漫聊合集 從薛定諤方程到狄拉克公式：幽靈般的電子自旋

這是我們量子力學正片內容的第二期 爲什麼說是正片內容呢? 因爲上一期結束之後 有朋友來問我 不是以前說過量子力學嗎? 在不同的節目裏 那肯定多多少少都提過 而且我說到這些內容的時候 是默認大家對量子力學 已經有了一定的認知纔來說的 而咱們這幾期節目 則是從零開始抽絲剝繭 從頭把量子力學 核心的科學觀給你梳理一遍 即便啊 你不理會其中複雜的數學公式 至少也對量子力學裏 最重要的智力思考 有個清晰的理解 好閒話少敘我們正式開始 上一期咱們說到 黑體輻射是物理學 晴空之上的一小片烏雲 但是物理學家們 看到它逐漸飄進的時候 發現它其實是一團 閃電雷鳴的暴雨雲團 從這個小小的問題出發 人們逐漸揭示了光子 和電子的波力二象性 我們也留下了不少問題 比如說電子到底是什麼 一個電子 爲什麼又能夠自己和自己干涉 電子身上帶着的那個波 到底又是什麼東西 這一期我們就順着這些問題 繼續往下聊 首先要登場的是量子力學 最著名的領軍人物 維爾納·海森堡 本着咱們這個系列節目的原則 只聊思想不聊歷史 我們就略過海森堡的生平 直接從他的洞見說起 電子到底是什麼呢 它是一個粒子還是一個波呢 海森堡對此提出 最核心的觀點是這樣的 他說電子有時候表現得 像是一個粒子 有時候又表現得像是一個波 它到底是什麼東西 我們是沒有辦法想象的 而且也沒有必要去想象 你應該關心的是那些 可以測量的東西 電子的軌道到底是什麼樣子的 它又是怎樣 從這裏突然跳到那裏的 那些都是不可測量的 不可測量的東西 我們就不必關心 如果你想要畫出電子的路線圖 你必須在每一個時刻 都同時知道電子的位置和速度 而海森堡說 這個是不可能的 你不可能同時精確知道 一個電子的位置和動量 當然了 主流的物理學喜歡用動量 我們普通人就理解爲速度就夠了 這個說法一開始就被叫做 海森堡測不準原理 那關於自己提出的這個原理 海森堡自己一開始 是這樣描述的 想象一下 現在你想要知道一個電子在什麼位置 那你就得用一束光去照一照它 光的分辨率就取決於波長 波長越短 分辨率就越高 探測的也就越精準 所以如果你想要精確地測量 一個電子的具體位置 你就得用波長非常非常短的光 去照它纔行 而根據光量子的理論 波長越短頻率就越高 而上一期我們說了 頻率越高那光子的能量就越高 你的測量實際上 是用高能量的光子 去打你想觀察的這個電子 結果呢 你會把這個電子給打飛 那麼這個高能量光子 帶來的衝擊就會掩蓋 電子原來的動量 反過來說如果你想要精確測量 電子的動量 你就得用能量比較低的光子去撞擊它 纔不會影響它原本的 動量嘛 而這就意味着你用來探測的 那個光子的波長就會比較長 那這麼長的波長下 你就不能準確地判斷電子的位置 這個是海森堡當年的描述 不過今天我們再說 這種描述只能是幫助你 理解測不準原理 它已經是一個很不準確的描述了 今天更多人 不叫它測不準原理 而是叫海森堡不確定性原理 海森堡原本的解釋 更像是說 我們是在實驗室的條件下測不準 是因爲你想要測量一個東西 就不得不干擾這個東西 它是測量手段 本身帶來的問題 然而不確定性原理 則是說 這個可不是我們實驗手段不夠精確的問題 它是電子的一個本性的問題 是它內斂的一個屬性 一個電子 根本就不能同時擁有 