- 未來觀測站:獻給青少年的10個科幻故事
- 葉李華
- 1761字
- 2025-06-03 17:23:19
創作手記之一
科幻小說一定有“科”也有“幻”,但兩者的比例有很大的彈性。本篇就是比例懸殊的一個例子,因為科學占了絕大部分,幻想卻只有一點點。
這個故事的主軸,是說主角玲玲發生車禍,昏迷了一整年,但因為她在車禍前,正在跟爸爸討論多重宇宙的理論,而在昏迷過程中,爸媽又輪流在她耳邊說話,才會導致她“夢見”自己在女神的幫助下,不停地穿梭于兩個宇宙之間。
所以嚴格說來,故事中的幻想成分僅僅跟醫學有關。因為直到目前為止,關于重度昏迷的病人能否聽到外界的聲音,以及會不會做夢這兩個問題,其實仍然沒有定論,而我在撰寫這篇小說時,則是假設兩者都正確,于是發展出這樣一個看似光怪陸離的故事。
另一方面,在這個故事中,玲玲跟爸爸討論的科學理論,包括薛定諤之貓,以及多重宇宙(我在故事里稱為“宇宙會分裂”),則通通是有根有據的量子物理理論。
量子物理,聽起來雖然很高深,但這門學問跟我們日常生活早已息息相關。我們現在能夠使用手機和電腦,都是拜量子物理所賜,因為這些3C產品里的元件有不少量子物理的產物。此外,如今處處可見的激光筆和太陽能板,以及大家耳熟能詳的磁懸浮列車,背后也都有量子物理的身影。
量子物理固然博大精深,但它最重要的概念可以濃縮成一個名詞:疊加態。比方說,“薛定諤之貓”就是一種想象的疊加態,我在小說中稱為“半死半活的狀態”。
這當然很違背直覺,但違背直覺正是量子物理的特色。一百年來,疊加態的概念早已經過無數實驗的千錘百煉,因此無論多么違背直覺,我們也必須秉持科學精神予以接受。
至于要如何理解疊加態,可以借用一個日常生活的例子。大家都有丟硬幣的經驗,當你將一個硬幣丟出去,聽到叮當一聲,就知道硬幣已經落地;你根本不必低下頭查看,也能肯定只有兩種可能:正面朝上或反面朝上。這是因為丟硬幣的過程完全沒有牽涉到量子物理。
可是,假設有一個神奇的硬幣,在它落地的過程中,量子物理發揮了作用,會有什么不同的結果呢?
結果是,當你聽到叮當一聲,卻還沒有低頭查看的時候,那枚“量子硬幣”并未躺在地上,而是剛巧像端午節的雞蛋那樣豎著。
這個豎著的硬幣,就能視為一種“正面朝上+反面朝上”的疊加態,因為兩種結果都尚未發生,但是兩者都有可能。直到你查看的那一瞬間,這枚量子硬幣才會躺平,或是正面朝上,或是反面朝上。
由此可知,在你低頭的瞬間,疊加態便消失了,同理,科學家也無法真正觀察到疊加態。這就有點像電影《玩具總動員》的設定:人類永遠看不到玩具活起來!因為只要人類出現,它們會立刻裝成沒有生命的樣子。
請注意,上面幾段只是比喻,目的是幫助大家理解量子物理的基本概念,所以請別妄加延伸,否則很可能誤入歧途!例如在《玩具總動員》結尾,就有個“壞孩子目睹玩具活起來”的例外情形,但你千萬別用這個例外,推論出科學家有機會觀察到疊加態。
此外還要強調一點,雖然多重宇宙是個威力強大的理論,可以消除疊加態違背直覺之處,但它無論如何只是理論,僅有少數科學家奉為圭臬。換句話說,目前大多數的科學家,并不相信多重宇宙或平行宇宙真正存在。
可是,如果放棄宇宙會分裂的想法,又該如何解釋“永遠無法觀察到疊加態”這個事實呢?雖然這個問題相當深奧,我們仍然可以發揮創意,設法在日常生活中尋找比喻。
比方說,如果你用溫度計測量一杯熱水的溫度,其實讀數會比那杯水原本的溫度低一點!這是因為溫度計必須吸收水中的熱量,它的讀數才會上升,而水中的熱量既然被吸收了一些,水溫當然會下降一點。將這個例子推而廣之,就能得到一個普遍規律:任何的測量都會造成干擾──有人將它簡化為“測即擾”三字訣,以便和“疊加態”三字分庭抗禮。
在量子物理學中,觀察也是一種廣義的測量,因此無論科學家用什么方法、什么工具觀察疊加態,都一定會對它造成干擾,導致它在被觀察的那一瞬間失去疊加性。借用量子硬幣的比喻,就是剛才提到的:你在查看的瞬間,硬幣立刻躺下來。
如果你讀到這里,開始對量子物理產生興趣,不妨像主角玲玲那樣,找一本合適的科普讀物鉆研一番。一旦開始探索量子世界,保證你會發現許多比科幻故事更神奇的科學現象。
最后要提醒大家,故事里那本圖鑒書《神奇的量子世界》是我虛構的,現實世界并不存在,即使有人真的找到一本書名相同的作品,內容恐怕也跟玲玲讀的那本不一樣。畢竟,玲玲只是我的筆下人物,虛構的人物閱讀虛構的書籍,是天經地義的一件事。