量子世界的起死回生術：以「原子狀態」粒子化復活？

文／傑瑞米．哈里斯；譯／駱香潔

電子跟貓有什麼不一樣？貓為什麼好像總是只能待在一個地方——牠們彷彿總是已經塌縮——而電子卻不是？

體型愈大，機率愈高

讓我們拿出我們的哲學家煙斗，坐在我們的哲學家椅子上，抓一抓我們的哲學家下巴，思考一下殭屍貓到底是什麼。

你可以描述殭屍貓是「既生且死」。在大多數的情況下，這都是個很正確的描述。但是，我們可以用更深入的方式思考這些奇怪的量子生物和牠們的組成物。

活著的殭屍貓版本，會走來走去、不時舔舔自己、嘔出毛球，各種行為與正常貓咪無異。為了做這些正常貓會做的事，牠的原子必須以非常特定的方式排列。舉例來說，貓要舔腿，牠舌頭裡的原子必須位在非常特定的位置，貓腿裡的原子也一樣，以此類推。

要是你改變這些原子的位置，就會改變貓的行為。事實上，如果隨機打散貓身上所有的原子，會把貓變成一個由碳、氧、氫和其他原子構成的棕色團塊。重新排列貓原子的方式，對貓來說大多不會有好結果。

不要想像殭屍貓是同時做兩件不同事情的大型物體，把牠們想成一個巨大的原子集合體，只是剛好同一時間有兩種不同的排列方式。

「活貓」是一團原子排列在適當的位置上，構成一具功能健全的貓體。「死貓」則是一團原子排列出一具沒有功能的貓屍──死貓身體的每個原子所在的位置，可能都與「活貓」不一樣。

原子的位置會決定貓的行為，也會決定貓的生死。如果活貓身上的原子被搬動太多個，牠很可能會死。理論上，如果你非常、非常仔細地重新排列死貓身上的原子，說不定能讓牠復活。

澄清一下，我並不是在建議各位動手做實驗，但你可以自己決定。

現在我們已經知道殭屍貓是粒子集合體，而不是「大型物體」，接下來要問的是那個價值三十比特幣的重要問題：如果貓身上的粒子之中，只有一個塌縮到「活貓」的位置，會怎麼樣？這對貓身上的其他粒子有什麼影響？

假設你偷瞄了殭屍貓的尾巴末端一眼，發現它是翹起來的。「啊哈！」你說，「貓尾巴翹起來的唯一可能，就是貓活著。」你應該沒猜錯：只要看見貓身體的一小部分，你就能判斷這隻貓待會兒是生是死，省跑一趟寵物店，也不會收到綠色和平組織的恐嚇信。

但如果你看到的不是貓尾巴末端，而是更小的部分，會怎麼樣？例如貓尾巴上的一根毛，或是貓尾巴裡的一個粒子。

無論是毛還是粒子，答案都一樣：只要知道貓身體的一個特定部分（而且是很微小的部分），你就能判斷這隻殭屍貓處於哪一種狀態。

一個粒子就能提供關於整隻貓的資訊──關於構成這隻貓的每一個粒子。也就是說，如果這個粒子塌縮後的位置是「活貓」，那麼整隻貓（以及貓身體裡的每個粒子）都會是活的！

這可說是一種量子骨牌效應，一次「就是會發生」的塌縮足以塌縮整隻貓：

組成殭屍貓的粒子多得不得了。如果「就是會發生」塌縮是成立的，那麼任何時刻都可能有塌縮正在自動發生。我們前面討論過，當一個粒子塌縮時，整隻貓都會隨之塌縮。

這是這個新觀念解決殭屍貓問題的關鍵：你可以把每一個粒子都想像成一張塌縮樂透。即使「就是會發生」塌縮的自動發生非常罕見，但是貓、大腦、花生之類的大型物體裡有那麼多粒子（也就是那麼多張樂透），你應該可以期待任何時刻都至少有一個粒子正在塌縮，並迫使物體裡的其他粒子跟著它一起塌縮。

於是，大型物體幾乎時刻存在於塌縮狀態：它們根本來不及耍什麼量子花招！成千上萬個粒子裡只要有一個塌縮了，其他粒子就會跟著塌縮成單一狀態。

不過物體愈小，塌縮樂透的張數就愈少，它在任何時刻發生塌縮的機率也比較低。支持「就是會發生」塌縮理論的人認為，真的非常小的物體就是因為這個原因，才有辦法表演同時往不同方向旋轉之類的量子特技。大型物體塌縮的機率很高，一個粒子或一小群粒子塌縮的機率超低。

肯定很低。過去二十年來，有一小群天天吃泡麵的研究生為了證明「就是會發生」塌縮的真實性，花費大量時間嘗試捕捉正在自動塌縮的粒子，同時還要拚命向父母解釋自己為什麼不該效法表哥史蒂夫去華爾街工作。

目前為止，革命尚未成功（我指的是塌縮的部分）。但「就是會發生」理論仍未退場，因為它仍有機會以不牽涉意識的方式解釋殭屍貓問題，所以是個令人期待的選項。

但是，這並不代表它是對的。

※ 本文摘自 《多重宇宙、平行世界是可能的嗎？》，原篇名為〈第5章　沒有意識的塌縮〉，立即前往試讀►►►