確定的位置和確定的動量 今天我們已經可以用 數學來精確地描述 無論是什麼東西 它是一個電子也好 是一個光子也好 哪怕是一個宏觀物體也罷 它的位置不確定性 Δx和 動量不確定性Δp 都滿足一個公式 這個公式很簡單 就是Δx乘以Δp 大於等於h除以4π 等式右面 這個h是普朗克常數 π是圓周率 你不需要關心右面的式子是怎麼推算出來的 只需要知道 這個不等式右面 是一個非常非常小的常數 位置不確定性Δx 和動量不確定性Δp 的乘積永遠大於 這個常數 你想要讓Δx變小 也就是讓位置的不確定性變小 那Δp就必須隨之變大 也就是動量的 不確定性會變大 它們的乘積永遠不可能爲0 也就是位置和動量 永遠不能同時100%的確定 這兩個量 永遠都有一個最小的不確定性 它受到普朗克常數的限制 重點在於不是我們測不準 不是我們看不到 而是電子根本就沒有 確定的位置和動量 電子的行爲有一種內在的不確定性 它永遠都是模糊的 可能你會問了 那爲什麼在我們的日常生活裏 可以精確的知道一個東西的位置和速度呢 那個是因爲 等式右面的普朗克常數 是一個很小很小的數字 而且它還要再除以4π 那一點不確定性 和宏觀世界的尺度相比 是微不足道的 但是它也不等於0 當我們有了這個數學公式作爲武器 再回頭看上一期說到的 用電子做的雙縫實驗 在經典物理學裏面 我們把電子想象成一個實心的小球 只要知道這個小球 通過雙縫那個時刻的位置 以及橫向和縱向的速度 你就可以精確計算 它在屏幕上的落點 但是在量子力學裏面 因爲不確定性原理 電子根本就沒有精確的位置 也沒有精確的速度 這樣的預測是不可能的 那根據不確定性原理 世界上沒有絕對靜止不動的東西 這是因爲 如果一個粒子的速度是絕對的0 那它也就沒有動量的不確定性了 因爲它已經是確定是0了嘛 那麼它的位置的不確定性 就必須是無窮大 那它就必須同時出現在 宇宙中的所有的地方 所以哪怕在溫度 是絕對0度的條件下 微觀的粒子也會有一些 微小的振動 同時不確定性原理也告訴我們 所謂電子的軌道 這個概念也是一個沒有意義的概念 電子沒有確定的位置 它同時出現在 原子核之外的各個地方 它呈現出來的是一片雲 其實因爲是微觀世界 連中間那個原子核 它也是雲 不確定是量子世界的本質 海森堡要求我們 專注於那些能測量的東西 坦然接受測量結果的 不確定性 事實上我們一直到今天 也只是知道電子的一些性質而已 我們並不知道電子 到底是個什麼東西 如果真的存在一個 關於電子的客觀事實 那那個客觀事實也很可能 在我們人類理解能力之外 緊隨着海森堡之後 對量子力學做出很大貢獻的 是大名鼎鼎的薛定諤了 上一期我們說到 德布洛伊提出了觀點 他認爲電子是一個波 但是他沒有給出描述 這個波的方程 這件事被後來的薛定諤給補上了 咱們知道物理學家 手裏沒有數學方程 那可是幹不了活的 薛定諤的方程被科學界 譽爲人類歷史上最重要的幾個方程之一 咱們說說方程裏出現的幾個參數 其中有一個普朗克常數h 它不出意外的出現在方程之中 還有一個m是粒子的質量 v是勢能 這個方程描寫了 波函數在不同位置和 不同時間裏的變化 其實這個方程說的就是 動能加上勢能 等於總能量 你看一個本來描述波的方程 變成了一個描述能量的方程 它就和經典物理學算是接軌了 那這個方程 