是 涼 的 ， 它 放入 水 中 就 會 使 水 的 溫度 稍稍 降低 。 這時 ， 你 仍然 可以 得到 熱水 溫度 的 很 好 的 近似值 ， 但是 它 不會 精確到 一萬億分之一 度 。 溫度計 已經 改變 了 它 所 要 測量 的 那 個 溫度 ， 雖然 這 種 變化 幾乎 是 無法 測出 的 。 再 舉 個 例子 ， 假定 你 想 測量 輪胎 中 的 空氣 壓力 ， 輪胎 必須 逸出 極 小量 的 空氣 來 推動 測 壓計 的 活塞 。 但是 ， 一旦 空氣 逸出 ， 空氣 的 壓力 已經 由於 測量 它 的 這 一 動作 而 稍稍 降低 了 。 聰明 的 你 可能 會 靈機一動 ： 如果 可能 發明 一些 非常 微小 、 非常 靈敏 的 測量 器件 和 方法 ， 而 又 能夠 不 直接 與 所 要 測量 的 性質 發生 關係 ， 那麼 也 就 根本 不會 給 所 要 測量 的 性質 帶來 絲毫 的 變化 了 。 這 一 點 ， 科學家 們 早 就 思考 過 了 。 德國 物理學家 維爾納‧ 海森堡 在 1927年 斷言 這 是 不可能 做到 的 。 一 個 測量 器件 只 能 小 到 這 種 程度 ： 它 可以 小 到 與 一 個 亞原子 粒子 一樣 小 ， 但 卻 不能 小於 亞原子 粒子 。 測量 器件 所 使用 的 能量 可以 小 到 等於 一 個 能量子 ， 但 再 小 就 不行 了 。 然而 ， 只要 有 一 個 粒子 和 一 個 能量子 就 已 的 故事 發現 第二 個 愛因斯坦 * 28 * 【 第一 章 】 經 足以 帶來 一定 的 變化 了 。 即使 你 只不過 為了 看到 某 種 東西 而 瞧 它 ， 你 也 得 靠 從 這 個 物體 上 彈回來 的 光子 才 能 看到 它 ， 而 這 就 已經 使 它 發生 變化 了 。 在 日常 生活 中 我們 可以 把 這樣 極其 微小 的 變化 忽略掉 ， 事實 上 這樣 做 也 不會 有 什麼 太 大 的 影響 。 但是 ， 這 種 變化 仍然 存在 。 並且 ， 要是 你 所 碰到 的 是 極其 微小 的 物體 ， 這時 就 連 極其 微小 的 變化 也 顯得 挺 大 ， 那 又 會 出現 什麼 情況 呢 ？ 例如 ， 如果 你 想要 說出 某 個 電子 的 位置 ， 那麼 ， 為了 「 看到 」 這 個 電子 ， 你 就 得 讓 一 個 光量子 ， 比如 一 個 射線 光子 ， 從 它 上面 彈回來 。 這樣一來 ， 那 個 光子 就 會 使 電子 的 位置 發生 變化 。 因此 ， 海森堡 成功 地 證明 了 任何 一 種 辦法 ， 都 不可能 把 任何 一 種 物體 的 位置 和 動量 兩 個 同時 精確 地 測量 下來 。 你 把 位置 測定 得 越 準確 ， 你 所 能 測得 的 動量 就 越 不 準確 ， 你 測得 的 動量 越 準確 ， 你 所 能 測定 的 位置 就 越 不 準確 。 他 還 計算出 這 兩 種 性質 的 不 準確度 應該 是 多 大 ， 這 就 是 他 的 「 測 不 準 原理 」 。 「 測 不 準 原理 」 讓 人類 清醒 地 認識到 對 微觀 世界 的 探索 具有 絕對 的 限制 ， 並 告訴 我們 要 想 絲毫 不 影響 結果 ， 我們 就 無法 進行 測量 。 【 科普 ｅ 世代 】 10 __UNDEF__ Story of Light 物 之 新理 *29* 量子 理論 跨越 了 牛頓 力學 中 的 死角 ， 在 解釋 事物 的 宏觀 行為 時 ， 只有 量子 理論 能 處理 原子 和 分子 現象 中 的 細節 。 