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1. 我看不见你
2. 你看不见我
3. 盒子关闭
4. 盒子是铁的
5. 铁不透明
6. 盒子不是玻璃的
7. 事实上,薛定谔的猫在逻辑上和物理上还有实际上都是盲人物理学家的猫
8. 你是盲人
9. 你听不见盖革计数器的哔哔声
10. 你的听力不好
11. 你是聋人
12. 你听见盖革计数器的哔哔声,却不知道那声音的意思
13. 事实上,逻辑上,物理上,实际上,薛定谔的猫都是盲聋人物理学家的猫
14. 你不知道
你必须打开盒子,因为在进行观测或测量之前,这只猫的状态被视为既是活的又是死的——即被定义或描述为处于“叠加”状态。
薛定谔把我放进了一个钢盒里,让你看不见我。
你必须打开盒子,因为你需要见到我,才能知道我的状态。
钢盒子遮蔽了你的视线,令你双目失明;甚至隔绝了你的听觉,使你双耳失聪,再也无法听见盖革计数器声音。
如果那个盒子是玻璃的,就不会有薛定谔的猫了。
问题和答案都不是叠加。
问题和答案都是因信息不足而导致的不确定性。
或
你必须打开这个盒子,因为你没有别的方法知道我目前的状态。
薛定谔把我放进一只钢盒子中,使得你看不见我。
这个钢盒子不仅遮蔽了你的视线——令你双目失明——甚至还阻隔了你的听觉,使你听不到盖革计数器的滴答声,从而陷入眼瞎耳聋般的黑暗和寂静之中。
如果这个盒子是由玻璃制成的,或者你能听到盖革计数器的声音,那么“薛定谔的猫”这一概念从一开始就不会产生。
问题的关键不在于所谓的“叠加”,而在于因缺乏信息而无法做出判定。
我知道自己的状态。
你之所以无法知到,是因为你身处钢盒子之外,无法看透其中;于是你设想我正同时处于既生又死的叠加状态——直到进行测量的那一刻。
对于一种双态结果——诸如衰变或未衰变,生或死——而言,其主体究竟是一只猫,一个人,甚至埃尔温·薛定谔本人在盒子里,或是一种装置(例如:盖革计数器计数或未计数,锤子落下或未落下,烧瓶碎裂或未碎裂,无论装有或未装有毒药),都毫无区别。
问题并不在于主体同时处于两种状态,也不在于叠加。
问题在于,那个钢盒子让你俩既盲又聋。
同一放射性同位素的原子并非在所有物理性质上都完全相同,因为它们的放射性衰变行为各异。正如人类的死亡时间各不相同一样,放射性原子的衰变时间也各不相同。
从逻辑上讲,除非已证实原子在物理上完全相同,否则假定它们各不相同要更为稳妥。对原子的定义主要基于其化学性质——例如电子、质子和中子的数量——而非基于所有的物理性质,诸如放射性衰变行为。
是的。薛定谔猫实验在与其他量子实验相同的意义上是可重复的。尽管每次实验的结果可能各不相同,但在经过多次重复之后,其统计行为依然保持一致且具有可预测性。
不。薛定谔之猫实验并非真正可重复,因为其初始条件绝不可能完全一致。放射性世界宛如一条河流,时刻处于变动之中。每一次实验所用的样本,皆取自这条川流不息的河流,因此绝无两个样本是完全相同的。放射性原子的具体情况各不相同,衰变的发生时刻亦有差异,且每一次实验的物理条件也各不相同。如果,这些样本都完全相同,那么,实验结果也完全相同,因此,失去统计行为特征。即便从统计学或化学角度来看,实验装置似乎如出一辙,但就物理本质而言,每一次实验都是截然不同的。
