薛定谔的猫实验与虚拟现实的结合

薛定谔的猫实验是量子物理学中的著名实验之一，也是近年来备受关注的研究方向之一。虚拟现实技术是一种新兴的技术，可以将人们带入虚拟世界中，与现实世界进行互动。将这两种技术结合起来，可以带来无限的可能性。本文将从多个角度分析这种结合的意义和前景。

薛定谔的猫实验与虚拟现实的结合

一、理论角度

薛定谔的猫实验是一种理论上的实验，它通过一个封闭的系统来说明量子力学中的叠加态和测量问题。而虚拟现实技术恰恰可以提供一个封闭的虚拟世界，使得我们可以在其中进行类似的实验。通过虚拟现实技术，我们可以模拟量子力学中的各种现象，这将有助于我们更好地理解量子力学的本质。

二、实践角度

虚拟现实技术在许多领域中得到了广泛的应用，如游戏、娱乐、医疗等。而将虚拟现实技术与薛定谔的猫实验相结合，可以实现更为精确的实验，同时也可以在虚拟世界中进行更加安全和便捷的实验。这将有助于推动量子计算和量子通信等领域的发展。

三、教育角度

薛定谔的猫实验是量子物理学中的重要内容，但对于一般的学生来说，很难理解和掌握。而通过虚拟现实技术，我们可以将这种实验转化为一个互动的教育工具，让学生可以在虚拟世界中进行实验，更好地理解量子力学中的概念和原理。

四、文化角度

虚拟现实技术可以为我们创造一个全新的文化空间，而薛定谔的猫实验是量子物理学的重要内容，也是当代科学的一种文化符号。将这两种技术结合起来，可以创造出一种全新的文化体验，让人们更加深入地了解量子力学的奥秘。

综上所述，将薛定谔的猫实验和虚拟现实技术相结合，不仅可以推动科学的发展，还可以为教育、文化等领域带来新的可能性和机遇。

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天文学家提出：我们生活的现实世界，有50%几率可能是模拟的

尼克?博斯特罗姆（Nick Bostrom）是牛津大学的人类未来研究所创始主任，同时他本身也是一位哲学家，在2003年的时候他提出了一个假说，他认为人类生活的现实世界可能是高级文明编辑出来的计算机模拟世界，就像《黑客帝国》中那样人类有可能是生活在一个虚拟世界中。他的论文中阐述了三个主要的论题，并且认为其中之一必然是正确的：

（1）首先作者提出人类很可能在步入“后人类”阶段前就已经灭绝了；

（2）其次是任何“后人类文明”都不可能对其进化 历史 （或其变化）进行大量模拟；

（3）高级文明有能力创建许多虚拟世界，所以虚拟世界可能要比现实世界多。

而最近来自哥伦比亚大学的天文学家戴维·基平认为，如果把“博斯特罗姆三难困境”中的前两个困境结合最后变成“博斯特罗姆两难困境”，那么人类生活在模拟世界中的概率就上升到了就上升到了50％。

对于博斯特罗姆的虚拟假说有人支持也有人嗤之以鼻，有些物理学家和天文学家认为虚拟世界的可能性是完全存在的，而有些科学家认为博斯特罗姆的虚拟世界假说跟神学无异，把很多科学问题以及宇宙中存在的谜团一股脑地抛给了虚拟世界。

爱因斯坦和波尔

很多人可能不太清楚这个理论的具体含义，我简单来说明一下，这是量子力学非常核心的理论，由量子力学的哥本哈根派提出，也正是这个理论把爱因斯坦和薛定谔等一众科学巨擘都打败了。

该理论认为微观量子是具有不确定性的，假如说一个粒子它应该同时具有左旋和右旋的性质，只有在人类观测的时候才会塌缩成单一的性质。“薛定谔的猫”思维实验就是被薛定谔提出用来反驳哥本哈根派不确定性原理的。一只被关在盒子里的猫，在我们没有打开盒子之前它就是处在“既死又活”的叠加态，只有在打开盒子的瞬间才能确定这只猫到底处在什么状态。

如果用模拟假说来解释不确定性原理，那就是这个宇宙只向人类呈现出需要被观测的一些物质或者现象。

再次回归到博斯特罗姆的三个主要论题，这三种可能结果，首先是人类在进入更加高级的“后人类时代”之前可能已经灭绝，那么一切就都不存在了；其次是即使人类进入“后人类时代”，也不具备模拟世界的能力；第三点就是高级文明如果可以创造虚拟世界，那么自然就会有大量虚拟世界被创造出来。

