1.4　微觀粒子就像“孫悟空”，拔根猴毛就會出現很多小悟空

在經典物理的世界里，一個物體的狀態就像簡單的開關，只能處于開啟或關閉的確定狀態，1＝1，0＝0，1永遠也不會等于0，因此物體的狀態不可能既是1又是0，一個生命，在“活著”與“死去”兩種狀態中只能存在一種，要么是活著的，要么是死去的。

到了量子世界，量子可以同時以0和1的形態存在，微觀粒子可以同時處于兩個不同的狀態，可以同時做不同的事情，可以同時處于不同位置，甚至也可以一邊工作，一邊休息，這就是奇妙的量子疊加性。量子力學認為，在人們對粒子進行觀測之前，永遠不會確切地知道它的狀態。實際上，它處于所有可能狀態的總和，即處于疊加態。這一思想遭到普遍反對，愛因斯坦維護物理實在性，否定粒子狀態疊加性，提出一個問題：“月亮只是因為老鼠盯著它看才存在嗎？”

中國科學院潘建偉院士曾舉過一個例子：科學院一個代表團去法蘭克福訪問，回北京時有兩條路線，一條經由莫斯科到北京，比較冷；另一條經由新加坡到北京，比較暖和，一個乘客在飛機上睡著了，著陸后大家問他怎么回來的，他感覺又冷又熱，答道：“也許我是同時從兩條線路回來的。”

郭光燦院士也曾舉過一個形象的例子：在一塊雪地上，滑雪的人穿過一根樹樁時，代表經典信息的滑雪者只能從兩邊繞過，而代表量子信息的滑雪者則像魔術師一樣直接從樹的兩側同時穿過，留下兩道痕跡（見圖1.6）。

圖1.6　同時從兩條路徑滑過

量子疊加態可以推廣到很多狀態，粒子既可處于ψ態，又可處于ψ₂處，還可處于ψ₁和ψ₂的線性疊加態。在《西游記》里，孫悟空拔下一撮毛，輕輕一吹就會變出許多小孫悟空，這些小猴子都是孫悟空的分身，此時，孫悟空就處于若干個猴子的“疊加態”。但是量子的分身術不能被人看，一旦有人看它，分身術就會隨機消失。因為在量子力學中，如果對粒子進行觀測，疊加態就會突然結束，瞬間坍縮為一個確定狀態（即本征態）（見圖1.7），我們才能知道粒子處于什么狀態。而在經典世界，宏觀客體是一種物理實在，與人們的觀測無關。

圖1.7　波函數坍縮

一個人，在同一時刻卻可以位于不同的位置，在經典物理的世界里根本無法想象，這到底是為什么呢？