愛因斯坦誕辰日思考：薛定諤的貓與量子力學的可證偽性

薛定諤的貓是諸多量子困惑中有代表性的一個。一隻貓被封在一個密室里，密室里有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個鎚子，鎚子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，鎚子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。原子核的衰變是隨機事件，物理學家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時間。如果一种放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。物理學家卻無法知道，它在什麼時候衰變，上午，還是下午。當然，物理學家知道它在上午或下午衰變的幾率——也就是貓在上午或者下午死亡的幾率。如果我們不揭開密室的蓋子，根據我們在日常生活中的經驗，可以認定，貓或者死，或者活。這是它的兩種本徵態。

如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，它處於一種活與不活的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活。此時，貓構成的波函數由疊加態立即收縮到某一個本徵態。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處於半死不活的疊加態，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。

首先需要明確一點，薛定諤的貓是一個思想實驗，是通過建立一個宏觀事物來表達微觀屬性。我認為這個思想實驗建立的挺好，明確的表達了量子的隨機性特徵。之所以不進行觀察我們就永遠也不知道貓是死是活，是因為觸發電子開關的是由放射性原子控制，這個放射性原子衰變精準時間點是隨機的，我們只能知道他衰變時間的幾率。

我在之前的文章中也提到，微觀粒子是弦，弦的基本單元是「量子比特」，量子比特其實是一種真空中的渦旋。量子比特的自旋方向是隨機的。真空類比為超流體（有一個理論叫超流體真空論），真空渦旋自旋方向的隨機性是因為真空內能量的不平均性決定的，並不是安靜的狀態。這種隨機性是自然屬性，想想一顆羽毛下落為什麼總是隨機旋轉著降落就明白了。

量子比特是一種真空渦旋，隨機性是本質，不是觀測造成的，量子比特的自旋方向用數學來描述也就只能用疊加性描述。真空渦旋只不過也只是真空中能量的不平均性造成，因為流體就是有這種特性，這和宏觀世界中投硬幣的概率都不是一個概念。但是微觀世界的隨機性的綜合效應，在到一定尺度后就表現為亞宏觀和宏觀上的因果性。這個有點類似熱分子運動，宏觀上就可以表現出熱力學綜合效應。

當然，如果再深入到更微觀的世界，或許真空本身還有它們的組成機制。隨機本質的綜合效應成就了因果律，而因果律的綜合作用也會造成隨機性。

有人說「不確定性原理」能否被視為量子力學中一條不可證偽的基本公理的問題。這裡有必要做個回答。

我在之前的文章《從老子、牛頓、愛因斯坦看人類歷史上三個極偉大經驗認知的發現》中已經提出過，公理性理論有兩種，經驗公理化理論和觀念公理化理論。無論宗教、哲學還是科學，偉大的思想都是公理化思想，觀念公理化理論具有約束人和人的群體性作用，而經驗公理化理論具有約束人以及與人直接關聯的自然。就思想認知本身而已，驅使相關係統熵減的量值越大，其思想越偉大。經驗公理化理論明顯具有更強大的熵減能力。

特別說明的是，經驗公理化理論也只是思想，它起作用的是其中的經驗，包括作為公理的原經驗和理論輸出的加工放大后的經驗。而觀念公理化理論輸出的是觀念。這個意義上說，人類可以製造思考出無數個公理化理論，無論是觀念公理化理論還是經驗公理化理論，理論是一種發明。而經驗是一種發現，經驗的，是唯一的，這是從生命認知角度看的。

不可證偽性，很多人錯誤的理解一個理論是可以被證明是錯誤的。可證偽性，只需要在邏輯上有可能存在一個假設，使得理論不可驗證。日本的小澤正直提出「小澤不等式」，認為測不準有缺陷，他們對中子自旋傾向相關的兩個值進行測量，成功測出超過所謂「極限」的兩個值的精度，使得小澤不等式成立，同時也證明了測不準原理與小澤不等式的矛盾。這項成果發表在《自然-物理》期刊中。由此可見，可證偽性是檢驗一個理論是否是科學的理論的金鑰匙，一點沒錯。

科學是由經驗為基礎建立的，追逐本源只會陷入觀念的迷茫之中。人的認知，根本上是由動物的應激性演化而來，即只有經驗的，才是唯一可以檢驗可靠性的方法。不可檢驗的觀念認知，如果不能輸出為經驗，就只能是觀念中的產物，這個產物只能約束人和人類群體（比如宗教），不能約束與人直接關聯的自然。

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