至于更加严格的证明，现在没有人能做到，这就是简单的“缸中之脑”逻辑。因此说虚拟世界假说存在的概率是1%还是99%都没有任何意义，我们只需要两个数字：概率为零或者百分之百。

薛定谔方程的求解过程

<<薛定谔方程是错误的>>

一、薛定谔方程是假定

是由奥地利物理学家薛定谔提出的量子力学中的一 个基本方程，也是量子力学的一个基本假定。是将物质波的概念和波动方程相结合建立的二阶偏微分方程。

二、薛定谔方程的错误

“并不能由实验直接测量，薛定谔方程只能是依据二象性的考虑，用类比的方法写出所满足的波动方程，并由它导来的结果，证明其正确性。”摘自《工科物理教程》403页。

这段话有三点可以证实：薛定谔方程是错误的。

1，从这里看出，薛定谔方程是建立在二象性基础上的理论。我们已经证实《二象性是错误的》，所以，薛定谔方程是错误的。

2，“类比的方法”，我们知道物质没有波动性，不存在物质波。见《光不是波，光和机械波不是一类，不可类比，更不可套用机械波的公式》。比如：光是物质，波是运动形式，不是一个概念，不可类比。所以，这种推理方式在这里运用是错误的。

3，“由它导来的结果，证明其正确性。”这里犯了循环论证的错误。而且，它导来的结果并不是都合适，它导来的结果有些根本没有物理意义，即：不符合事实。所以薛定谔方程的要附加很多条件，才能有合适的解。这就是在拼凑结果，这根本不是具有普遍意义的方程，而是根据二象性、波动方程、德布罗意公式，拼凑出的一个不是方程的方程。

公式：用数学符号表示各个量之间的一定关系的等式叫公式。在自然科学中用数学符号表示几个量之间关系的式子。具有普遍性，适合于同类关系的所有问题。很显然，薛定谔方程不适合同类关系的‘所有问题’，它是‘一个问题’一个方程。很明显的在拼凑结果。

方程是：含有未知数的等式叫方程。方程的解：使方程左右两边相等的未知数的值叫做方程的解。在物理学方面，如果方程的解不符合事实，这就说明：这个方程是错误的。薛定谔方程的解很多都不符合事实，只有E为特定的值，才能求得与事实不违背的解，这就说明：薛定谔方程是错误的。应该说：它导出来的结果，证实其错误性。

三、薛定谔方程的推导

“薛定谔方程的推导：粒子服从波动的传播规律，所以，可以设想ψ满足波动方程。

式中u为波的相速度，等于λν，现在的任务是：把这个普遍的波动方程改写为适用于物质波的形式。

对于一个沿着χ轴方向运动的、具有能量E和动量P的自由粒子，其物质波的相速度应可由德布罗意公式求得，即：

u=λν=E/P

于是，反映出自由粒子二象性的一维波动方程便是：

应该指出，此式中，粒子的能量E和动量p，并没有隐含在波函数之中，因此，此式只能用于具有特定的E和P之中，不能代表一般物质波的普遍规律。但我们只希望借它来阐明量子力学基本方程的思路”摘自《工科物理教程》403页。

从这段话看出，薛定谔方程推导过程中的三点错误：

1，运用了类比方式，直接认为粒子服从波动规律，然后套用机械波波动方程。这是错误的。物质与波不可类比。

2 ， u=λν是错误的，因为我们之前说了：《光根本没有波长》。

3，在 《德布罗意物质波理论是错误的》里面我们已经证实：德布罗意公式不存在，所以，公式的推导是错误的。

推理过程全部是错误的，所以，薛定谔方程是错误的。

四、关于量子‘隧道效应’

隧道效应说明构成物体的分子之间有空隙。有些粒子不能够穿过某个势垒，有些能量粒子可以穿过势垒。势垒越窄，量子隧道效应越明显，粒子可以穿过势垒的概率越高，反之，势垒越宽，量子隧道效应越不明显，当势垒宽到一定程度的时候，隧道效应消失。

就和油从钢管中沁出是一个意思，说明分子之间有空隙。

五、关于薛定谔的猫

薛定谔猫佯谬是个实验：将一只猫关在箱子里，箱内还放有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶，以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素，衰变时放出射线触发检测器，驱动锤子打碎玻璃瓶，释放出毒气将猫毒死。铀未衰变前，毒气未放出，猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的，所以它处于叠加态。薛定谔挖苦说：在箱子 未打 开进行观测前，按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态 ”——既死了又活着！要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。

　“要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。”这是胡说。谁都知道箱中猫的死活是否有人打开箱子进行观察毫不相干，如果铀衰变了，不打开箱子 也知道猫是死的。如果铀没有衰变，不打开箱子也知道猫是活的。猫的死活决定于铀是否衰变，而不决定于打开不打开箱子.

