1.1 生还是死:这是一个概率问题
2012年7月21日,北京大雨倾盆,事后这一天被称为“北京7·21特大暴雨”。下午两点,我接到父亲的电话,要我赶快回东北老家。家中病危的爷爷快挺不住了。
我抓起外套出了门,冒着大雨疯狂地跑进地铁,奔向北京站。
第二天傍晚五点半,我下了火车,直奔医院。病床前,我看到瘦骨嶙峋的爷爷蜷缩在那里,已经没了意识,奄奄一息。八点整,爷爷血压骤降,医生对父亲点了点头,时辰到了。我终究没能和爷爷说上最后一句话。
后来,我常会梦到爷爷。在梦中,爷爷坐在青绿色的老式沙发上,戴着折叠式老花镜,饶有兴致地看《城市晚报》。我似乎记得爷爷已经去世了,但又分明看到爷爷就坐在那里。那一刻,梦中的那一刻,我真的分不清爷爷是生还是死。
生死与有无、对错一样,都是鲜明对立的东西,它们看似是两条平行的直线,永不相交。然而,梦中的我却分不清爷爷是生还是死。生与死真的永无相交的可能吗?
鹰溪桥上的法克尔
下面是美国小说家安布鲁斯·布尔斯的小说《鹰溪桥上》的片段节选,故事发生在美国南北战争期间,讲述的是农场主法克尔被处以绞刑的故事。
亚拉巴马州北部的铁路桥上,一个男人站在那里,俯视着桥下二十米处那湍急的流水。这人的双手被人用绳子绑在身后,一根绳索紧紧地套在他的颈部,绳索的另一端被系在他头顶上方交叉着的架子上,一段绳子松松垮垮地垂在他的膝盖处。铁轨枕木上铺着几块木板,他和要对他行刑的一名中士和两名列兵就站在上面。
那个即将被施以绞刑的男人看起来大约35岁,一副平民的装扮。如果从他的举止行为来看,他像是一位庄园的农场主。他五官端正——鼻子高挺,嘴唇坚毅,额头饱满,长长的黑发顺直地披在脑后,他的眼睛大而乌黑,面目和善,人们很难想象到这人即将被施以绞刑而死。
他索性睁开了眼睛,看到了他身下的流水。“如果我能把双手挣脱,”他心里这样想着,“我就能摆脱颈上的绳索,跳到河里去,然后潜到水下躲避那些子弹,拼命地游到河岸边,钻进那里的森林,就能跑回家了。谢天谢地,我家不在他们的封锁线里,我的妻子和孩子们离他们的先头部队还有些距离。”正当这些想法在犯人脑中闪过时,上尉对中士点头示意。中士从那块木板上跨到了一边。
当法克尔从桥上径直地向下坠落时,他已经没有了意识,就像是死了一样。仿佛过了很久,颈部剧烈地挤压所带来的疼痛使他从这种状态中清醒了过来,接着就感到了窒息。他知道那条绳索已经断了,他坠入了河中,那种窒息的感觉没有加剧。他在黑暗中睁开了眼睛,看到了他上方的一道亮光。他的两只手快速的向下拍水,使身体上浮,他感觉自己的脑袋已经浮出了水面,炫目的阳光使得他睁不开眼睛。他看到了那座桥,以及给他施以绞刑的执行者,他们正大喊着用手指向这边,子弹射到水里,离他的头只有几英寸的距离,溅起的水花打在他的脸上。
法克尔猛地向水下潜去,尽量钻到水的深处。法克尔在湍急的流水中奋力地划水,他思维清晰,四肢越发有力,心里想着:“上帝保佑我,保佑我能躲过所有的子弹!”
突然,他感觉自己开始一圈圈地旋转起来,像陀螺一样。水面、河岸、树林,已经离得很远的桥,还有那军事堡垒和那些士兵,都搅到了一起,变得模糊不清。水中的一处漩涡将他卷了起来,没过一会儿,他就被水流抛到了左岸边的一堆砾石上。他喜极而泣,两手抓起泥沙,一把把的往上扬,落到自己身上,喃喃地说着一些祝福的词句。他跃身而起,迅速地往坡上的岸边跑去,钻进了那片树林。
那一天,他都依照着太阳往前走,那片树林太过茂密,像是永无尽头,他到处都找不到一个可以休息的地方,甚至都找不到一条樵夫走过的小道。夜幕降临时,他已经走得精疲力竭,可是一想到他的妻子和孩子们,他又竭力地继续向前走。最后,他终于找到了一条通往他家的路。那条路像城市里的街道那样笔直而宽阔,可却像是无人从此处通行过,路的两边没有田野,也没有房屋。他的眼睛有些肿胀,没法闭眼,口中干渴,舌头也发胀起来,他把舌头伸出口外去接触空气,感受丝丝的凉意。这条没人走过的路上全是草,这些草多么柔软,软得让他没法儿感觉到脚下的路!
