Jul 07 2008
王国文:何谓薛定谔考生佯谬
王国文:何谓薛定谔考生佯谬
薛定谔在他1935年发表于《自然科学》的“量子力学现况”中不仅提出猫的佯谬，还提出了考生佯谬。现在提及该猫的本本汗牛充栋，而提及该考生的文章凤毛麟角。在文章的第5节中作为“原限于微观领域的不确定性转变到能直接观察分辨的宏观不确定性”的例子，提出了猫的一些“十分可笑情形”。很遗憾，薛定谔猫与量子纠缠常常被穿凿附会，以致一些量子力学专家玩起薛定谔猫态概念。真正与量子纠缠相关的是那个被考糊涂的小学生，而不是那只不死不活的猫。他从第10节才开始谈到“预半夜凉初透言的纠缠”、“我们知识的纠缠”，即量子纠缠，而在13节中杜撰了一个不可思议的考生故事，形象地刻画了量子纠缠之谜。薛定谔同爱因斯坦一样，不信鬼魅般的远距作用，在12节中他写道：“在分离体系上的测量不能使其彼此互相直接影响，那是巫术”。薛定谔不会想到这种巫术竟能在二十世纪末“实验实现”。为减少从该文英译版转译可能出现的走样，现直接从德文原文摘译。考生故事如下：
“让我们把注意力集中在用小写字母p[动量]，q[位置]表示的体系上，简称它为“小”体系。事情是这样明摆着的。要么关于q，要么关于p，我可以用直接测量向小体系提出一个问题。在做这件事以前，如果我愿意，我可以在完全分离的另一个体系（我们将把它理解为辅助仪器）上通过测量获得此问题的答案，或者有一个以后办理的意图。我的小体系像参加考试的小学生，不可能知道我是否做过这件事和关于哪一个问题，或我是否以后打算去做和关于哪一个。从多次预试，我知道这个小学生将总能正确回答我向他提出的第一个问题。因此得出结论，不管哪个问题，他都知道答案。对我喜欢向他提的第一个问题的回答使这个学生如此困倦或迷茫以致其它的的回答无意义可言，这个事实丝毫不改变上述结论。如果数千来历相同的小学生都是这样，没有校长会做出其它判断，然而他也可能大为惊讶，什么事情使得所有考生在回答第一个问题以后变得那样痴呆或执拗。他不会想到，他的，那位教师的，查阅一本教科书早使学生想起了那个正确的答案，或者甚至于，教师只是乐意在那学生做完后面的回答才去查阅教科书，此时校长不会想到学生的回答已经对那笔记本上的题解文字做了有利于学生的改变。可见我的小体系对q-问题和p问题握有十分确定的答案，准备好应对人们直接向他提出第一个问题。假如我也许在辅助体系上测量那个Q[位置]，这个已就绪的准备也丝毫不会改变（形象比喻：假如那位教师在他的笔记本中找一下两个问题中的一个，就用墨渍毁掉上面有另一答案的那一页）。量子力学主张，在那个辅助体系上测Q之后，我的小体系就获得一个psi-函数，其中“q是完全分明的，但p是完全不确定的”。然而的确如讲过的，我的小体系对那个p-问题已准备好十分确定的答案，这个事实是丝毫改变不了的，更确切地说，答案一如从前。”
对于量子力学创始人编写的这个经典故事，希望有更好的译文出来。至于故事的含意和意义，还极少有人关心，值得发起讨论和争论，以明量子纠缠的真莫道不消魂相。
（摘译者：王国文，北京大学物理学院，2008年7月5日）
附：薛定谔“量子力学现况”英译版下载地址：
http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html