什么是柴郡猫效应？这取决于你指的是哪一个

没有猫的笑容！这是我一生中见过的最奇怪的事情！

这也是科学家以柴郡猫命名的一个例子——柴郡猫星系群。如果您问我们，这需要一点想象力。

X 射线 - NASA/CXC /J。欧文等人。 ;光学 - NASA/STScI

1863 年 10 月中旬，牛津大学一位崭露头角的数学讲师冒险前往伦敦与一位出版商会面。他刚刚完成了有一天将被视为他的巨著的作品：一篇 12 章的论文，讨论了现代数学中一些最具争议的主题。他将自己的书命名为爱丽丝梦游仙境。

是的，我们今天（事实上在当时）大多数人都认为爱丽丝更像是一个“无害的儿童奇幻故事”，而不是“对抽象数学的探索和痛斥” - 但在所有的奇思妙想之下极具维多利亚时代的双关语，其中蕴藏着对当时最前沿数学的真正批评。 

这并不是免费的：拓扑学和射影几何学变异成了身体恐怖；抽象代数会导致无意义的漩涡；即使是负数也会被认为是不自然和自相矛盾的。卡罗尔似乎并不是一位有远见的科学家。

这就是为什么今天如此有趣，他的书被用来解释量子物理学中可能存在或可能不存在的现象。

什么是柴郡猫效应？

你可能会认为，鉴于他们领域的技术定义是“谁知道，我的意思是，猫实际上是同时死和活的，不要问我”，不会有太多能让量子物理学家感到惊讶的事情。 

然而，当几篇论文似乎表明亚原子粒子与其自身的固有属性分离时——类似于“颜色在没有承载它们的物体的情况下四处传播”，米纳斯吉拉斯联邦大学物理学家劳尔·科雷亚当时告诉 Phys.org——即使按照他们的标准，这也显得很奇怪。

“将粒子与其固有属性之一分离的可能性 [...] 相当有趣，并对一个非常基本的日常概念提出了质疑，即事物的属性总是与事物本身相关，”科雷亚说。 “更有趣的是，据说这种完全奇怪的现象发生在物理世界中。 ”

这种看似荒谬的现象的第一个例子出现在 2013 年，当时来自特拉维夫和英国的研究人员提出了一项实验，将光子与极性分开。该团队声称，使用双臂干涉仪（一种从两个或多个叠加光源的干涉中收集信息的设备）表明，光子可以 100% 确定地穿过左臂，而其偏振将在左臂中被检测到。正确的。

就像卡罗尔臭名昭著的柴郡猫一样，光子的固有属性似乎被光子留下了——研究人员接受了文学比较，并以直接引用书中的内容开始他们的论文：

“好吧”，猫说；这次它消失得很慢，从尾巴末端开始，到笑容结束，在它的其余部分消失一段时间后，笑容仍然存在。

‘好吧！我经常看到没有笑容的猫，”爱丽丝想，“但是没有猫的笑容！这是我一生中见过的最奇怪的事情！”

发生了什么事？

「难怪爱丽丝会感到惊讶。在现实生活中，假设猫确实会笑，那么笑就是猫的一种属性——想象没有猫的笑是没有意义的。这几乎适用于所有物理特性，”该团队写道。 

同样，“偏振是光子的属性；没有光子就没有偏振，”他们解释道。然而，“按照量子力学的奇怪方式，根本没有光子的地方可能存在光子偏振。”

但真的做到了吗？虽然其他研究人员的进一步实验似乎支持了这个想法——仅仅一年后，来自维也纳的一个团队报告将中子与其磁矩分离，提供了似乎是该效应的第一个实验证据——但其他专家并不相信。

“大多数人都知道量子力学很奇怪，但确定导致这种奇怪现象的原因仍然是一个活跃的研究领域，”广岛大学和布里斯托尔大学的研究员乔特·汉斯今年早些时候表示。 “它已经慢慢地被形式化为一个称为情境性的概念——量子系统的变化取决于你对它们所做的测量。 ”

您可能已经了解波函数坍缩——一种量子现象，其中作为本征态叠加存在的波函数在观察时“坍缩”成一个单一状态。这就是薛定谔的猫思想实验背后的想法：提德尔斯并不是生是死，而我们只是不知道是哪一个——两者同时存在，直到我们看它。

上下文关系同样令人困惑：基本上，如果我们测量粒子的位置，然后测量其速度，它会给出与先测量速度、然后测量位置不同的结果。这是量子宇宙中逻辑失控的典型例子，汉斯和他的同事认为，这就是柴郡猫挥之不去的笑容的解释。