另外，猫也没有处于什么“死－活叠加态”——如果死了，就 是死了，打不打开箱子， 猫都死了，这就是客观性。如果活着，就在活着，这就是客观性。所以，‘薛定谔的猫理论’违背客观性，是胡言乱语，一则冷笑话。

六、为什么有人信奉薛定谔的理论？为什么没有质疑？ 　

　 我就不明白了，薛定谔方程，没有经过验证，就可以被承认，为什么?
而且，为了薛定谔方程，教科书能够说出“由其导来的结果，证实其正确性’，这么严重违反逻辑的话都可以堂而皇之的说出来。波动论很多公式，就是这样确立的。
可惜，薛定谔方程导来的的结果都不符合事实，还仍然被承认，为什么?即使‘导来的结果也不能证明其正确性’，他们还有办法，就是：规定某些值才符合这个公式。。。。。。再不能成立的方程，经过这样的处理过程，也可以成立了。
‘薛定谔方程是一个基本假定’，呵呵即使是一个假定，也有基本和不基本的称谓，呵呵，不能不说某些人的脑子就是奴才思维，只要是某些权威人士说的，如果再加上获过诺贝尔奖的，不合理也会用胡言乱语的胡话，给他圆场。这一切都是为什么呢？这是对待科学的态度？

对待权威的理论我们不能多一些审视、多一些思考、多一些质疑的声音呢？
‘打开、看一眼才决定生死’‘死——活叠加态”这样违背常识的理论，都可以被推崇。难道越离谱越正确？那么，鬼片是不是科学理论的最高境界呢？

