1700961407
可是，奇怪，为什么我们对猫就不能这样说呢？猫也在不停观察着自己啊。猫和人有什么不同呢？难道区别就在于，一个可以出来愤怒地反驳量子论的论调，另一个只能“喵喵”叫吗？令我们吃惊的是，这的确可能是至关重要的分别！人可以感觉到自己的存活，而猫不能，换句话说，人有能力“测量”自己活着与否，而猫不能！人有一样猫所没有的东西，那就是“意识”！因此，人能够测量自己的波函数使其坍缩，而猫无能为力，只能停留在死/活叠加任其发展的波函数中。
1700961408
1700961409
意识！这个字眼出现在物理学中真是难以想象。如果它还出自一位诺贝尔物理学奖得主之口，是不是令人晕眩不已？难道，这世界真的已经改变了吗？
1700961410
1700961411
半死半活的“薛定谔的猫”是科学史上著名的怪异形象之一。和它同列名人堂的也许还有芝诺的那只永远追不上的乌龟；拉普拉斯的那位无所不知从而预言一切的老智者；麦克斯韦的那个机智地控制出入口，以致快慢分子逐渐分离，系统熵为之倒流的妖精；被相对论搞得头昏脑涨，分不清谁是哥哥谁是弟弟的那对双生子，等等。近年来，随着一些科学题材的影视剧，如《生活大爆炸》《飞出个未来》《神秘博士》《星际之门》等广为流行，薛定谔的猫在大众中的人气也一路飙升，大有赶超同胞Garfield和Tom(8) 的意思。有意思的是，很多时候它还有一个好搭档，就是“巴甫洛夫的狗”。作为科学界的卖萌双星，它们也实实在在地为科学普及做出了巨大的贡献。
1700961412
1700961413
(1) 卡尔杜齐学院得名于意大利伟大的诗人，1906年诺贝尔文学奖得主卡尔杜齐（Giosuè Carducci）。这里的诗句来自《撒旦颂》，是诗人的不朽名作，热情歌颂了文明和反叛的力量。译文取自漓江出版社刘儒庭所译的卡尔杜齐的《青春诗》（诺贝尔文学奖文库之一）。
1700961414
1700961415
(2) 数据和计算都来自http://www.mcs.drexel.edu/~crorres/Archimedes/contents.html.
1700961416
1700961417
(3) 参见Yates 1977。一些反对意见可参考Gatti 1999，2002。也有人认为布鲁诺和卡巴拉（Kabbalah）—一种古老的神秘主义犹太教—有密切的关系，可见DeLeón-Jones 1997。
1700961418
1700961419
(4) 通常我们会用“上”和“下”表示自旋，不过为方便读者理解，用“左”和“右”也无伤大雅。
1700961420
1700961421
(5) 很显然，这本传记是以Vasari的米开朗琪罗传记为模板的。
1700961422
1700961423
(6) 可以参见I.B.Cohen 1960和S.Drake 1970。
1700961424
1700961425
(7) 其实，在量子论诠释问题上的分歧，与其说是“唯心”和“唯物”之争，倒不如说是实证主义和柏拉图主义之争来得更为准确。再说，量子论本身是严格用数学表达的，和意识形态原本完全没有关系。
1700961426
1700961427
(8) 即《加菲猫》和《猫和老鼠》的主角。
1700961428
1700961429
1700961430
1700961431
1700961432
上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958639]
1700961433
上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） 9 At the Crossroads 歧途
1700961434
1700961435
上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958640]
1700961436
Part. 1
1700961437
1700961438
我们已经在科莫会议上认识了冯·诺伊曼（John Von Neumann），这位现代计算机的奠基人之一，20世纪最杰出的数学家。关于他的种种传说在科学界就像经久不息的传奇故事，流传得越来越广，越来越玄乎：说他6岁就能心算8位数乘法啦，8岁就懂得微积分啦，12岁就精通泛函分析啦；又有人说他过目不忘，精熟历史；有人举出种种匪夷所思的例子来说明他的心算能力如何惊人；有人说他可以随便把整部《双城记》背诵出来；有人说他10岁便通晓5种语言，并能用每一种语言来写搞笑的打油诗，这一数字在另一些人口中变成了7种。不管怎么样，每个人都承认，这家伙是一个百年罕见的天才。
