等一个铀原子发生衰变，要等上45亿年，它才有50％的概率发生衰变。衰变的过程是，铀原子核会释放出一个α粒子（见图1…33），然后把自己转变成钍（U（铀）…238→Th（钍）…234）。假设你有100亿个铀原子，那么在45亿年以后，就只剩下50亿个铀原子，而其他的铀原子则衰变成了50亿个钍原子。剩下的50亿个铀原子，需要再等45亿年，才会有25亿个铀原子再衰变成钍原子。然后剩下25亿个铀原子，需要再等45亿年的时间，才会由12。5亿个的铀原子再发生衰变。如此等等。对于铀原子来说，每隔45亿年就会有一半的铀原子发生衰变。对于半衰期，每种原子都是不一样的。例如，对于铀原子衰变而来的钍原子，只要等上8万年，就会有一半的钍原子释放出一个α粒子把自己转变成镤。由镤原子再经过一系列的几种原子的衰变过程，最终会成为不再衰变的铅原子。
图1…33一个α粒子射出铀原子核示意图
那么我们现在要问，为什么一块铀矿石每时每刻都在发生着衰变——放射着α粒子，而不是要等上45亿年呢？答案是：如果你有90亿个铀原子，就会发生平均每年有一个铀原子发生衰变，只是你不确定哪一个铀原子会发生衰变而已。如果你有90亿×365天×24小时×60分钟×60秒钟所等于数目的原子，那么平均每秒钟都会有一个铀原子会发生衰变。而在一块铀矿石中拥有的原子数目远远大于这个数字，因此，你会在一块铀矿石检测到几乎每时每刻都会有发生衰变的现象。
（2）为什么原子会发生衰变
在经典物理学中对衰变的解释是，原子核中的质子、中子依靠强力作用将它们牢牢地束缚在一起。强力是短程力，其力的相互作用范围比较小，只对相互靠近的质子、中子产生力。质子与质子之间同时也存在着相互排斥的电磁力。电磁力是长程力，力是可以叠加的。当电磁力和强力相互作用平衡时，原子核就是稳定的。
如果一个原子的原子核过大时，因为在原子核最外层的质子受到的排斥力最大，因此就会让这个原子变得不稳定。即便是在此基础上，经典物理学也不允许发生衰变事件，但是按照概率的解释，就会发生量子隧穿现象，因此让本来无法逾越势位的α粒子穿越〃势垒〃向原子核外崩飞出去。
那么什么是量子遂穿现象呢？
在经典物理学中，例如一颗台球是无法穿过墙壁到达墙的另一侧的。但是，在量子力学中，将光子、电子等粒子看成是波。波有一个特性，就是有一小部分可以穿过墙壁。例如，你对着一面墙壁大喊一声，99％的声音都被反射回来了，但是有1％的声波会衍射穿过墙壁。因为粒子，例如电子或中子是粒子也是波，因此假设你向一面墙壁发射100次的电子，按照假设波穿过墙壁的1％的概率，就会有一个电子穿过墙壁出现在墙的另一侧（见图1…34），而这在经典力学中是根本无法解释的。正因为有了这样的量子力学的遂穿现象，才会让一个铀原子核中的α粒子在45亿年中有50％的概率遂穿过本来无法逾越的〃位势〃（墙壁），跑到原子核外面去。总之，只有在对量子概率的解释为正确的前提下，才会发生量子遂穿效应，进而会发生放射性原子衰变的事件。
图1…34一个粒子会有一定的概率穿过墙壁，这在经典物理学中是绝对不可能发生的事情
量子遂穿现象在许多分子中都在发生。例如，如果没有量子遂穿现象，宇宙中就不会合成任何的有机分子。又如，在人体葡萄糖氧化酶中的氧原子核也会发生量子遂穿效应。
那么我们要问，你是否可以像电子一样遂穿过一面墙壁呢？答案是〃可以〃。你可以穿墙而过，但是因为需要你身体中的所有电子、原子同时发生遂穿才可以。但这就需要你站立在墙壁前面等许多年才会发生这样的遂穿。要等多少年呢？宇宙至今的年龄是137亿年，而你至少需要等100亿个137亿年以上的时间，才会发生存在这一概率的事件。
总结：原子发生衰变的根本原因是，电子、质子等粒子必须既是粒子也是波。一个粒子会以其波函数的概率性出现在空间中的某一处，因此才会发生一个α粒子穿越原子核的束缚跑到原子核以外的概率事件。
第19节：薛定谔的猫
3。薛定谔的猫
