物理学致死 - 《疯狂的科学实验》

物理学致死

像卡特斯基这样奇怪的死亡，却不是自杀式实验中最奇怪的例子。一个甚至更奇怪的例子可能会在一个令人难以置信的地方找到—量子力学这一抽象的、数学的领域—但仅仅是可能找到，因为这个例子如此奇怪，甚至不清楚是不是自杀。

为了理解这一案例，有必要对量子力学的概念有所了解。在20世纪早期，物理学家观察到一个令人困惑的悖论。光子，根据实验的观察手段的不同，有时候像粒子一样运动（直线运动），而在其他时间里像波一样运动（以振荡的模式）。这让物理学家无法理解：什么东西既能是波又能是粒子呢？20世纪20年代，哥本哈根的一群研究者提供了一种可能的解释。他们主张，光子同时拥有很多自相矛盾的状态（既具有粒子的性质，又具有波的性质）。它们以一种“量子叠加态”存在。只有当它们被观察时，才坍缩成为单一的状态。观察这一行为，哥本哈根的科学家提出，事实上致使光子要么成了粒子，要么成了波。

1935年，奥地利物理学家埃尔温•薛定谔设计了一个思想实验来说明量子叠加态这一概念有多么反直觉，多么古怪。他说，想象一只猫被关在一个盒子里，里面还放着少量的放射性物质、一个盖革计数器，还有一小瓶有毒气体。在一小时之内，有50%的可能，放射性物质中的一个原子会衰变。如果衰变发生，盖革计数器会测出衰变，并启动一个机关，将装毒气的小瓶打碎，由此杀死猫。然而，也有同样的可能什么也不会发生，猫仍然活着。

所以在一小时的最后，猫是活着还是死了？根据常识，答案要么是活着，要么是死了。然而根据量子力学，猫在同一时刻既活着又死了，它处于量子叠加态，直到某人将盒盖掀开，观察里面的情况。

薛定谔是把这一思想实验作为纯假设的例子提出的。他当然并没想让任何人开展这一实验，更别说用一个人代替那只猫了。但在三年之后，1938年，一位聪慧年轻的西西里物理学家埃托雷•马约拉纳很可能实际做了这件事，将他自己变成了真实世界里的“薛定谔的猫”。

如前文所述，马约拉纳十分聪慧，例如，他是第一位预见到中微子有质量的研究者。但他同时也极为古怪。他不喜欢因为自己的工作而得到赞扬，尽管他的工作是诺贝尔奖水准的，而且他像个隐士一样隐居生活，完全避开所有人的陪伴。在整个20世纪30年代，他避世的程度加深了。随后，1938年3月25日，马约拉纳在三十一岁时，登上了一条从巴勒莫到那不勒斯的渡船。他从未上岸。不知怎么的在旅途中失踪了，再也没人见过他。

马约拉纳的朋友和家人一意识到他不见了，就疯狂地试图弄清他身上到底发生了什么。唯一的线索是一系列神秘的信件，以及他在出发前不久寄给安东尼奥•卡雷利的一段电报。卡雷利是他任教的那不勒斯物理研究院的院长。在第一封信里，马约拉纳宣布他做出了一个“不可避免的”决定，他决定消失，他意识到这会造成不便，他对此表示抱歉。但是在这之后，他显然很快改变了主意，于是发了一封电报给院长，要求他忽略之前的一封信。然后他寄出了最后一封信：“亲爱的卡雷利，我希望你同时收到我的电报和信。大海拒绝了我，我明天会回到博洛尼亚酒店，也许这封信还和我一道同行呢。”

马约拉纳的朋友和家人不知道如何理解这些信，但是随着时间从几天变成了几周，随后变成了几个月，他们不得不下结论，年轻的物理学家自杀了，在去那不勒斯的路上跳下了甲板。没人看到他跳下去，但是还能怎么解释他最后一封信里提到的海呢？

随着一年年过去，马约拉纳成了物理学世界中的猫王埃尔维斯•普雷斯利。关于他可能的命运，越来越离谱的猜测流传起来。一些人暗示纳粹特工杀了他，以避免他帮助盟军建造原子弹。其他人主张他加入了一个修道院，或者飞去阿根廷开始了新生活。甚至有人宣称目击一位神秘的乞讨者，在那不勒斯帮助当地的学生学数学。直到最近，2006年，理论物理学家奥列格•扎斯拉夫斯基指出，马约拉纳失踪和薛定谔盒子里的猫—这个思想实验马约拉纳当然知道—有些有趣的相似点。事实上，在1938年，他是世界上仅有的几个能完全理解其意义的人之一。

扎斯拉夫斯基指出，马约拉纳失踪的情况只给调查者留下了两种可能性。要么马约拉纳跳下了甲板自杀了，或者他在那不勒斯上岸后藏了起来。换句话说，这两个选择古怪地与光子的两种可能态相匹配。也就是说，马约拉纳要么掉进了海浪里，要么以直线运动走下了船。

这样的相似性可能不过是巧合罢了，但令扎斯拉夫斯基更感到奇怪的是马约拉纳最后的信件。首先马约拉纳寄出一封信说他决定消失。他随后用一封电报宣布他改变了主意，最后他寄出了一封信表达了希望卡雷利在同一时刻了解两种可能性。既然电报否认了他要消失的主意，希望电报先到不应该更合理吗？为什么马约拉纳想让卡雷利同时了解两种可能性呢？扎斯拉夫斯基暗示，答案就是马约拉纳故意安排了这些事件，这样院长不得不同时考虑两种相矛盾的选项。

通过这种做法，马约拉纳将自己置于量子叠加态，就像薛定谔的猫一样。

乍一看，扎斯拉夫斯基的理论听起来不着边际，但是真是如此吗？如果马约拉纳足够古怪，一手策划了他自己的失踪，他当然有可能为了他的物理学同行们，计划以一种带有象征意义的夸张手法来完成此事，自相矛盾地消失，就像盒子里的猫一样。毕竟，物理学是他全部的人生—显然也成了他的死因。不管马约拉纳是否刻意模仿薛定谔的猫，事实上，他实现了这一点。在3月25日夜晚，他启程了，在他旅途的最后，他没再成为任何单个事物，相反成了数个不同的事物，在同一时刻既活着又已死去。