摘自《揭开能量的神秘面纱》李青梅著

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谁知道克莱因瓶？薛定谔的猫？爱因斯坦——罗森桥？等理论

克莱因瓶
在数学领域中，克莱因瓶（Klein bottle）是指一种无定向性的平面，比如二维平面，就没有“内部”和“外部”之分。在拓扑学中，克莱因瓶（Klein Bottle）是一个不可定向的拓扑空间。克莱因瓶最初由德国几何学大家 Felix Klein 提出。在1882年，著名数学家菲立克斯·克莱因 (Felix Klein) 发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样，这个物体没有“边”，它的表面不会终结。它和球面不同 ，一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面（即它没有内外之分）。或者说，这个瓶子不能装水[1] 。
1命名来源
“克莱因瓶”这个名字的翻译其实是有些错误的，因为最初用德语命名时候名字中“Kleinsche Fl?che”是“克莱因平面”的意思。因为翻译问题写成了Flasche，这个词才是瓶子的意思。不过不要紧，“瓶子”这个词用起来也非常合适。
在1882年，著名数学家菲利克斯·克莱因（Felix Klein）发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。这是一个像球面那样封闭的（也就是说没有边）曲面，但是它却只有一个面。在图片上我们看到，克莱因瓶的确就像是一个瓶子。但是它没有瓶底，它的瓶颈被拉长，然后似乎是穿过了瓶壁，最后瓶颈和瓶底圈连在了一起。如果瓶颈不穿过瓶壁而从另一边和瓶底圈相连的话，我们就会得到一个轮胎面（即环面）。
2描述
克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形，而球面或轮胎面是可定向的二维紧流形。如果观察克莱因瓶，有一点似乎令人困惑－－克莱因瓶的瓶颈和瓶身是相交的，换句话说，瓶颈上的某些点和瓶壁上的某些点占据了三维空间中的同一个位置。但是事实却非如此。
事实是：克莱因瓶是一个在四维空间中才可能真正表现出来的曲面。如果我们一定要把它表现在我们生活的三维空间中，我们只好将就点，把它表现得似乎是自己和自己相交一样。事实上，克莱因瓶的瓶颈是穿过了第四维空间再和瓶底圈连起来的，并不穿过瓶壁。用扭结来打比方，如果把它看作平面上的曲线的话，那么它似乎自身相交，再一看似乎又断成了三截。但其实很容易明白，这个图形其实是三维空间中的曲线。它并不和自己相交，而是连续不断的一条曲线。在平面上一条曲线自然做不到这样，但是如果有第三维的话，它就可以穿过第三维来避开和自己相交。只是因为我们要把它画在二维平面上时，只好将就一点，把它画成相交或者断裂了的样子。克莱因瓶也一样，这是一个事实上处于四维空间中的曲面。在我们这个三维空间中，即使是最高明的能工巧匠，也不得不把它做成自身相交的模样；就好像最高明的画家，在纸上画扭结的时候也不得不把它们画成自身相交的模样。有趣的是，如果把克莱因瓶沿着它的对称线切下去，竟会得到两个莫比乌斯环。
在二维看似穿过自身的绳子
在二维看似穿过自身的绳子
如果莫比乌斯带能够完美的展现一个“二维空间中一维可无限扩展之空间模型”的话，克莱因瓶只能作为展现一个“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”的参考。因为在制作莫比乌斯带的过程中，我们要对纸带进行180°翻转再首尾相连，这就是一个三维空间下的操作。理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”应该是在二维面中，朝任意方向前进都可以回到原点的模型，而克莱因瓶虽然在二维面上可以向任意方向无限前进。但是只有在两个特定的方向上才会回到原点，并且只有在其中一个方向上，回到原点之前会经过一个“逆向原点”，真正理想的“三维空间中二维可无限扩展之空间模型”也应该是在二维面上朝任何方向前进，都会先经过一次“逆向原点”，再回到原点。而制作这个模型，则需要在四维空间上对三维模型进行扭曲。数学中有一个重要分支叫“拓扑学”，主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的，克莱因瓶和莫比乌斯带变成了拓扑学中最有趣的问题之一。莫比乌斯带的概念被广泛地应用到了建筑，艺术，工业生产中。
3拓扑学的定义
克莱因瓶定义为正方形区域 [0,1]×[0,1] 模掉等价关系(0,y)~(1,y), 0≤y≤1 和 (x,0)~(1-x,1), 0≤x≤1。类似于 Mobius Band, 克莱因瓶不可定向。但 Mobius 带可嵌入 ，而克莱因瓶只能嵌入四维（或更高维）空间。
4莫比乌斯带
把一条纸带的一段扭180°，再和另一端粘起来就得到一条莫比乌斯带的模型。这也是一个只有莫比乌斯带、一个面的曲面，但是和球面、轮胎面和克莱因瓶不同的是，它有边（注意，它只有一条边）。如果我们把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来，你就得到了一个克莱因瓶
莫比乌斯带
莫比乌斯带
（当然不要忘了，我们必须在四维空间中才能真正有可能完成这个粘合，否则的话就不得不把纸撕破一点）。同样地，如果把一个克莱因瓶适当地剪开来，我们就能得到两条莫比乌斯带。除了我们上面看到的克莱因瓶的模样，还有一种不太为人所知的“8字形”克莱因瓶。它看起来和上面的曲面完全不同，但是在四维空间中它们其实就是同一个曲面－－克莱因瓶。
实际上，可以说克莱因瓶是一个3°的莫比乌斯带。我们知道，在平面上画一个圆，再在圆内放一样东西，假如在二度空间中将它拿出来，就不得不越过圆周。但在三度空间中，很容易不越过圆周就将其拿出来，放到圆外。将物体的轨迹连同原来的圆投影到二度空间中，就是一个“二维克莱因瓶”，即莫比乌斯带（这里的莫比乌斯带是指拓扑意义上的莫比乌斯带）。再设想一下，在我们的3°空间中，不可能在不打破蛋壳的前提下从鸡蛋中取出蛋黄，但在四度空间里却可以。将蛋黄的轨迹连同蛋壳投影在三度空间中，必然可以看到一个克莱因瓶。
5制造经历
事实上，德国数学家克莱因就曾提出了“不可能”设想，即拓扑学的大怪物－－克莱因瓶。这种瓶子根本没有内、外之分，无论从什么地方穿透曲面，到达之处依然在瓶的外面，所以，它本质上就是一个“有外无内”的古怪东西。 尽管现代玻璃工业已经发展得非常先进，但是，所谓的“克莱因瓶”却始终是大数学家克莱因先生脑子里头的“虚构物”，根本制造不出来。许多国家的数学家老是想造它一个出来，作为献给国际数学家大会的礼物。然而，等待他们的是一个失败接着一个失败。也有人认为，即使造不出玻璃制品，能造出一个纸模型也不错呀。如果真的解决了这个问题，那可是个大收获啊！
克莱因瓶是不可能嵌入三维空间中的。在三维空间中，克莱因瓶必然跟自身相交，用数学的语言说，这样得到的克莱因瓶在三维中的实现是克莱因瓶在三维空间中的浸入（immersion）。
薛定谔的猫
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活的著名思想实验的名字，它描述了量子力学的真相：在量子系统中，一个原子或者光子可以同时以多种状态的组合形式存在，而这些不同的状态可能对应不同的甚至是矛盾的结果。整个实验是这样进行的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。在一小时内，大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。
1什么是薛定谔的猫？
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活[1] 的著名思想实验的名字，它描述了量子力学的真相[2] ：粒子的某些特性无法确定，直到测量外力迫使它们选择。整个实验是这样进行的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。在一小时内，大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来[2] 。
根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果[2] 。但在量子力学的怪异世界里，猫到底是死是活都必须在盒子打开后，外部观测者“测量”具体情形才能知晓[2] 。当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的状态，猫既是死的也是活的。这项实验旨在论证怪异的量子力学，当它从粒子扩大宏观物体，诸如猫，听起来非常荒谬[2] 。
薛定谔的猫本身是一个假设的概念，但随着技术的发展，人们在光子、原子、分子中实现了薛定谔猫态，甚至已经开始尝试用病毒来制备薛定谔猫态，就像刘慈欣《球状闪电》中变成量子态的人，人们已经越来越接近实现生命体的薛定谔猫[3] 。可是另外一方面，人们发现薛定谔猫态（量子叠加态）本身就在生命过程中存在着，且是生物生存不可缺少的[3] 。
2理想实验薛定谔的猫(Schr?dinger's Cat)是关于量子理论的一个理想实验。
尽管量子论的诞生已经过了一个世纪，其辉煌鼎盛与繁荣也过了半个世纪。但是量子理论曾经引起的困惑至今仍困惑着人们。正如玻尔的名言：“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑，那他一定没听懂。”薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。一只猫被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。但是，物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午，还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。但是，如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态。
薛定谔挖苦说：按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。（请注意！不是发现而是决定，仅仅看一眼就足以致命！）正像哈姆雷特王子所说：“生存还是死亡，这是一个问题。”只有当你打开盒子的时候，叠加态突然结束（在数学术语就是“波函数坍缩（collapse）”），哈姆雷特王子的犹豫才终于结束，我们知道了猫的确定态：死，或者活。哥本哈根的几率诠释的优点是：只出现一个结果，这与我们观测到的结果相符合。但是有一个大的问题：它要求波函数突然坍缩。但物理学中没有一个公式能够描述这种坍缩。尽管如此，长期以来物理学家们出于实用主义的考虑，还是接受了哥本哈根的诠释。付出的代价是：违反了薛定谔方程。这就难怪薛定谔一直耿耿于怀了。
哥本哈根诠释在很长的一段时间成了“正统的”、“标准的”诠释。但那只不死不活的猫却总是像恶梦一样让物理学家们不得安宁。格利宾在《寻找薛定谔的猫》中想告诉我们的是，哥本哈根诠释在哪儿失败？以及用什么诠释可以替代它？
干涉实验
1801年，托马斯·杨进行了一次光学实验，即著名的杨氏双孔干涉实验。在这个实验中，光显示出波粒二象性。后来又有人做了单电子双缝干涉实验，这是否证明了埃弗雷特的多世界理论呢？
在一张纸板上开两道狭缝，然后在纸板后架上光屏，用一个仪器发射出一个电子，使其通过狭缝。按照正常思维来看，电子可能通过这个狭缝，也可能通过另一个狭缝。而观测显示：这个电子在两道狭缝后都形成了图像。
有人说只射出一个电子，也会产生干涉条纹，这是德布罗意物质波的相干叠加所导致的必然结果。
3寻找薛定谔猫
哥本哈根诠释
哥本哈根诠释在很长的一段时间成了“正统的”、“标准的”诠释。但那只不死不活的猫却总是像恶梦一样让物理学家们不得安宁。格利宾在《寻找薛定谔的猫》中想告诉我们的是，哥本哈根诠释在哪儿失败？以及用什么诠释可以替代它？
格利宾
1957年，埃弗雷特提出的“多世界诠释”似乎为人们带来了福音，虽然由于它太离奇开始没有人认真对待。格利宾认为，多世界诠释有许多优点，由此它可以代替哥本哈根诠释。我们下面简单介绍一下埃弗雷特的多世界诠释。
格利宾在书中写道：“埃弗雷特……指出两只猫都是真实的。有一只活猫，有一只死猫，但它们位于不同的世界中。问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变，而在于它既衰变又不衰变。当我们向盒子里看时，整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的。唯一的区别在于其中一个版本中，原子衰变了，猫死了；而在另一个版本中，原子没有衰变，猫还活着。”
也就是说，上面说的“原子衰变了，猫死了；原子没有衰变，猫还活着”这两个世界将完全相互独立地演变下去，就像两个平行的世界一样。格利宾显然十分赞赏这一诠释，所以他接着说：“这听起来就像科幻小说，然而……它是基于无懈可击的数学方程，基于量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。”“在量子的多世界中，我们通过参与而选择出自己的道路。在我们生活的这个世界上，没有隐变量，上帝不会掷骰子，一切都是真实的。”按格利宾所说，爱因斯坦如果还活着，他也许会同意并大大地赞扬这一个“没有隐变量，上帝不会掷骰子”的理论。
这个诠释的优点是：薛定谔方程始终成立，波函数从不坍缩，由此它简化了基本理论。它的问题是：设
想过于离奇，付出的代价是这些平行的世界全都是同样真实的。这就难怪有人说：“在科学史上，多世界诠释无疑是目前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。”
量子相干性
1996年5月，美国科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所（NIST）的Monroe等人用单个铍离子作成了“薛定谔的猫”并拍下了快照，发现铍离子在第一个空间位置上处于自旋向上的状态，而同时又在第二个空间位置上处于自旋向下的状态，而这两个状态相距80纳米之遥！（1纳米等于1毫微米）——这在原子尺度上是一个巨大的距离。想像这个铍离子是个通灵大师，他在纽约与喜马拉雅同时现身，一个他正从摩天楼顶往下跳伞；而另一个他则正爬上雪山之巅！——量子的这种“化身博士”特点，物理学上称“量子相干性”。在早期的杨氏双缝实验中，单个光粒子即以优美的波粒二象性，轻巧地同时穿过两条狭缝，在观察屏上制造出一幅美丽的明暗相干条纹。
4薛定谔方程
方程
埃尔温·薛定谔在20世纪20年代中期创立了现在被称为量子力学分支中的一个方程。后来被称之为薛定谔
现六光子薛定谔猫态
方程：▽?ψ(x，y，z)+(8π?m/h?)[E-U(x，y，z)]ψ(x，y，z)=0
量子理论是20世纪科学的重大进展之一，但由于量子力学对传统观念所带来的巨大冲击，连“量子”的提出者在内的科学家都想尽各种办法拒绝它，或做出各种调和性的解释。事实上，薛定谔就被量子力学的结果弄得心神不安，他不喜欢波粒二象性的二元解释以及波的统计解释，试图建立一个只用波来解释的理论。