爱因斯坦一点也不相信概率的解释，他不相信世界上竟然存在一个无法预测和确定的事件。同时爱因斯坦及一般大众认为，外在世界是独立存在的，观测者通过观察就能够观测到真相。因此，他对概率的解释说了一句著名的话：〃上帝不掷骰子。〃正因如此，追随爱因斯坦的薛定谔也绝不同意这一荒诞的想法，即观测会影响被观测事物的本质特性，因而在1935年，薛定谔专门发表了一篇论文。在论文中，他假想了一个实验用来说明哥本哈根诠释中对概率的解释是多么荒谬。这个实验就是后来非常著名的〃薛定谔的猫〃。具体假想实验如下：
如图1…35所示，想象有这样一个密封的盒子：在盒子中放上一只猫、一小块放射性铀矿石。这块放射性铀矿石在一小时内会有50％的概率发生一次α粒子的衰变事件。在盒子中有一个残忍的释放毒气的装置与α粒子衰变事件联动在一起。如果一小时内发生了α粒子衰变事件，这个装置就会触发毒气装置释放出毒气，将猫毒死。如果没有发生，猫就是活的。
图1…35薛定谔猫的假想实验装置
现在一切准备好了，然后要问两个问题：
问题1：在一小时内，盒子内的猫会处于什么状态？
问题2：在打开盒子时，你会看到什么？
对于第2个问题容易回答。按照概率的解释，如果你把这个实验进行100次，那么你在50次打开盒子时会看到一只活猫，50次会看到一只死猫。然而，对于只是打开一次盒子的第一个问题就很难回答了。
因为按照经典物理学的解释，以及爱因斯坦、薛定谔和一般人的理解，在打开盒子之前，猫的死活是已经被确定了的。就是说，猫的死活与打开盒子这个观察行为无关。猫的死活是在打开盒子之前就已经确定了的事实。但是按照概率的解释，在没有打开盒子之前，猫是处于死活重叠状态的。是因为观测这一决定，才让猫的〃波函数〃发生了坍缩，瞬间让猫确定了或死或活的状态。就是说，在打开盒子之前，猫是处于半死半活状态的，即，猫的死活是处于概率状态的。
半死半活是什么意思呢？即，猫的死活是被〃看〃这个动作给确定的。就是说，一个事物的存在是被〃看〃出来的，而不是与看无关的〃客观〃存在的。
这个实验的目的是将微观的量子行为直接转化为宏观的经典力学的直接效应模式。
到底哪个理论是正确的呢？经过近一百年的科学实验，没有一个实验支持爱因斯坦和薛定谔的想法。爱因斯坦错了。事物存在与否是因看而决定的。物理学从此不再描述波或粒子，只是在描述如何观测。
这样的奇异事情说明了什么问题？
爱因斯坦认为：〃在原则上，试图单靠可观察的量来建立的理论是完全错误的。〃然而，最终的实验却证实：爱因斯坦错了。真实的，让人根本不愿意去相信的情况是：〃理论决定我们能够观察到的东西，只有理论——关于对自然规律的认识，才使我们从意识中推论出基本现象。〃
清楚地说，世界上一切事物的发生发展和变化，都是在人的意识观察之后才被确定的。而在此之前，一切都是以一种不确定的方式存在的。同时，延迟实验更加清楚地说明了，宇宙不是事先存在的，而是现在的一个人的意识逆时间创造了其存在。例如，在薛定谔猫的实验中，我们可以在实验结束以后，再通过某种装置来延迟决定猫的死活。比如说，原子在上午10点钟已经确定了到底衰变与否，而通过某种装置，我们可以延迟到下午2点钟时，再来观测实验结果，从而决定猫的死活。就是说，实验的结果显示，我们可以在下午2点钟逆时间创造上午10点钟发生的猫是死是活的事件。（关于延迟实验及其不可思议的意义，第五章将做详细论述）
因此最终结论是：宇宙并非已经存在，而是你的观察行为创造出了过去曾经发生过的一切事件。即，我们参与了宇宙创建本身！
第20节：波函数崩溃
（四）波函数崩溃
1。什么是波函数
波函数指的是波的状态。那么是波的什么状态呢？答案是像波一样在空间中扩散着的状态。在物理学中用Ψ2来表示。
为了便于理解，你可以想象有这么一个空盒（函）。有一道（列）波在盒子中不断地往返振荡。因为波具有衍射和干涉特性，因此在盒子空间中的每一细微之处，波的振动幅度都不同。例如，波峰与波峰叠加之处振幅就高，波谷与波谷叠加之处振幅就低。振幅高的地方能量强度就高，振幅低的地方能量强度就低。对于波的振幅用〃相〃来表示。干涉是波的振幅叠加后造成的相位差，这就叫相干。一个电子到底会在哪里，取决于两个波的相位差。