什麼地方了不起呢 在薛定諤之前的波爾 提出了一個有能量層級的原子模型 你還記得吧 但是波爾他沒有辦法解釋 爲什麼原子的能級 必須是一個一個的 而不是連續的 那現在薛定諤用這麼一個簡單的方程 開始求解 得出答案 爲什麼只有那幾個能級呢 爲什麼電子的軌道只有那麼幾個呢 因爲這個方程 是一個二階的偏微分方程 它正好就有那麼幾個 本徵值和本徵函數 這兩個名詞聽起來有點陌生 沒有關係 簡單來說就是原子的能級和軌道 精確的包含在 這個方程的節裏面了 這個又是數學的一次偉大勝利 有了薛定諤方程 我們就可以知道 波函數在任何時間 任何位置的精確數值 雙縫干涉實驗也好 原子的能級也好 都可以用波函數給計算出來 不過薛定諤自己很不滿意 直到這個時候 他還是不知道 這個波函數到底是個什麼東西 其實咱們前面說的普朗克和波爾 他們做的事也是這樣 都是先有了數學 然後再去解這個數學的方程 在裏面尋找物理意義 波函數里面有一個虛數 解出來的波函數 它不是實數 而是一個負數 這裏的負是複雜的負 不是那個正負的負 這個虛數和負數 好多人已經不記得它是幹什麼用的了 沒關係 你只需要知道 負數是無法在現實世界測量的 我們生活的世界 是一個實數的世界 後來還是德國物理學家馬克斯·波恩 提出了一個解釋 他說波函數絕對值的平方 等於粒子出現在 那個時間和那個地點的概率 經他這麼一說 我們的虛數和負數 取一個絕對值 再加一個平方 剩下的就都是實數了 這裏的物理意義就在於 一個沒有被觀測過的粒子 就好像是一片朦朧的雲 它可以既在這裏又在那裏 但是它在各個位置 被發現的概率並不是一樣大的 現在有了波函數 我們可以說 波函數在一個地方的絕對值越高 粒子在那裏被發現的可能性就越大 如果波函數在這裏是零 粒子就絕對不會在這裏出現 波恩的這個解釋 能完美的符合實驗結果 但是啊 這個解釋存在兩個很大的問題 量子力學 也正是在這個時刻起 走上了讓大多數科學家都無法理解 甚至互相爭吵的一個分水嶺 第一個大問題是 波恩的解釋 你可以用薛定諤方程 計算一個電子出現在屏幕上 任何一個小區域內的概率是多少 而我們知道 當你只測量一個東西的時候 其實是沒有所謂概率的 只有當我們測量大量的粒子的時候 根據方程 你可以精確的計算出 百分之多少的粒子會出現在什麼樣的區域 那它們就真的乖乖的 按照這個方程出現在那個區域 但是你能知道的 也就只有概率 那你說我現在只發射一個電子 我想預測這個電子 到底會落在哪裏行不行呢 答案是不行 量子力學只會算概率 而且根據海森堡 不確定性原理 單個電子根本就沒有什麼在哪裏 這種說法 這一點可就讓物理學家太難以接受了 要知道在這之前 物理學已經發展到了 管天管地的地步 經典物理學在原則上 是不能接受任何不確定性的 經典世界裏 任何事情的發生 總有一些前因後果 但是在量子的世界裏 電子的具體落點這件事 是沒有任何理由的 概率的大小有理由 概率是否落實 落實到哪這件事沒有理由 這個當然就讓很多人接受不了了 於是就有了愛因斯坦 那句著名的上帝不置頭子 如果說世界 是不是不確定的 這個是上帝自己的事 愛因斯坦管不着 那第二個問題就更嚴重了 波函數是一個十分怪異的存在 咱們想想這麼一個過程 比如一個在空中飛行的電子 當它還沒有打在屏幕上的時候 你知道 