1935年,埃尔温·薛定谔终于忍不下去了。

这位来自维也纳的物理学家,十年前刚用"波动方程"改写了量子力学的版图——那个方程描述了量子粒子如何像波一样行为。但此后他眼睁睁看着一些研究者用他的理论炮制出一种在他看来荒诞不经的诠释:原子或亚原子粒子这样的量子客体,在被观测之前似乎并不具有实在性。

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薛定谔给同持怀疑态度的阿尔伯特·爱因斯坦写了封信,设计了一个思想实验:一个量子事件可能杀死、也可能不杀死一只关在盒子里的猫。他说,假设这只猫在我们观测之前既死又活,而仅仅是观测就能迫使自然选择其中一种状态——这该有多荒谬。

通过让量子行为影响到足够大、大到我们能看见甚至能抚摸的物体,薛定谔想暴露"观测能召唤实在"这种观点的荒唐之处。

一个世纪以来,这个思想实验不断引发关于量子理论中"测量"或"观测"究竟意味着什么的争论。它同时也向实验物理学家抛出了一道挑战:我们到底能把物体做到多大,同时仍能在其行为中发现那种奇特的量子性——既非此也非彼的状态?如果放不进一只猫,那至少能不能把一大块无生命的物质(有人戏称其为"薛定谔的小猫")置于这种奇异的量子"叠加态"中?

这不只是学术问题。去年的诺贝尔物理学奖颁给了几位研究者,他们在1980年代证明超导线圈中可以产生叠加态——这类元件如今被谷歌、IBM等公司用作量子比特,量子计算机正是通过处理以二进制1和0的叠加态表示的信息,才获得了惊人的计算速度。

归根结底,对"薛定谔的小猫"的实验是在探测量子理论本身的边界。世界真的从头到尾都是量子的吗——只是随着尺寸和质量增加,其奇特后果变得越来越难以察觉?还是说,如一些研究者所认为的,存在一个临界点,量子力学在此失效,只有旧式的经典物理学才能描述世界?

一些研究者现在正试图制造由微小晶体组成的"薛定谔的小猫",这些晶体几乎和尘埃颗粒一样大,可能有助于解决宇宙学中的基础问题。如果这些微粒的质量足够大,能通过引力相互感知,将它们置于精细的量子叠加态中,或许能提供一种检验手段:验证引力是否可以像大多数研究者相信但尚无确凿证据的那样,用量子力学来描述。而它们的不稳定特性,还可能为探测那些为解释某些现象而假设存在的 elusive 粒子提供灵敏的方法。