前面很多文章我都介紹了量子力學的各個知識點，比如量子疊加性、不確定性和超光速信息傳遞等等，很多網友表示量子力學太詭異，不太願意相信，尤其是關於前面講解“薛定諤的貓”思想實驗時，我說過一句話：當開箱的一刻貓才死的，是我開箱的動作殺死了貓，開箱本來只是“觀察”貓的生死，現在搞的來開箱是“創造”了貓的生死，貓從生死“疊加態”回到本徵態：死。（如果你沒看前面關於薛定諤貓思想實驗的文章，建議先看看）
這就帶來一個問題，為啥我們的“觀察”行為會導致微觀粒子從“疊加態”變回“本徵態”，這是一個非常值得深思的問題，其實對比下宏觀世界和微觀世界的觀察我們不難發現，宏觀世界的觀察僅僅是“發現”，觀察者和被觀察物體之間沒有因果關係，但是微觀世界的觀察是“創造”，觀察者和被觀察者物體有因果關係，這樣就帶來一個問題，到底“觀察”是如何導致微觀粒子變回本徵態的？
我們從數學函數圖上來解讀微觀世界的“觀察”，首先我還是要重新強調下一個概念：位置概率函數圖。其實就是把x當橫座標，x表示微觀粒子的位置，y是縱座標，y表示概率值，那麼微觀粒子被觀察前其實一直處於某個局部的多個位置的“疊加態”，如下圖所以。
可以看出雖然微觀粒子在兩端函數值為0，也就是微觀粒子在兩端出現的概率值為0，但是中間部分每個位置都或多或少分到了一部分概率值，也就是微觀粒子處於這個中間部位的任意位置的“疊加態”。理解這個之後下面我們對微觀粒子進行“觀察”，假設我們對微觀粒子最中間的地方觀察一下，發現微觀粒子的確在這裡，那麼這個：位置概率函數圖瞬間就變為了下圖。
也就是你觀察的那個部位微觀粒子出現的概率變為100%，其餘地方一律為0%，函數圖變一條豎線了，也就是微觀粒子變回本徵態了。下面我問一個問題，接下來我又不觀察了，微觀粒子的“位置概率函數圖”會如何變？其實答案很簡單，接下來微觀粒子的函數圖像又會慢慢一點一點變回原來這樣，如下圖所以。
也就是說，如果接下來又不觀察了，微觀粒子又會繼續按照薛定諤的波函數進行演化，慢慢又變成疊加態（關於薛定諤方程和波函數相關知識前面已經講了很多篇文章，如果沒看建議先去看看）。總結一句話：觀察前微觀粒子處於疊加態，觀察時微觀粒子處於本徵態，觀察後微觀粒子又處於疊加態。整個過程干擾了微觀粒子的唯一行為就是“觀察”，那麼什麼是觀察？似乎這個問題我們仔細思考後會發現很難回答，目前我們所知道的唯一觀察手段就是發射光子去撞擊微觀粒子，所以很多朋友認為正是這個“撞擊”行為導致微觀粒子變回“本徵態”，如果假設某一天我們發明了一種“非撞擊”的觀察微觀粒子方法，那麼“觀察”對微觀粒子的影響就降低為0，那麼是不是說微觀粒子就不會從“疊加態”變回“本徵態”了呢？
其實我要告訴大家的是，就算這種“非撞擊”的觀察方法被我們發明出來，我們一樣會影響到微觀粒子讓其改變自己的“疊加態”，為什麼呢？因為剛剛我做的假設是，假設我們觀察這個函數圖最中間部位，發現微觀粒子的確在這裡。如果我們換一種假設呢，假如我們觀察中間部位發現微觀粒子不在這裡，這就意味著說我們並未對微觀粒子做任何“撞擊”，那麼理論上來分析我們這次觀察就不會影響到這個微觀粒子的任何狀態對不對？可惜我們做實驗會發現當你選擇中間某範圍觀察，發現粒子不在這裡，波函數依然會出現劇烈的變化，其變化過程如下圖。
由於你觀察的中間部位是一個小範圍，當你發現這個範圍沒有微觀粒子時，這個“位置概率函數圖”會瞬間讓這個中間小範圍的函數值為0，也就是表示中間小範圍粒子出現的概率為0%，這個函數圖相當於就被中間切了一刀，分割為2部分了。接著你放棄觀察，微觀粒子的兩部分“位置概率函數圖”會繼續按照薛定諤方程的波函數演化下去，最終兩個函數圖會慢慢整合最後又變成一個函數圖（如果不懂薛定諤方程的波函數，建議看看往期文章專門講解過）。
通過上面的分析我們終於知道：原來就算我們沒觀察到微觀粒子，只要你在微觀粒子可能出現的位置進行了一次觀察，都會改變微觀粒子處於其它位置的概率值，也就是微觀粒子的“位置概率波函數”會劇烈變化，真的是非常奇妙，相當於我在A這個位置，居然改變了微觀粒子出現在B、C、D、E等位置的概率。舉個簡單的例子，假設微觀粒子的位置可以是x=1~10之間（這裡假設x只取整數，並假設其餘位置微觀粒子出現的概率是0），此時我觀察一下x=4~6這個小範圍，發現微觀粒子不在這裡，然後我馬上放棄觀察，此時雖然我並未對微觀粒子做了任何撞擊，但是微觀粒子在x=1、x=2、x=3、x=7、x=8、x=9、x=10出現的概率值都會瞬間改變，也就是你的一次“失敗”的觀察，依然改變了微觀粒子的運動狀態，雖然沒有把微觀粒子從“疊加態”變回“本徵態”，但是卻把微觀粒子從一種“疊加態”變成另一種“疊加態”，也就是說你依然改變了微觀粒子的運動狀態。
所以分析到這裡大家明白了吧，我們對微觀粒子的觀察雖然會對微觀粒子造成影響，但是這個影響絕對不是因為“我們觀察時向微觀粒子發射了光子”所造成，而是一個更為深層次的原因造成的，這個更為深層次的原因是啥？是意識嗎？那麼什麼是意識，這似乎又是一個難以回答的問題，我們不禁感嘆科學世界的奇妙之處，人類對自然科學的好奇推動著我們不斷探索研究，我們一直追尋著自然科學的真理不斷前進著。到底是什麼原因導致觀察改變微觀粒子的“疊加態”，後面接著談！我是《小彭來給您解惑》，如果喜歡我的文章可以關注我，如果對文章有異議可以留言評論。
閱讀更多 小彭來給您解惑 的文章
