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薛丁格的貓

10 薛丁格的貓

文‧ 編輯室




假設有一個既不能窺視、也不會向外界傳播聲音的箱子。箱子裏放了一隻貓,牠健康、活潑,對自己所面臨的困境卻一無所知。因為箱子內這隻貓的身邊放著一架意味著牠必死無疑的物理儀器:一種放射性物質,而且將在一小時內的某一時刻發生原子蛻變。然而蛻變會發生在這一小時內的哪一時刻,沒有人知道。

一旦發生原子蛻變,就會透過蓋革(GM)計數器產生電脈衝,脈衝會使一把錘子落到一個含毒的瓶子,此時將發生的事表示這隻貓走到生命盡頭:錘子砸碎玻璃瓶,毒氣立刻外溢並揮發,貓聞到毒氣後隨即一命嗚呼。然而這裏面所發生的一切,外面的人既看不見,也聽不到或者感覺不到。甚至最認真觀察的人也無法斷定,箱內的核蛻變是否已經完成,或仍然需要等候。因為放射性核種的一個特性是,其原子不是在某一特定的時間點,而只是以某種機率在一特定的時間內發生蛻變。換句話說,一個特定原子的蛻變,在時間上是無法準確預報。人們只能用類似以下的話表述:它極有可能就在未來的一小時之內發生。

對箱子裏的貓來說,在可能發生蛻變的這一小時內,外面觀察的人沒有一個能說,此時貓仍活著或已經死了,原因是沒有人知道原子蛻變的準確時間。從某種意義上說,此時這隻貓生與死並存,或兩者都無從談起。牠處於一種介於生與死之間的混合狀態之中。誠然,我們每時每刻都可以打開箱子,看看貓究竟是活著,還是已經死了。

值得這隻貓慶幸的是,這只是奧地利物理學家薛丁格[ 註1] 於1935 年的一次虛擬的實驗。薛丁格想藉由這種方式舉例說明,整個世界都帶有這種不確定因素。



薛丁格是量子力學的鼻祖之一。量子力學是一門以數學方式描述和解釋微觀粒子運動過程的科學。在這個微觀世界發生的,全是極為光怪陸離的事。在這裏,粒子可同時分布在幾個不同位置,它們相互之間能以極高速度溝通,或無需過渡從一處躍至另一處。薛丁格透過「貓」的形像發現一個道理,採用通俗的方法描述一個極為複雜的思維過程,是最能為眾人所理解。或許這就是他的貓何以如此聞名遐邇的緣故。

流浪漢

薛丁格一生為人誠摯,淡泊名利,在生活中不拘小節,從來不擺教授和名流的架子。他在一次出席布魯塞爾物理學界權威聚會的索爾維會議[ 註2] 時,下了火車後,他用帆布包背著自己的全部行李,步行走到會議代表下榻的旅館,被誤認為流浪漢而被擋在門外,結果不得不經過許多盤查才得以進入自己的房間。

儘管薛丁格淡泊名利,但他的祖國和人民還是給予他許多榮譽和褒獎,使晚年的他登上了榮譽的最高峰。1956 年,他剛剛回國就獲得了維也納城市獎。

接著政府又設立了以他的名字命名、由奧地利科學院頒發的獎金,而他也是第一位獲獎者。1957 年,他又先後獲得了奧地利藝術和科學勳章、西德高級榮譽勳章。他還被世界各國許多著名大學授予榮譽學位,並且是包括教皇科學院、倫敦皇家學會、普魯士科學院和奧地利科學院在內的許多學術團體的成員。

1961 年1 月4 日,薛丁格因突發大面積動脈硬化而逝世,長眠於他所喜愛的祖國奧地利。斯人已逝,風範長存。奧地利人民將永遠銘記著他。

註1: 薛丁格(Erwin Schrdinger),1887-1961,獲得1933 年諾貝爾物理學獎。
註2: 索爾維會議(Solvay Conference),Solvay 為比利時化工界巨擘,捐款資助物理學會議。

參考資料:
輻射軼聞,翁寶山編著,民國95 年11 月,核能資訊中心出版
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