它在附近是無處不在的 它的波函數在附近的各個地點 都有一定的數值 波函數本身在掌控 這些數值的大小 但是當電子一旦 打在了屏幕上 它的位置就固定了 波函數瞬間就在周圍其他的位置 都不存在了 都變成了零 這個呢叫波函數的坍縮 那電子從一個波 就坍縮成了一個粒子 古怪的問題就在於 在這個坍縮的過程中 波函數本身發生了什麼事呢 它爲什麼會突然消失呢 而且消失的過程 完全不需要時間 也完全不可逆 物理學家總是認爲 什麼事情都應該是逐漸的、連續的變化的 這種不需要時間的突變 太奇怪了 在此之後 物理學分成了兩個學派 像是波爾、海森堡、波恩這些人 很容易就接受了量子力學 這一派人物都團結在 丹麥的哥本哈哥大學的波爾領導下 所以量子力學的 主流解釋也被稱爲 哥本哈根解釋 而另外一派就是普朗克、愛因斯坦 德布羅伊和薛定諤這些人 雖然他們對量子力學 本身做出了重大的貢獻 但是他們不願意接受哥本哈根解釋 這個背後 是不同人對世界本源 看法的不同 哥本哈根學派認爲 如果我們就看結果 那量子力學已經能給你提供足夠好的結果了 沒有誰需要準確的預測 單個電子的位置 做實驗的時候都是用一大堆例子 量子力學描寫 集體行爲是非常精確的 這就好比我們能用精確的 公式預測水流的方向 而不需要去知道 單個水分子是怎麼運動的 而另外一個學派 就是非要打破砂鍋問到底 去追問世界的本質 是的我們是算不出來 電子的位置也用不着計算 但你不能說 電子在本質上它就沒有位置 這個我們接受不了 你看啊 薛定諤方程其實是在數學上遇到了好運氣 恰好可以解除氫原子的能級 數學 只是物理學家手裏的一個工具 但是真實世界 沒有任何理由必須聽從你這個方程的 現在呢 有這麼一個方程 得出了一個違背常識的解 那是放棄我們對世界的常識 還是放棄這個方程 這一點其實是值得成論的 這也就是當時兩派 最大的爭執所在 不久之後物理學家求解薛定諤方程 得到了量子穿牆 這麼一個更加古怪的解 現在啊 我們把它叫做量子碎穿效應 但是在當時啊 誰也沒有辦法想象 一個東西憑空能穿牆 這算是怎麼一回事呢 這個就更加劇了人們對方程的懷疑 但是很快 物理學家喬治·加莫夫就說 量子碎穿是真實的 它不僅可以被實驗證實 還能進一步解釋 爲什麼原子核會衰變 原子核是質子和中子 緊密結合在一起的一個核 這個把它們結合在一起的力呢 就是強力 那爲什麼有的時候 有一些原子核又能突然分裂呢 質子和中子怎麼就突然克服了 那個把它們結合在一起的強力呢 哎 量子碎穿效應 就是最簡單的謎底 而加莫夫的計算正好符合衰變的概率 再比如說核聚變啊 是兩個比較小的原子核聚在一起 形成了一個更大的原子核 同時釋放大量的能量 現在我們知道啊 太陽就是基於這個原理在發光發熱的 但是呢 原子核都是帶正電的 正電和正電互相排斥 那這兩個原子核 想要克服這個排斥的電勢能 那正是因爲量子碎穿的效應 核聚變才能更容易發生 否則啊 它就需要非常非常高的能量 纔可能發生 也就是說啊 要感謝量子碎穿 我們才能擁有一顆太陽 那麼結論就越來越清晰了 如果放棄薛定諤方程 就要緊跟着放棄對一系列問題的解釋 而面對新方程和經典方程的矛盾 人們似乎只剩下了一條路 電動力學 現在得改寫了 上期我們說到啊 麥克斯威的舊理論裏面是沒有光子的 而是隻有波 