1700961439
1700961440
要一一列举他的杰出成就得花上许多时间：从集合论到数学基础方面的研究；从算子环到遍历理论，从博弈论到数值分析，从计算机结构到自动机理论，每一项都可以大书特书。不过我们在这里只关注他对于量子论的贡献，仅仅这一项也已经足够让他在我们的史话里占有一席之地。
1700961441
1700961442
我们在前面已经说到，狄拉克在1930年出版了著名的《量子力学原理》教材，完成了量子力学的普遍综合。但从纯数学上来说，量子论仍然缺乏一个共同的严格基础，这一缺陷便由冯·诺伊曼来弥补。1926年，他来到哥廷根，担任著名的希尔伯特的助手，他俩再加上诺戴姆（Lothar Nordheim），不久，便共同发表了《量子力学基础》的论文，将希尔伯特的算子理论引入量子论中，把这一物理体系从数学上严格化。到了1932年，冯·诺伊曼又发展了这一工作，出版了名著《量子力学的数学基础》。这本书于1955年由普林斯顿推出英文版，至今仍是经典的教材。我们无意深入数学中去，不过冯·诺伊曼证明了几个很有意思的结论，特别是关于我们测量行为的，这深深影响了一代物理学家对波函数坍缩的看法。
1700961443
1700961444
1700961445
1700961446
1700961447
冯·诺伊曼John von Neumann 1903—1957
1700961448
1700961449
大家一定还对上一章困扰我们的测量问题记忆犹新：每当我们观测时，系统的波函数就坍缩了，按概率跳出来一个实际的结果，如果不观测，那它就按照方程严格发展。这是两种迥然不同的过程，后者是连续的，在数学上可逆的、完全确定的，而前者却是一个“坍缩”，它随机，不可逆，至今也不清楚内在的机制究竟是什么。这两种过程是如何转换的？是什么触动了波函数这种剧烈的变化？是“观测”吗？但是，我们这样讲的时候，用的语言是日常的、暧昧的、模棱两可的。我们一直理所当然地使用“观测”这个词语，却没有给它下一个精确的定义。什么样的行为算是一次“观测”？如果说睁开眼睛看算是一次观测，那么闭上眼睛用手去摸呢？用棍子去捅呢？用仪器记录呢？如果说人可以算是“观测者”，那么猫呢？一台计算机呢？一个盖革计数器又如何？
1700961450
1700961451
冯·诺伊曼敏锐地指出，我们用于测量目标的那些仪器本身也是由不确定的粒子组成的，它们自己也拥有自己的波函数。当我们用仪器去“观测”的时候，这只会把仪器本身也卷入到这个模糊叠加态中去。怎么说呢，假如我们想测量一个电子是通过了左边还是右边的狭缝，我们用一台仪器去测量，并用指针摇摆的方向来报告这一结果。但是，令人哭笑不得的是，因为这台仪器本身也有自己的波函数，如果我们不“观测”这台仪器本身，它的波函数便也陷入一种模糊的叠加态中！诺伊曼的数学模型显示，当仪器测量电子后，电子的波函数坍缩了不假，但左/右的叠加只是被转移到了仪器那里而已。现在是我们的仪器处于指针指向左还是右的叠加状态了！假如我们再用仪器B去测量那台仪器A，好，现在A的波函数又坍缩了，它的状态变得确定，可是B又陷入模糊不定中……总而言之，当我们用仪器去测量仪器，这整个链条的最后一台仪器总是处在不确定状态中，这叫作“无限复归”（infinite regression）。从另一个角度看，假如我们把用于测量的仪器也加入到整个系统中去，这个大系统的波函数从未彻底坍缩过！
1700961452
1700961453
可是，我们相当肯定的是，当我们看到了仪器报告的结果后，这个过程就结束了。我们自己不会处于什么荒诞的叠加态中去。当我们的大脑接受到测量的信息后，game over，波函数不再捣乱了。
1700961454
1700961455
奇怪，为什么机器来测量就得叠加，而人来观察就得到确定结果呢？难道说，人类意识（Consciousness）的参与才是波函数坍缩的原因？只有当电子的随机选择结果被“意识到了”，它才真正地变为现实，从波函数中脱胎而出来到这个世界上。而只要它还没有“被意识到”，波函数便总是停留在不确定的状态，只不过从一个地方不断地往最后一个测量仪器那里转移罢了。在诺伊曼看来，波函数可以看作希尔伯特空间中的一个矢量，而“坍缩”则是它在某个方向上的投影。然而是什么造成这种投影呢？难道是我们的自由意识？
1700961456