一个理想实验
薛定谔尝试着用一个理想实验来检验量子理论隐含的不确之处。
设想在一个封闭的匣子里，有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时，药瓶被打破，猫将被毒死。按照常识，猫可能死了也可能还活着。但是量子力学告诉我们，存在一个中间态，猫既不死也不活，直到进行观察看看发生了什么。
量子力学告诉我们：除非进行观测，否则一切都不是真实的。爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由薛定谔及其同事创立的理论结果。爱因斯坦认为，量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述，是一种唯象理论，它本身不是终极真理。他说过一句名言：“上帝不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说，认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。他花了数年时间企图设计一个实验来检验这种内在真实性是否确在起作用，但他没有完成这种设计就去世了。
5薛定谔猫态
“薛定谔猫”态
美国科学家宣布，他们成功让6个铍离子系统实现了自旋方向完全相反的宏观量子叠加态，也就是量子力学理论中的“薛定谔猫”态。
根据量子力学理论，物质在微观尺度上存在两种完全相反状态并存的奇特状况，这被称为有效的相干叠加态。由大量微观粒子组成的宏观世界是否也遵循量子叠加原理？奥地利物理学家薛定谔为此在1935年提出著名的“薛定谔猫”佯谬。
“薛定谔猫”佯谬假设了这样一种情况：将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
显然，既死又活的猫是荒谬的。薛定谔想要借此阐述的物理问题是：宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来，旨在否定宏观世界存在量子叠加态。然而随着量子力学的发展，科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态。此前，科学家最多使4个离子或5个光子达到“薛定谔猫”态。但如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间，已成为实验物理学的一大挑战。
实验
美国国家标准和技术研究所的莱布弗里特等人在最新一期《自然》杂志上称，他们已实现拥有粒子较多而且持续时间最长的“薛定谔猫”态。实验中，研究人员将铍离子每隔若干微米“固定”在电磁场阱中，然后用激光使铍离子冷却到接近绝对零度，并分三步操纵这些离子的运动。为了让尽可能多的粒子在尽可能长的时间里实现“薛定谔猫”态，研究人员一方面提高激光的冷却效率，另一方面使电磁场阱尽可能多地吸收离子振动发出的热量。最终，他们使6个铍离子在50微秒内同时顺时针自旋和逆时针自旋，实现了两种相反量子态的等量叠加纠缠，也就是“薛定谔猫”态。
奥地利因斯布鲁克大学的研究人员也在同期《自然》杂志上报告说，他们在8个离子的系统中实现了“薛定谔猫”态，但维持时间稍短。
研究意义
科学家称，“薛定谔猫”态不仅具有理论研究意义，也有实际应用的潜力。比如，多粒子的“薛定谔猫”态系统可以作为未来高容错量子计算机的核心部件，也可以用来制造极其灵敏的传感器以及原子钟、干涉仪等精密测量装备。
爱因斯坦罗森桥

