關(guān)于薛定諤，你不知道的七件事

作者：Alex Santoso

譯者：Camelion

審校：Alex Yuan

圖1 在真誠地追求知識的過程中，你會經(jīng)常地忍受不定期地被忽視的感覺。

可以打賭的是，當(dāng)聽到“薛定諤”這個詞時，你立馬想到的肯定是薛定諤的貓。但你有沒有真的了解這個著名悖論背后的這個男人呢？

小編這里給你提供的有關(guān)薛定諤的故事絕對是純凈版。保證，沒有物理！

一 、薛定諤是怎么想出波動方程的？

瑞士物理學(xué)家弗里克斯·布洛赫講述了波動力學(xué)誕生的故事：一天，諾貝爾獎獲得者皮特·德拜說：“薛定諤，你現(xiàn)在工作的方向不對啊，沒在重點上。要不你回去研究研究，回頭給我們講講德布羅意的工作怎么樣？聽說現(xiàn)在好多人在搞這個啊?！?/p>

圖2 布洛赫（左）、德拜（中）、薛定諤（右）。三位都是諾貝爾獎獲得者 。

于是薛定諤就干了。他回去查查論文，然后就做了個報告，講了講法國那個哥們路易斯·德布羅意的假設(shè)，即物質(zhì)也有波的特性。報告完后，德拜卻不認(rèn)同這個報告的內(nèi)容，覺得這樣的想法“很傻很天真”。他指出：“要處理波的特性，你起碼得有一個波動方程才行啊。”

薛定諤就把這話放心上了。很快他離開妻子，到瑞士阿爾卑斯山去度兩個半星期的小假——只帶了德布羅意的論文，維也納的一個情人（具體是誰現(xiàn)在還是個謎）以及兩顆珍珠。情人還好理解，帶珍珠干嘛？！別急。原來他向自己的情人“請教”以期獲得靈感的時候，會把兩顆珍珠塞進耳朵里，讓自己的世界安靜下來，這樣才好開始著手波動力學(xué)的工作。

阿爾卑斯山麓的小長假結(jié)束后，回去他就做了個報告，報告上薛定諤說：“之前德拜給我提了個建議，說應(yīng)當(dāng)有個波動方程——好，現(xiàn)在我有了。”

圖3 薛定諤及薛定諤方程

數(shù)年后，布洛赫跑到德拜那兒，問他這段經(jīng)歷。德拜卻說：“啊，有嗎？我忘了?！辈贿^布洛赫覺得吧，估計德拜是后悔了，當(dāng)時就不該給薛定諤提建議去做這個方程，而應(yīng)該自己干。不管怎么說吧，德拜轉(zhuǎn)頭又問布洛赫：“我這么做應(yīng)該是對的吧？”

關(guān)于薛定諤老師是如何推導(dǎo)出薛定諤方程的詳細(xì)過程，大家可以猛戳鏈接《不能說的秘密：薛定諤方程是如何推導(dǎo)出來的》。

二、薛定諤紙幣

曾經(jīng)有一個物理專業(yè)的博士后跟我說：“物理中沒有金錢”。這也許是對的。不過金錢中卻有物理！

圖4 圖5 奧地利1000先令（流通時間為：1983年-1997年）。正面是薛定諤的頭像，背面是維也納大學(xué)。

瞧，薛定諤紙幣，1983年開始流通，1000先令，是奧地利貨幣中是第二大的面額了（最大的是5000先令），放在現(xiàn)在大概值五張半的毛爺爺。不過很遺憾，到1997年就不再流通，換成了奧地利著名的醫(yī)學(xué)家、生理學(xué)家卡爾·蘭德斯坦納。畢竟世界這么大，牛人這么多，得風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)嘛。好希望能時光逆轉(zhuǎn)，去奧地利換張1000先令的薛定諤回來供著啊。

圖6 圖7 奧地利現(xiàn)在流通的1000先令。正面和反面都是卡爾·蘭德斯坦納。蘭德斯坦納是生理學(xué)諾獎獲得者，是他首先發(fā)現(xiàn)我們的血液分A，B，O，AB四種類型的，在他之前輸血是會死人的。

三、薛定諤不僅僅是搞物理

他除了去領(lǐng)領(lǐng)諾獎，參加些物理學(xué)的會議外，不忙的時候他其實非常喜歡滑雪、溜冰、游泳或者爬山的。薛定諤的大名，除了做物理的人耳聞能詳外，他也是生物領(lǐng)域的大牛，估計沒有幾個學(xué)生物的人不知道他的杰作《生命是什么》，這本書給生物界帶來了多大的“地震波”真的難以估量；據(jù)說搞清除DNA螺旋結(jié)構(gòu)的沃森和克拉克就深受此書影響。物理和生物之外，他還會搞搞哲學(xué)、倫理學(xué)和宗教研究。

圖8 《生命是什么》英文本和中譯本。書中主要觀點認(rèn)為，物理學(xué)和化學(xué)原則上可以詮釋生命現(xiàn)象。

四、薛定諤的雙重婚姻

不管薛定諤的貓是死是活，那都是量子概率的問題，但關(guān)于薛定諤的婚姻卻沒有什么不確定的。他公開承認(rèn)他有很多情婦，包括他物理同事Arthur March的老婆Hilde March。不過不用擔(dān)心薛定諤的妻子Anny——Arthur也會時不時陪她去睡個覺。（感覺好混亂……）