广岛大学教授霍尔格·霍夫曼（Holger Hofmann）解释说：“如果以不同的方式测量量子系统，就会得到不同的结果。”他与汉斯一起，最近发表了一篇声称揭穿量子柴郡猫效应的论文的作者之一。

他说：“只有当你以一种非常具体的方式结合这些不同测量的结果，并忽略这种与测量相关的变化时，才会出现对量子柴郡猫的原始解释。”

那么，量子仙境就到此为止了。薛定谔的猫可能还活着，但柴郡猫很可能已经死了。

至少 - 这个版本是。

其他柴郡猫效应

早在爱丽丝的猫科动物朋友开始根据物理定律脱毛之前，它就已经将自己的名字留给了一些截然不同的消失行为。

以颗石藻为例，它是一种只有一个细胞那么大的微小生物，一生都在围绕自己建造一个神秘的白垩壳，吞噬二氧化碳，并进行无性繁殖。目标，阿米里特？

但就像人类一样，随着繁殖而来的是脆弱性。在分裂过程中，它们特别容易受到病毒感染，而它们想出了一个非常巧妙的解决方案。 

“[颗石藻]的单倍体[具有一组染色体]阶段E. huxleyi 无法识别，因此对 EhV 具有抵抗力 [E.赫胥黎病毒]杀死二倍体[具有两组染色体]阶段，”2008年的一篇论文描述了该生物体所谓的“柴郡猫逃逸策略”。 

“我们进一步表明，二倍体E. huxleyi 到 EhV 会诱导向单倍体阶段的转变，”它解释道。 “这些‘柴郡猫’生态动态使宿主进化免受病原体压力的影响，因此可以被视为经典‘红皇后’共同进化军备竞赛的相反力量。 ”

但是等等——这个比喻中的微笑是什么？红皇后到底是怎么回事？嗯，这种现象实际上得名于爱丽丝梦游仙境的另一个部分——当红皇后在槌球比赛进行到一半时，要求将猫斩首。

但当然，在仙境里一切都不会如此简单。这一次，猫并没有消失，而是出现了，脸在前，而且事实上，只有脸。 这让每个人都“非常不舒服”，卡罗尔写道。刽子手抗议说，“除非有身体可以砍掉，否则你无法砍掉头颅：他以前从未做过这样的事情，而且他也不会在他有生之年开始这样做。” ”

类似地，颗石藻的逻辑是，如果二倍体宿主只是单倍体，则它不会被感染，因此通过“消失”自身使其脆弱的部分，它可以在另一天继续消耗 CO2 。

没有猫的笑容

柴郡猫的笑容可能与量子物理学中的猫没有区别——但奇怪的是，这在现实世界中有点是可能的。

“通常情况下，你的两只眼睛看到的周围世界的图片略有不同，”探索科学博物馆解释说，该效果早在 1979 年就被设计出来了。“你的大脑分析这两张图片，然后将它们组合起来创建一个单一的图片。” ，三维图像。 ”

但有时，事情会变得有点复杂。当一只眼睛看到一幅图像，而另一只眼睛看到一幅非常不同的图像时，我们就会出现所谓的双眼竞争——基本上，你的大脑不知道该关注哪一幅图像，所以它会交替出现。

这个版本的柴郡猫效应利用了这种神经上的优柔寡断，让你用一只眼睛看着伴侣，而另一只眼睛（通过镜子）看着一堵普通的墙。博物馆建议，然后你“将手移到白色表面前，就像在白色表面上擦过黑板擦一样”，然后“看着你朋友的部分脸部消失。 ”

你看，由于我们神经质的猴子大脑不知道如何处理相互冲突的输入，因此它们试图找出最重要的内容，并在此基础上构建一幅图画。通常，我们的大脑认为重要的是任何正在移动或变化的东西——比如你的手在简单的背景前挥舞。

与此同时，你的大脑可以安全地忽略你的伴侣。 “因为对方一动不动地坐着，你的大脑会强调来自你移动的手的信息，而不是来自不动的脸，”探索博物馆解释道。 “结果，人脸的一部分消失了。 ” 

他们指出：“没有人知道面部的某些部分如何或为何会保留下来，但眼睛和嘴巴似乎是最后消失的特征。”

正如卡罗尔如此有先见之明的写道：笑容......在其余部分消失后仍然存在一段时间。

所有“解释性”文章在发布时均经过事实核查人员确认正确无误。文本、图像和链接可能会在以后进行编辑、删除或添加，以保持信息最新。