1基本简介
虫洞(Wormhole)，又称爱因斯坦-罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。不过目前其存在性尚未确认。
理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在，但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。
实际上，即使虫洞确实存在，目前通过虫洞做时间旅行尚无法实现，因为虫洞中的引力非常大，任何物质都无法通过。而且有人相信，虫洞很不稳定——以至于试图通过虫洞的物质对时空的作用就可能使虫洞消失。但有些科学家则相信研究虫洞的价值是巨大的。
虫洞的出现，几乎何以说是和黑洞同时的。在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后，理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解，都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞，也是史瓦西的后代。
虫洞在史瓦西解中第一次出现，是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验，发现时空可以不是平坦的，而是弯曲的。在这种情况下，我们会十分的发现，如果恒星形成了黑洞，那么时空在史瓦西半径，也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中，这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合，然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞，也可以是白洞。而这个弯曲的视界，叫史瓦西喉，也就是一种特定的虫洞。
自从在史瓦西解中发现了虫洞，物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。我们先来看一个虫洞的经典作用：连接黑洞和白洞，成为一个爱因斯坦—罗森桥，将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子，然后通过这个虫洞（即爱因斯坦——罗森桥）被传送到这个白洞的所在，并且被辐射出去。当然，前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路，但是虫洞的作用远不只如此。黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接，当然，这种连接无论是如何的将强，它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。
虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具，它还开宇宙的正常时空中出现，成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。
虫洞没有视界，它有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接，但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切，在虫洞的问题中，它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切，在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞，而不被巨大的引力所摧毁。