但是 ， 這 一 新 理論 也 產生 了 很多 似是而非 的 矛盾 說法 。 牛頓 力學 以 確定性 和 決定性 來 回答 問題 ， 量子 理論 則 用 可能性 和 統計 資料 來 回答 。 傳統 物理學 精確 地 告訴 我們 火星 在 哪裡 ， 而 量子 理論 讓 我們 就 原子 中 電子 的 位置 進行 一 場 賭博 。 「 薛定諤 貓 」 佯謬 正 是 提出 了 這樣 一 個 問題 ： 什麼 是 量子 力學 的 觀測 ？ 觀察 或 測量 都 與 人 的 主觀 有關 ， 而 人 在 箱 外 ， 所以 必須 打開 箱子 看 一 眼 才 知道 貓 的 死活 。 誰 都 知道 箱 中 貓 的 死活 是 由 鈾 的 衰變 決定 的 ── 衰變 前 貓 是 活 的 ， 衰變 後 貓死 了 ， 這 與 是否 有 人 打開 箱子 進行 觀測 根本 不 搭 界 。 所以 毛病 出 在 觀測 的 主觀性 上 ， 應該 朝 這 個 方向 尋根究底 。 微觀 的 觀測 與 巨集觀 的 不同 ， 巨集觀 的 觀測 對 被 觀測 對象 沒有 什麼 影響 。 俗話說 ： 「 看 一 眼 總行 吧 ！ 」 意思 是 對 所 看 之 物 並 無 影響 ， 用不著 擔心 。 微觀 的 觀測 對 被 觀測 對象 有 影響 ， 會 引起 變化 ， 以 觀測 電子 為 例 ， 「 看 」 需要 光 照 ， 光 的 最 小 單位 光子 的 能量 雖 小 但 不 是 零 ， 光子 照到 被 觀測 的 電子 上 對 它 的 影響 很 大 。 所以 在 微觀 世界 中 看 一 眼 也 會 惹禍 ！ 「 薛定諤 貓 」 理想 實驗 的 巧妙 之 處 在於 藉著 的 故事 發現 第二 個 愛因斯坦 * 30 * 【 第一 章 】 檢測器 — 榔頭 — 毒藥瓶 這 條 因果鏈 ， 將 鈾原子 的 疊加態 與 貓 的 死 與 活 聯繫 在一起 ， 使 量子 力學 的 微觀 不確定性 變為 宏觀 不確定性 ， 微觀 的 混沌 變為 宏觀 的 荒誕 ── 貓 要 嘛 死 了 ， 要 嘛 活 著 ， 兩 者 必 居 其 一 ， 不可能 同時 既 死 又 活 。 量子 力學 認為 ： 觀測 的 結果 使得 被 觀測 對象 的 狀態 改變 了 ， 一 個 確定態 從 原先 不 確定 的 疊加態 中 蹦 了 出來 。 再 追究 下去 ， 觀測 無非 是 觀測 手段 （ 如 光子 ） 與 被 觀測 對象 （ 如 電子 ） 之間 的 一 種 相互 作用 ， 這 種 相互 作用 並 不一定 非 與 觀測 者 聯繫 起來 不可 ， 後者 可以 用 檢測器 之類 的 儀器 代替 ， 這樣 就 可以 將 人 的 主觀 因素 完全 排除 ── 薛定諤 貓 的 死活 不 是 由 人 打開 箱子 看 一 眼 所 決定 的 。 常識 告訴 我們 那 隻 貓 是 非 死 即 活 的 ， 兩者 必 居 其 一 。 可是 按照 量子 力學 的 規則 ， 盒 內 整 個 系統 處於 兩 種 態 的 疊加 之中 ， 一 態 中 有 活 貓 ， 另 一 態 中 有 死 貓 。 但是 有 誰 在 現實 生活 中 見 過 一 隻 又 活 又 死 的 貓 呢 ？ 貓 應該 知道 自己 是 活 還是 死 ， 然而 量子 理論 告訴 我們 ， 這 個 不幸 的 動物 處於 一 種 懸而未決 的 死活 狀態 中 ， 直到 某人 窺視 盒 內 看