另外一個問題呢 就是薛定諤方程是一個低能量的方程 它不滿足狹義相對論的時空觀 所以啊 物理學家就迫切的需要 把電動力學、薛定諤方程 和狹義相對論給統一到一起 發明一個全新的量子電動力學 最先做出突破的 是物理學家保羅·迪拉克 他可是一個數學天才 他做出融合了相對論的波動方程 就叫迪拉克方程 咱們無數次說過了啊 物理學家都是先玩方程 然後求解 再看能不能解出一個新的物理學了 迪拉克也解出了新的東西 他發現 他那個方程的解裏面 除了尋常的帶負電的電子之外 還有一種質量和電子一樣 但是帶正電的東西 可以叫正電子 迪拉克就說 既然我這個方程裏有正電子 那正電子就應該存在 結果僅僅過了一年 美國的實驗物理學家 就發現了正電子 正電子也是人類所知道的 第一種反物質 你看數學多神奇 這個世界爲什麼會有反物質存在呢 因爲數學方程需要它們存在 不過反物質 和我們今天的主題關係不大 咱們改天再說 而另外一個東西關係可就大了 它就是迪拉克放出來的 另一個魔鬼 電子的自旋 這個神祕的自旋也是在實驗中被發現了 給你描述一下這個實驗 不是特別好理解 需要你集中注意力聽一下 在這個實驗裏 我們把一束銀原子從高溫爐中射出來 經過一個外加的磁場之後 打在屏幕上 原本的一束銀原子變成了兩束 這個就有點奇怪了 因爲銀原子是電中性的 但是它的最外層 有一個還沒有配對的電子 爲了便於理解 你可以把銀原子想象成一個 單個電子繞着原子核旋轉的東西 那電子的這個繞形 就形成了一個 小小的環繞電流 環繞電流就把銀原子 變成了一個小小的磁鐵 那磁鐵就會被外部的磁場 所影響發生偏轉 但是奇怪的事就在這 如果按照這樣的理論來分析的話 這個射線應該是 被連續的偏轉 結果打在屏幕上 應該是連續的一條一條的短線纔對 可是爲什麼 現在射線正好被分成了兩束 打在屏幕上 是兩個亮點呢 唯一的解釋是 電子在繞着原子核的旋轉之外 自身還有一個別的什麼旋轉 就類似於月球繞着地球轉 它自身還在自轉 不過呢 它的這個自身的旋轉角動量 是量子化的 只有二分之一和負二分之一 兩個取值 對應着呢就是上下兩束射線 我們可以把這個多出來的 電子本身的旋轉 就叫做電子的自旋 注意啊 這裏所說的自旋 就跟咱們說夸克的味和色 不是我們理解的味道和顏色 而是一個別的什麼東西 不過呢我們又必須用語言 給它一個稱謂 電子自旋的正負二分之一 是實驗給湊出來的數 但是實驗物理學家 不知道這個自旋是從哪來的 甚至沒有辦法想象 這個所謂的二分之一是怎麼回事 自旋啊 是狄拉克方程內在的要求 如果你把電子想象成一個小球 自旋是這個小球的自轉 自旋的正負號 是自轉的方向 那麼電子的自旋是二分之一 這個事實就意味着 這個小球必須得轉兩圈 才能回到原來的樣子 所以啊再跟你強調一下 自旋只是我們給這個現象 命了一個名字 但它絕對不是一個小球在那自轉 所以啊你也大可不必 非要在腦子裏想象 所謂電子自旋到底是怎麼個旋法 你只需要知道啊 自旋是電子的一個內在屬性 我們可以通過實驗觀測到它 當物理定律說 這個角動量守恆的時候 其實說的是電子的總角動量 等於軌道的角動量 加上自旋的角動量 這個動量是守恆的 那有了自旋這個概念 我們就可以更深刻的理解量子力學了 注意一下啊 敲一下黑板 節目到後半段了 有的同學可能注意力不太集中了啊 