2。什么是崩溃
崩溃也叫坍缩，或瓦解。意思是，由波的无限扩展着的状态坍缩为一个有限的、有明确位置的点状态。对于电子来说，在波函数崩溃之前，电子处于盒子空间中的多种相干状态中，即电子的位置处于波的相互干涉发生的相位的变化之中。当电子被意识观察后，它就坍缩为了一个确定的粒子状态。这时，所有的波的相干状态就同时没有了。因此也将这一坍缩状态叫做退相干或消相干——就是消除波的相干相位的意思。
3。什么是波函数崩溃
具体描述如下：想象一下，在一个大型体育场中央有一颗台球，这个就是原子核。电子像一粒细沙一样在体育场外围高速旋转。那么电子在某一时刻到底在哪里呢？答案是，（如图1…36）电子是像云一样扩散在整个体育场空间中的。你没有任何办法确定电子在某一时刻处在空间中的某处，但是却可以把电子想象成振荡着的波，然后去计算某一处空间中波所具有的振幅强度（能量强度）。能量强度大的地方，你发现电子存在的概率就大，能量小的地方发现电子存在的概率就小。对空间中每一处电子波能量强度的计算就是波函数值。
图1…36电脑模拟图：一个电子像云一样扩散在整个氢原子空间
如果你用一束光照上去，假设，突然你在某一处发现了电子，那么这时体育场空间中电子存在的概率就都突然变为了〃零〃，而发现电子的地方就变成为了〃1〃。这就叫波函数崩溃。
电子在原子空间中，其波函数是在整个原子空间中扩散着的（如图1…36）。如果你把电子弹出原子到卧室中，电子的波函数就扩散到整个卧室中了。这时电子在整个卧室的空间中任何一个细微之处都有存在的可能性了。
如果你把这个电子弹射出窗外进入天空中，这时，电子出现在某处区域的波函数就是整个天空。就是说，这个电子会在蓝天中扩散着。
当你把这个电子射入到太空中，这时，这个电子的波函数就扩散在整个太阳系中了。以至于，你把这个电子射出太阳系，电子存在的波函数就扩散到整个的银河系中了。如果这个电子跑出银河系，很简单，在整个宇宙的空间中的任何一个细微之处都有其存在的概率了。
因为宇宙空间的宽度太宽阔，因此，一个电子或一个光子出现在某一处的概率值太低了，对电子存在某处的概率不再用百分比来表示，而是用〃非零〃来表示。非零的意思是，无论其概率有多小，都不为零。
那么有没有可能发生一个光子穿出星系扩散到整个宇宙空间中的情况呢？答案是，这样的事情一直在发生着。
例如，当你仰望夜空，你看到的最远的星体是类星体，距离我们有137亿光年之遥。就是说这颗类星体发射出来的光是在137亿年之前发出的。你看到了这颗星体，说明你的眼睛接收到了这颗星体发射过来的光子。那么对这颗光子的波函数崩溃的描述是这样的：这颗光子一开始从类星体出发时，不是一个粒子，而是以球状波的方式、以类星体为中心，向所有方向同时扩散开去的。例如，它也向相对于你相反的方向扩展开去。
然后，在137亿年之后，这个光子以〃球状波〃的方式扩展为137亿光年距离×2=274亿光年的直径跨度。那么在这么宽广的空间内，每一处如原子大小的空间内都有这个光子出现的概率。就是说，宇宙中的每一处，这个光子的存在都是非零的。这时，突然你仰望了一下夜空，这个光子就被你眼视网膜中视蛋白分子捕获到了。这样，就在一瞬间，整个宇宙空间中，这个光子的波函数——即光子存在的概率性——瞬间就崩溃为了〃零〃，而在你眼睛视网膜分子中坍缩成一个点粒子，进而触发了一次动作电位。当这段动作电位经过一系列的传导——传递，激活位于你的大脑后部的视觉皮层时，就让你在意识中突然看到了〃它〃。
现在，我们要问一个最关键的问题：一个电子波或者说一个光子波为什么会由一种无处不在的方式崩溃为粒子呢？
例如，在双缝实验中，我们已经清楚地看到，你不去看的时候，一个电子会同时穿过两条缝，而且自己还干涉了自己。当你去看了，电子突然就由无限扩散着的球状波状态确定为一个拥有明确位置的粒子状态。而在你看它之前，电子以波的运行态势是无处不在的，电子可能处在宇宙中的任何地方。当你去看了，电子就必须现身为存在！这就好像是，在电子游戏中，当你进入某一区域时，游戏中的场景（山河大地）就必须显示出来一样。