“薛定谔之猫”实验的可重复性,取决于人们假定何为“完全相同的样本”。尽管放射性世界具有特定的统计学特性,但仅凭单一样本尚不足以充分体现这些特性;反之,即便存在许多相同或相似的样本,也无法证明它们在物理层面上是完全一致的。若严格要求物理状态的完全一致,那么“薛定谔之猫”实验便不具备可重复性,因为其初始条件绝无可能做到分毫不差,亦无法完全反映出放射性世界的统计学特性。
归根结底,我们或许永远无法确知究竟需要多少样本或实验,才能充分反映放射性世界的统计特性——正如任何有限次数的抛硬币都不足以证明一枚硬币是绝对公平的一样。
是的。利用放射性物质的半衰期,可以计算或估算出这样一个量:在选定的时间间隔内,至少有一个原子发生衰变的概率为 50%
并不完全是这样。薛定谔所要求的“量”实际上是一种统计学上的构建,未必对应于一个物理上精确的数值。放射性物质由数量有限的原子组成,而衰变是以离散事件的形式发生的。尽管依据半衰期计算得出的数值能够提供一种预期的概率,但它并不能保证这一有限样本本身恰好具备所需的物理统计学特性。
所需的量在数学上或许可以作为一种概率计算而存在,但其确切的物理存在性却无法得到保证——仅凭单个样本更是如此。如果放射性衰变是离散的,且每一个样本在物理上均各不相同,那么薛定谔所指的这一“量”,便更应被理解为一种模糊近似值,而非某种固定的物理实体。
每一个薛定谔的猫都是针对一个样本所做,不仅一个实验不反映统计特征,需要的实验数量也不可知,即,不知道需要做多少实验才能看出50%的概率。
最后,假设薛定谔猫所需的放射性物质的量恰好存在。那么,
1. 对于每一种放射性同位素及每一个选定的时间间隔,都将对应着一个唯一确定的量:若物质的量增多或减少,都会改变在该间隔内至少有一个原子发生衰变的概率。但这却会导致一个矛盾。
对于每一个放射性同位素,这个量都是唯一的,因此,它反映这个同位素的放射性性质,我们就叫它这个同位素的薛定谔量。
2. 如果样本仅包含一个原子,那么半衰期无法提供关于该原子在选定时间间隔内是否会发生衰变的确定信息。如果样本包含两个原子,半衰期依然仅描述统计学行为,而无法指明究竟是哪一个原子会发生衰变,也无法断言在该时间间隔内是否必然会有一个原子发生衰变。
3. 对于任意有限数量的原子,其结果依然是概率性的,而非精确的。因此,所需的量不可能是固定的物理实体;它仅仅是一个统计近似值。
秉承图灵测试的精神,我们提出薛定谔测试,以薛定谔猫思想实验的原文为基础,将其作为一项用于检验人工智能逻辑推理与独立思考能力的测试方法。
对于放射性同位素,我们引入其薛定谔量——其原子的数量或重量,即薛定谔原文中的“微量”——“薛定谔猫”实验使用的放射性物质的数量或重量。
这项测试包含两个环节:机器阅读薛定谔的原文,并回答若干测试问题。更高一级的测试要求机器撰写一份报告,以检验其中包含了多少个答案。
我们所设计的问题旨在对“薛定谔的猫”进行逐部分、分步骤的剖析,其中不乏独创性的提问。例如:为何必须打开盒子才能知道猫的死活状态?相同元素或同位素的原子是否完全相同?“薛定谔的猫”这一实验是否具有可重复性?作为一套目前尚未在互联网上公开的全新题组,这些问题尚不为现有的各类人工智能程序所知,因此可作为有效的测试题目加以应用。
对每一个问题,均提供两种解答:一种是反映物理学标准解读的常规解答;另一种则是基于事实与逻辑推导而得出的非常规解答。
自1935年薛定谔猫在爱因斯坦的参与下被提出以来,近百年来它已被广泛地研究、讲授与辩论;薛定谔的这一思想实验及其薛定谔测试,代表了人类智慧所能达到的极高境界。