下面這段話 我是儘量說的直白 但是坦白講還是特別不好理解 需要你付出一些精力 畢竟啊能輕輕鬆鬆理解的 只是特別特別外行的量子物理觀 回到我們前面說的銀離子數實驗 外加的磁場 把銀原子數一分爲二 一半向上一半向下 這個說明 最外層的那個電子的自旋 正好一半是二分之一 一半是負二分之一 現在啊咱們先把這個奇怪的 二分之一放在一邊 只看這個正負號 狄拉克的方程表示 這個公式說的就是 電子的量子態 可以寫成自旋方向是正 和負的兩個量子態之和 在宏觀上來看 這個實驗就顯示啊 一半的銀離子向上偏轉 另一半向下偏轉 但是具體到某一個銀離子 你只能說 它向哪個方向偏轉的概率 都是二分之一 但是在真正發生偏轉之前 任何一個銀離子的外層電子 都處在正和負 兩個自旋的疊加態 是我們的實驗觀測 讓它坍縮到了 其中一個態上面去 而坍縮到每個態的概率 都是二分之一 所以呢銀離子被分成了兩數 好到這沒問題啊 接下來反直覺的部分要來了 剛纔我們說啊 有一個外加磁場才導致銀離子數分開 對吧 可是爲什麼實驗中 電子的自旋的正和負的取向 正好和外加磁場的方向一致呢 正好是一個向上 一個向下 而不是一個向左 一個向右呢 難道說電子在決定自己 如何自旋之前 就已經知道外加磁場是什麼方向的了嗎 舉個例子說啊 咱們地球的自轉可是隻有一個方向 自西向東 但如果你看南北這個方向 它是沒有自轉的 可是電子就不一樣了 你在X方向加上這個磁場 它就會正好在X方向表態 也就是剛纔我們說的正負二分之一 它會發生一個波函數的坍縮 注意啊 這裏我們說電子錶態 只是打了一個比方幫助你理解 後面我們也會沿用這個說法啊 好那如果你把磁場的方向 換到Z方向上 會怎麼樣呢 很奇怪啊 它就會在Z方向上 表現爲兩個方向自旋的疊加 更奇怪的還在後面啊 設想一下啊 我們讓一束銀原子 經過一個Z方向的磁場 它分成了兩束 我們呢只留下正號那一束 注意這一束銀粒子 已經在某個磁場裏表過態了 它們已經從正負疊加的波函數里 坍縮成了一個 確定的方向了 如果我們讓這一束銀粒子 再經過一個Z方向的磁場 就是方向和剛纔那個磁場一樣啊 那當然因爲它們表過態了嘛 就不會再分成兩束了 這個沒有問題 可是啊注意 如果我們旋轉一下磁場的方向 讓這束離子再經過一個 X方向上的磁場 結果就奇怪了 你會看到啊在這個新方向的磁場裏 銀粒子又分成了兩束 也就是說啊 這個Z方向自旋爲正的態函數 還可以用X方向上的 兩個自旋的態來疊加 這就好比啊 你在宏觀世界看一個地球 先是從平面上看 發現它從西向東旋轉 然後你換了個方向 發現它也在從南向北旋轉 這種現象 我們肯定是沒有辦法想象的啊 地球不可能會知道 你朝哪個方向去測量它 所以呢這個詭異的電子自旋 它只有正負二分之一 但是這兩個選項 卻沒有哪個方向的約束 你測量的結果取決於 你觀察的方向 我再問個問題啊 一束銀粒子先被Z方向分爲兩束 我們取其中的一束 讓它經過X方向的磁場 它又被分成兩束 我們再取其中的一束 注意這束光已經在 Z和X兩個方向都表過態了啊 現在我們讓這束銀粒子 再經過一個 你猜它會怎麼樣 答案是銀原子又被分成了兩束 從第一個磁場出來 我們已經選擇了 Z方向爲正這一束 這些電子已經對Z方向表過態了 可是在第三個磁場上 你又讓它對Z方向表態 它們在這個方向上 