2虫洞特质
那么虫洞都有些什么性质呢？
利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候，我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要，但是由于我们研究的重要是黑洞，而不是宇宙中的洞，因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质，而对于一些相关的理论以及这些理论的描述，这里先不涉及。虫洞有些什么性质呢？最主要的一个，是相对论中描述的，用来作为宇宙中的高速火车。但是，虫洞的第二个重要的性质，也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们：虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在，依赖于一种奇异的性质和物质，而这种奇异的性质，就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在，保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然，狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上，发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的，负能量在狄拉克的另一个参照系中，是非常容易实现的，因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同，负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候，在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞，而速度离光速太大，那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。
但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞，在暴躁的量子理论中，虫洞的性质又有了十分重要的变化。
我们想先来看在黑洞中的虫洞，也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下，会被黑洞的引力能“喂”大，成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。在没有黑洞包围的虫洞中，由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”，虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开，但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短，仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中，即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途，而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失，成为真正的四维时空组旅行者。
而且，在没有物体通过虫洞的时候，虫洞还比较“长寿”，而一旦有物体进入了虫洞，如果这个物体是负能量的，那么还好，虫洞会被撑开；但是如果物体是正能量的，那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中，几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落，而这些辐射都是正能量的，因此几乎可以肯定，在自然情况下是不存在虫洞的。
那么虫洞是如何产生的呢？
虫洞的自然产生机制有两种：
其一，是黑洞的强大引力能；其二，是克尔黑洞的快速旋转，其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿，成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下，可以确定它们的出口在那里，但是现在还不可能完全完成，因为量子理论和相对论还没有完全结合。

