意味着前后光子之间的距离较小。膨胀能量场具有场压，也会压缩前后光子之间的距离。太空也不是绝对真空，光子前进遇阻也会压缩前后距离。

光子也是有极性的，具体极性需要进一步研究。我认为，旋转面周边是正极，因为有辐射旋转着释放出去，正反两面为负极，可以接收外来辐射，主要接收从身后膨胀能量场来的辐射，而两个负极也有强弱差异。所有粒子极性都应是这样的，唯有正离子和负离子有所不同。光子极性与太阳类同，太阳赤道是正极，太阳两极是负极，八大行星都吸收太阳辐射，行星外表对应太阳是负极，被太阳吸引和抓牢在辐射平面上。

极性是相对的，包括天体、磁铁和粒子都是如此，得看对方是什么才能确定极性。地球吸收阳光，对太阳而言是负极；地球也有辐射，对月球而言是正极。原子核对外有辐射释放，电子吸收这种辐射，原子核对电子是正极，但原子核也吸收来自太阳、地核和附近热源的辐射，这样原子核就是负极。假如原子核不吸收辐射，自身的能量迟早会消耗完。

磁极也是相对的，磁铁异极相对，它们是正负极；同极相对它们都是正极。为什么都是正极？磁铁一极有多余电子（或负离子），另一极有多余质子（或正离子），这就显示出极性。质子与电子都有辐射释放，当质子对质子，电子对电子时，那就是正极对正极，这也属磁性变化。当磁铁面对石头或木头，有极就变成无极了。

重原子为什么有半衰期？原子核辐射来自质子，由于核内集中众多质子，一方面众多质子形成强大辐射，这些辐射阻挡外来能量进入；另一方面众多质子形成“厚壳”，这个“厚壳”阻当外来能量进入。因此，首先是外壳的物质衰变成较轻的元素，一层层剥壳，最终消耗到核心。核心的物质难以辐射出去，能较长时间保持原样。对一个原子是这样，对一块材料也是这样。这里说的是常见放射性物质，有些放射性物质瞬间就衰变了。

由于光子具有极性，它们在前行中形成固定的姿态、位置和距离，这是在吸力与斥力的共同作用形成的，这就是光子阵列。如果拨动其中一个光子，肯定影响到队列中的每个光子，都要作出相应的姿态调整，这就是所谓的量子纠缠了，我更愿意叫同类粒子相互干扰。

我在《生命是什么？》和相关国宝级论文中，论述过电子在电线中的运动。电子与电子是同类粒子，彼此有相斥作用，正常情况下在电线中是寸步难行的。有了电压之后，电子从外部获得一个推力，从原子外围被推了出去，冲击相邻原子外围电子，把其一个电子推了出去，自己取而代之，这样就像多米诺骨牌一样，一个冲击一个，一个取代一个，最终电线这端的电子挤出了那端的电子，看起来就好像电子从这端运动到那端一样。

电子在电线中的运动速度有多快？标准说法是光速，那是凭空想象出来的，无人做过实验，实际上是无限快，距离再远也是“瞬间到达”，只要电压足够强大。这实际上就是一种量子纠缠，或说同类粒子相互干扰，理论上看再远也是“瞬间到达”。由于“瞬间到达”神奇得不可思议，所以许多人不相信量子纠缠。包括我也是不相信的，因为经典表述有误：两个量子再远也可以瞬间相互影响，两者之间不需要有介质。而且，只是告诉人们一个结果，没能从原理上解释清楚。

在这篇文章，我把量子纠缠原理说清楚了，算是拉了量子力学一把，从科幻走向科学，从虚构走向真实，从邪路回归正轨。只是我想把量子纠缠改为同类粒子相互干扰，把量子力学改为粒子科学。人类也做了一些实验，在实验室内已经实现量子纠缠，说明作用距离在室内。如果只是两个粒子或少数几个粒子，作用距离不应超出室内；如果是一束光子在管腔内运动，作用距离可以是几百米或更远一些，目前的记录是600米，管腔可以视为封闭的“室内”。

两个光子纠缠能不能无限远？不可能。但是，假如在一片真空中有一大束光子宽度达到银河系直径，所有光子都不受干扰地等距平稳向前运动，拨动其中任何一个光子，理论上都能瞬间影响到所有光子，哪怕是从银河系这端到那端，这是一种传动作用。然而，不可能有一束这么宽的光，也不可能有一个绝对的真空环境。所有光源都是点状的，呈散发状态发射出去，光子飞得越远，彼此距离越大，达到几十米、几百米或几千米，互相之间就没有影响了。

那么前后光子之间能不能相互影响？当然可以，只要前后两个光子距离比较近就能影响，波长越短影响越大。量子纠缠作用距离也许能达到几百公里、几千公里、几万公里，几十万公里，甚至更远。但不可能无限远，光子在运动过程中，速度是不断变化的，波长是不断变化的，光子前后左右距离都在不断变化，纠缠作用就会慢慢弱化。

因此，量子纠缠实验，要重点在这方面下功夫：改变一束光线一端的光子，影响另一端的光子，实现瞬间保密通讯。至于保密级别有多高那就很难说了，不存在不可破译的可能性，若别人也接收到这束光的部分光子，也能知道光子姿态的变化，从而破译出传递的信息。当然要破译是有难度的，一方面要能接收到激光束，激光束照射范围很窄；另一方面要能破解编码。

干扰光子的最好物质还是光子，比如一束光线，一束激光，激光应更有效一些。从始发端照射传信激光束后，光子会发生姿态变化、光子阵列会产生骚动，这样就把带有密码的信息传送到接收端了。

现在国内外有无数个团队研究量子计算机，首先要明确采用量子力学的哪个原理，如果理论错了，有出征未必有凯旋，有耕耘未必有收获。我认为，本文提出的“量子纠缠其实是同类粒子相互干扰，在近距离保持相同姿态”这个原理是可行的，可以利用同态粒子同时进行不同的计算，实现计算速度的极大提高。至于被广泛看好的量子叠加，我认为在原理上就错了，不可能制造出量子计算机。

2018年10月6日