又再次變成了疊加態 如果你是當時負責實驗的物理學家 估計也會一樣崩潰 那我們嘗試用人話 來總結一下電子的行爲 電子的狀態 本來是不可說不可描述的 是我們非要在一個方向上 做實驗 逼着電子在這個方向上表態 它在不得不表現爲 兩個自旋的疊加態 是我們的觀測 給了電子一個自我表達的視角 電子本來是沒有視角的 強調一下啊 電子在任何時候都有自旋 它的自旋也永不停息 但是它的自旋 可以完全沒有明確的方向 你在哪個方向上讓它表態 它就告訴你 它的自旋在這個方向上 或者是正二分之一 或者是負二分之一 你換個方向再問 它又是同樣完整的來表態 電子是什麼樣 完全取決於你怎麼問它 而它本來是什麼樣 至少在我們的語言和數學體系裏 沒有辦法描述 至此啊 一流的物理學家 完成了一次對微觀世界圖景的認知重構 我們說的這個實驗 是從狄拉克方程來的 而它的出現 是爲了把電動力學 薛定諤方程和狹義相對論統一起來 換種說法 我們是要在不推翻相對論的前提下 同時解釋經典物理學裏的 麥克斯韋理論和薛定諤的 波函數方程 可以說啊 狄拉克僅憑自己獨步天下的數學功夫 就辦成了兩件大事 一是預言了反物質 這種絕對反直覺的存在 二是給電子自旋 找到了理論解釋 爲量子力學的大廈 完成了一塊重要的拼圖 站在狄拉克的視角 重新看薛定諤的波函數 他就不再是一個無法理解的幽靈了 而是量子態 在位置和動量 這兩個視角上連續疊加的展開 就像是那束銀粒子 先在X方向變成兩豎 又在Z方向變成兩豎 是一樣的 爲什麼電子打在屏幕上就變成了粒子呢 因爲不確定性消失了 沒有疊加態了 爲什麼Z方向已經表現過態的電子 還能在X方向上 再表態一次呢 因爲不確定性還在 還能繼續展開成疊加態 我想啊 最後這個解釋 你聽到現在 雖然我重複了很多次 可能還是沒有辦法理解 你要知道這很正常 而量子的這個奇怪性質 我也很少在其他的節目裏聽到 爲了再次讓你理解量子的這個奇怪性質 咱們就再拿宏觀物體舉個例子吧 咱們呀 總說薛定諤的貓 說打開盒子之前 貓是死和活兩種疊加態對吧 現在我告訴你啊 貓不僅有死活兩種疊加態 還有另外一種疊加態 就是它的顏色 在你觀察之前 這隻貓可能是黑的 也可能是白的 只有你觀察它的時候 它的波函數纔會瞬間探索 要麼是黑的 要麼是白的 而不是一種中間的灰色 更加怪異的是 如果你先觀察它的顏色 比如說啊 看到它是一隻黑色的貓 然後呢 你把盒子關起來 這次你想看看它是死是活 打開一看 是死的 注意啊 因爲這次你想看死活 那你就不能看顏色了 或者說你看不到它的顏色 接下來你又把盒子關起來 還想再看一眼它的顏色 等你再次打開的時候 它居然又有50%的可能性 變成一隻白貓了 而這次我們又不知道 它是生是死了 在宏觀世界裏 不要說觀察這麼一隻貓啊 我們甚至都無法想象 怎麼會有一隻貓 我們只能看生死 不能看顏色 更無法想象 我們看過顏色 再看生死 然後再重新看顏色 居然有可能還會變色 而狄拉克告訴我們 電子就是這樣的一個東西 你無法知道它本來是什麼 你甚至無法想象 它本來是什麼 你一次只能提一個問題 它會嚴格按照概率 回答你這個問題 而對於其他問題 它絕口不提一個字 歡迎你來到量子力學的神祕世界 到今天我們剛剛把門簾掀開 它給人們帶來的疑惑 還遠遠不止如此 下一期我們再接着聊