关于薛定谔的猫

对薛定谔猫的解说有多种版本，谁对谁错，尚在争论中。其中哥本哈根学派的所谓的正统诠释说：在未观测之前，猫处于既死又活的叠加状态——猫既是活的又不是活的。我个人认为这种解说至少是很粗糙的。
量子力学核心原理之一的态叠加原理说：体系可以处于多个本征态的线性叠加态之中。这里的“体系”若指微观体系，比如电子等粒子，则绝大多数科学家都认同态叠加原理的正确性；若指宏观体系，比如那又死又活的猫，则争论就很大了。因为日常经验中没有“对同一条件下的体系进行多次的同样的观测却可能得到多种结果”的情况发生过（抛色子等情况不属于“同一条件下”，因为每次抛的条件都略有不同），所以，人的经验中不存在叠加态，经验中只存在本征态。但是，显然人的经验是很有限的，微观世界那些貌似矛盾的叠加态是真实存在的。
暂放死活猫，先来看看微观体系的态叠加与矛盾律的关系。比如，一个电子同时既在北京又在伦敦的情形，这在日常经验看来是奇怪而不可能的，但在真实的微观世界里，这却是真的可能的！这与矛盾律矛盾吗？似乎矛盾，因为“同时既在北京又在伦敦”就等同于“既在北京又不在北京”和“既在伦敦又不在伦敦”的结合，而后两者都是违反矛盾律的。但真的矛盾吗？我看关键是矛盾律中指的是“同一对象……”，而那个既在北京又在伦敦的单一电子真的是同一个电子吗？
由量子力学与狭义相对论及场论相结合而发展起来的量子场论认为：真空不空，那是充满了各种场或粒子的基态的热闹非凡的地方。真实的电子是电子场的激发态，电子场的基态则是无数的虚电子（它突然诞生，又很快消失，仪器不能直接探测到它，故称其“虚”）。一个真实的在北京的电子，可以在不确定原理（量子力学的又一核心原理，又称测不准原理）允许的时间内向真空交出自己的能量，从而由激发态返回基态——虚电子的状态；与此同时，远在伦敦的某个虚电子可以向真空借出能量，使自己变成真实的电子。如果这个新诞生的真实电子再及时借助神秘的远超光速的非局域量子效应（这一效应已有实验证实其真实性）“通知”北京的真空不必返还原本那里的那个真实电子交出的能量，那么从表观效果上看，电子似乎瞬间就从北京跳到了伦敦！当然也可能“通知”没发出或没传到，那么，北京的真空就会及时向虚电子还回能量，使得真实电子再次在北京出现；而伦敦的真实电子也及时向真空还回能量而重返虚电子状态。这样就像什么也没发生过一样。
上段所述，事实上涉及两个对象——两地的不断互换中的虚实电子，还涉及这两者间的无限高速的神秘通讯，这已不是矛盾律中限定的同一对象，所以不违反矛盾律。既然貌似有两个电子，为何又称其为一个电子呢？因为神秘通讯确保了一个电子若在北京被探测到，那伦敦那个对应电子就必须处于基态的虚电子状态而不会被伦敦的仪器发现，反之亦然。正是在这个意义上，它俩还真的只是一个实电子！
回过头来看看猫。关于死活，先多说几句：这两种宏观状态其实分别对应着极多的各个微观状态的不同的组合，而且两者间并无明显的界限。现已公认，心脏停跳不是死亡的标志，脑死才是；而脑死又涉及到多种脑功能的一并丧失。可以设想，这些脑功能不是突然一齐都消失的，很可能最开始是某个神经元或神经突触中的某些分子不能再完成原应有的功能，然后该神经失效，再扩展到更多的神经……总之，生死之间的距离其实是很靠近的，相应的微观状态的不同组合之间的差异也可以是不大的。
猫体内的每个电子、质子等基本粒子都可以处于“虚实频繁互换因而状态也不断变化”的叠加态中。每个粒子的每个状态都可与其他所有粒子的所有状态进行几近无穷的组合。这些微观组态中的一部分对应于死，另一部分对应活；这两大阵营中的绝大部分组态是彼此大不相同的（对应于我们通常对生死大别的认识），而有一小部分则是差别不大的（对应于刚刚要死的状态）。猫的生死叠加态其实是无数微观组态间的叠加态。这真的是可能的吗？
有相当一部分人认为这是不可能的。因为所谓的观测无非就是观测仪器与研究对象在一定程度上的相互作用而已，而这种相互作用会使叠加态坍缩到某个本征态；猫体内众多粒子间不缺乏相互作用，而这种相互作用“积聚”到某种程度后也就相当于某种观测，从而使猫自动地从“死活”态中坍缩出来。至于要积聚到何种程度以及如何积聚尚不得而知，但我比较倾向于这种观点。
在量子力学的框架内，世界必然有一部分是在原则上也不可知的。比如，那个既在北京又在伦敦的电子，对于某次的观测，我们不能确切地预知它到底是在北京的仪器上出现，还是被伦敦的仪器俘获，我们知道的仅有相关的概率而已。
然而，量子力学是终极原理吗？在19世纪末的大多数科学家自以为已掌握了宇宙的奥义却被相对论与量子论的暴风雨狠狠修理了之后，谁还有那么大的自信打那个终极原理的保票呢？
至于你说的意识，我看它不过是物质的结构达到一定的复杂程度后表现出来的一种形式而已，其实质就是物质的某一高级属性。因此，我坚信将来计算机也会有意识。意识绝不是人类独有的。而且，意识的问题可以与量子问题毫不相干（当然也可以有关）——在经典物理的框架内就有可能彻底厘清意识，尤其是混沌理论出现后，这种可能性极大地加强了。