他站在自己家门口,所有的一切都和他离开时一模一样。当他推开门,他看到了女人的衣裙在飘动;他的妻子还是那么的清新甜美,正从门廊中走出来迎接他。她走下了台阶,脸上带着不可言喻的笑容,那种气质简直无与伦比!啊,她是多么的美丽!他伸开双臂冲过去……
——节选自《鹰溪桥上》
读到这里,我们的心中难免会有一个疑问:法克尔究竟是死了还是逃跑了?
读到法克尔掉入水中,拼命挣扎着爬上岸时,我们相信法克尔真的逃脱了。可是,怪异的树林、无人走过的路、无法感觉脚下的路,又让人心生怀疑:难道这些是法克尔的幻觉?我们希望法克尔成功逃脱,回到家中与妻子团圆,又担心一切都是法克尔的幻觉。法克尔在我们心中仿佛是一个既可能“生”又可能“死”的人!
薛定谔的猫
要测试你是否真的了解“量子物理”,只需要问你两个问题。
第一个问题:你知道“薛定谔的猫”吗?
(我猜你会点头。)
第二个问题:你知道哥本哈根学派吗?
(别皱眉了,赶快承认不知道吧。)
大多数人都知道这只著名的猫,却不知道这只猫到底是怎么来的,没错,这只猫与哥本哈根学派有莫大的关系。
哥本哈根学派于20世纪20年代初期建立,对量子物理的创立和发展做出了很多重要贡献。学派的创始人是著名量子物理学家玻尔,主要成员包括玻恩、海森堡等知名物理学家。薛定谔也是量子物理学界的鼻祖,他提出的“薛定谔方程”为量子力学奠定了坚实的基础,至今折磨着一代又一代的大学工科男。不过,薛定谔并不是哥本哈根学派的成员,这是因为他对哥本哈根学派的理论存在质疑。为了有的放矢地提出自己的质疑,他脑洞大开地想到了一个实验——“薛定谔的猫”。
“薛定谔的猫”是一个思想实验,实验的过程是,把一只可怜的雌性小猫关在一个密室里,密室里有食物也有毒药,毒药装在瓶子里,瓶子上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,如果电子开关被触动,锤子就会落下,砸碎瓶子,瓶子里的有毒氰化物会毒死小猫。问题是:小猫到底是活着还是死了?
实验的关键在于,电子开关是否被触动是一个随机发生的事件,发生的概率是50%。这里的50%不是“抛硬币50%出现正面”这么简单,要产生真正的随机事件,需要使用放射性元素。在微观世界里,放射性元素的衰变是宇宙都无法预知的随机事件,一个真正的有50%概率发生的随机事件。控制电子开关的正是放射性元素,如果放射性元素发生衰变,则开关被触动,锤子砸碎毒瓶,小猫必死。
这个问题要分两种情况讨论。
情况一:我们打开密室观察,可以确切地知道小猫是生还是死。如果放射性元素发生了衰变,那么可怜的小猫一定已经中毒身亡;如果没发生衰变,那么可爱的小猫依然活着。
情况二:我们不打开密室,由于放射性元素的衰变完全无法预测,所以小猫既可能生,也可能死,我们只能认为小猫处于“生与死”的叠加状态!
用量子物理的语言来说,当我们没有观察小猫时,小猫是被“概率云”包裹的,生与死两种状态互相叠加,形成了一个“叠加态”,当我们进入密室观察小猫时,“概率云”瞬间塌缩了,于是我们只能观察到某一种状态的小猫。
一只“既生又死”的猫?这明显违背常识。薛定谔把微观世界的叠加状态平行的移植到宏观世界中,以此质疑量子物理的“完备性”,也就是说,量子物理中的“叠加态”在宏观世界中不成立。
量子物理学家玻尔曾说:“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑,那他一定没听懂。”亲爱的读者朋友,你是听懂了还是没听懂呢?
我们活在当下,感知当下,环顾四周,仿佛一切都是确定无疑的。可是,此时此刻,还有很多人、很多事是你感知不到的,对你而言,它们是“不确定的”。鹰溪桥上的法克尔和薛定谔的猫到底是生还是死?这不再是一个非此即彼的问题,在谜底揭开之前,它们既可能生,也可能死,这是一个概率问题,专门研究概率问题的学科就是——概率论。
最后,我要公布《鹰溪桥上》的结局了。
他伸开双臂冲过去,正要和那美丽的女人拥抱时,他感觉到自己的颈后遭到了重重的一击,随着一声大炮的轰鸣,他的四周亮起了炫目的白光——接着,一切都陷入了黑暗和静寂。
法克尔死了,他那折断了颈部的尸体正悬在鹰溪桥后面的横木下轻轻地摆动。
——节选自《鹰溪桥上》