这个实验将告诉我们：人类能不能处于量子叠加态

“我到底是什么？”
你是祭祀品。
“为什么人可以安定地生活？”
因为波函数可以坍缩。
“折磨我的是什么？”
是无法抗拒的命运。
“为什么人不能舍弃希望？”
因为波函数可以发散。
“你是谁？”
我是手儿奈。
——小林泰三《醉步男》

量子力学支配着微观世界。

我们都知道，电子可以以概率波的形式，同时存在于不同的地方，直到我们尝试去观测它——电子的位置才会坍缩成确定的结果。

虽然理论上，宏观物体也有波函数，但是，似乎宏观物体的波函数总是处于“凝结”的状态，亦即它们是确定的、“结实的”实体。因为我们从未观察到宏观物体展现出的量子特性，所以量子力学的某几位开创者怀疑，在宏观和微观世界之间，存在一条界限：两边的世界遵循不同的规则。

但是，著名的薛定谔意识到，原本只局限于原子领域的不明确性可被以一种巧妙的机制变为宏观不明确性。他为此提出了一个思想实验：薛定谔的猫。

把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并且装置以下仪器(注意必须确保这仪器不被容器中的猫直接干扰)：在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质，在一小时内，这个放射性物质至少有一个原子衰变的概率为50%，它没有任何原子衰变的概率也同样为50%；假若衰变事件发生了，则盖革计数管会放电，通过继电器启动一个榔头，榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。经过一小时以后，假若没有发生衰变事件，则猫仍旧存活；否则发生衰变，这套机构被触发，氰化氢挥发，导致猫随即死亡。用以描述整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。

猫咪即死又活的状态，迫使物理学家去思考，宏观世界也必须遵从量子的不确定性吗？如果真是如此，为什么我们从来未曾观察到呢？

本周发表在Optica上的一篇论文中，有学者设计了一项实验，似乎可以一劳永逸地回答这一棘手的问题。

如果有种机制可以消除大型物体量子叠加的可能性，那么它将需要以某种方式“干扰”波函数——并产生热量。

也就是说，你面前的办公桌，在无人使用的时候没有变成波函数弥散到空间之中，是因为始终存在某种机制使其一直坍缩。相应地，应该会在空间中产生额外的，无法被归入常规解释的热量。

如果探测到了这种额外的热，则意味着宏观物体真的不能处于量子叠加态。如果排除了额外热的可能性，那么大自然或许就不介意任何大小的实体“量子化”——比如说人类本身也能处于量子态。

如果是后者，那么借助先进的技术，我们可以将大物体，甚至有意识的物体置于量子态。

物理学家不知道阻止宏观事物量子叠加的机制是什么鬼样子。有人说，这是一个未知的领域。其他人则怀疑与重力有关。

今年的诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)认为，可能是生物意识的结果。

过去10年里，物理学家一直在热切地寻找痕量热迹——表明波动函数受到干扰。

为了找出答案，我们需要一种能够抑制(尽可能完美)所有其他热量的源，这些热量相当于噪音。

我们还必须遏制一种被称为量子“反作用”的效果，其中观察行为本身就会产生热量。

与以前的实验一样，这里需要一台超级冰箱，制造出仅比绝对零度高0.01开尔文的低温。同时，昆士兰大学的团队推荐使用比一般实验里频率高得多的谐振器，用于消除冰箱本身产生的热量。

由于极低温度和极高频率的组合，谐振器中的振动经历了被称为“玻色凝聚”的过程。

您可以把那想象成——空间静止，冰箱中的热量甚至都无法传递，而是聚成团。

科研人员还将使用不同的策略——完全不考虑谐振器的振动，而是考虑其能量。该方法可强烈抑制反作用制造出的热。

然后把单个光粒子射入谐振器，来回反弹数百万次，吸收多余的能量。它们最终带走多余的能量离开谐振器。

通过测量被回收的轻粒子的能量，我们可以确定谐振器中是否还有热量。

如果存在热量，则表明未知源干扰了波函数。这意味着叠加态不可能体现在宏观物体中。

这一实验具有挑战性，可能还需要数年的发展，数百万美元和一大堆熟练的实验物理学家。

但是，它可以回答有关我们现实的最引人入胜的问题之一：一切都是量子的吗？因此，我们当然认为付出是值得的。

https://www.sciencealert.com/could-schroedinger-s-cat-exist-in-real-life