圖9 女士們怎么能抗拒得了這個蝴蝶結(jié)呢

1934年，Hilde給薛定諤生了個女兒；1938年納粹將要入侵奧地利之際，他攜帶著自己的老婆，以及別人的老婆（Hilde）一塊去了愛爾蘭。在愛爾蘭兩個女人又分別（?。┩瑫r（！）給他生了兩個女兒。

圖10 薛定諤的妻子及情人。左側(cè)為Ithi Junger，中間為Hilde March，最后一個為薛定諤的妻子Anny。

五、薛定諤“復(fù)活”——在《飛出個未來》（Futurama）劇情中

圖11 Futurama Wiki中關(guān)于薛定諤（角色）的介紹。薛定諤被認(rèn)為出生于1887年，死于1961年，但被人在公元3011年的紐約街頭看到。所以有可能他并沒有死，而是被冷凍起來了。

注釋：《飛出個未來》是一部美國喜劇漫畫及動畫片，曾榮獲過艾美獎。主要講述一個前紐約外送披薩的小店員 PhilipJ. Fry ，在 2000 年即將到來前的幾秒鐘被低溫冷藏了起來，然后在未來的 2999 年新年前夕被解凍，之后在未來世界冒險生活的故事。在這個片段中，薛定諤已經(jīng) 1129 歲。

在《飛出個未來》的一個片段中，薛定諤復(fù)活了。由于他違反交通規(guī)則，超出光速15英里/小時（c+15英里/小時）行駛，且攜帶一個裝有貓、毒藥和銫原子的盒子，于是遭到人民警察Fry和URL的追捕。

圖12 圖13 劇照。

FuturamaWiki（官方指南）中劇本是這樣的：

【環(huán)形城， Fry 和 URL 用槍指著薛定諤】

Fry ： DNA 和身份芯片！

「薛定諤舉起他的手， Fry 用一支槍刺了一下，彈出一個全息圖寫著： NNY DMV ， ERWIN SCHR?DINGER 以及薛定諤的照片」

URL ： 埃爾溫·薛定諤，嗯？盒子里是什么，薛定諤？

Sch ： 呃 …… 一只貓，一些毒藥，還有一個銫原子。

Fry ： 貓！活的還是死的？「薛定諤還沒來得及回答」活的還是死的？「 URL 將薛定諤推向車門，警告他?！?/p>

URL ： 回答，笨蛋！

Sch ： 它現(xiàn)在是兩種態(tài)的疊加，直到你打開它，讓這個波函數(shù)塌縮 ……

「 Fry 進入車中」

Fry ： 閉嘴 ……

「 Fry 打開盒子，一只貓?zhí)龊凶?，撞?Fry 。 Fry 尖叫一聲。 URL 鉆進車?yán)镒屑?xì)看了一下盒子」

URL ： 這還有大量毒劑。

……

六、薛定諤對他建立的量子力學(xué)說：“我不喜歡它?！?/p>

這個人中鬼才的物理學(xué)家到底是怎么看待量子力學(xué)中的幾率解釋的呢？薛定諤自己曾說：“ 我不喜歡它，我真的很為我做的這些量子力學(xué)的事情感到抱歉?！?之后物理學(xué)家Gregor Wentzel 對他說：“ 薛定諤啊，幸虧其別人比你自己更相信你的那個方程……”

圖14 量子力學(xué)入門，學(xué)過量子力學(xué)的同學(xué)應(yīng)該能夠看懂其中很多公式。

七、薛定諤的貓只是薛定諤取笑量子力學(xué)的一種方式

圖15 注意薛定諤的貓！這是一個陷阱！

現(xiàn)在我們回到薛定諤的貓，還記得它吧。諷刺的是，薛定諤的這個著名的思想實驗實際的目的只是為了取笑量子物理的奇怪特性的。

在1935年，愛因斯坦，Boris Podolsky，和Nathan Rosen合寫了一篇論文，提出了量子糾纏的奇怪本性——一個量子系統(tǒng)的態(tài)并不是確定的，直到它實際中被測量。

所以，薛定諤寫了：

圖16 思想實驗之薛定諤的貓。

我們可以構(gòu)建一個相當(dāng)荒謬的案例。一只貓被關(guān)在一個鐵箱子里，箱子里還有以下裝置（這些裝置貓是觸碰不到的）：在一個蓋革計數(shù)器中，放入少量放射性物質(zhì)，很少量，在這節(jié)課的一個小時內(nèi)可能只有一個原子衰變，但也有同樣的概率，沒有衰變；如果衰變發(fā)生，計數(shù)器管放電，通過一個延遲釋放的錘子擊碎一個小燒瓶中的氫氰酸。如果我們把這個系統(tǒng)放那一小時，如果這段時間沒有原子衰變，我們可以說貓還活著。用 函數(shù)來表示這個系統(tǒng)的狀態(tài)的話，它將是一個活貓和死貓的混合態(tài)。

圖17 在為打開箱子之前，系統(tǒng)處于活貓和死貓的疊加態(tài)。

這是一個典型的將約束在原子區(qū)域的不確定轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^不確定的案例，而宏觀不確定性可以直接通過觀測確定下來。這讓我們不能如此天真地接受一個“模糊的理論模型”來代表現(xiàn)實。而這個案例與那些搖晃的或沒對焦的相機以及云室、霧室的快照不同，它本身并不包含任何不清晰的或矛盾的事情。