來源：數學中國
儘管我們看到了大量的貓被用作實驗對象。面對科學發展過程中這黑暗一面，我有必要強調一下，縱觀歷史，許多物理學家與他們的貓的關係要友好得多，貓成爲他們的實驗室助手、靈感繆斯、夥伴，甚至是科學論文的共同作者。
首先，我們來看看這麼一個故事的真假：艾薩克· 牛頓不僅在運動和引力方面做出了改變世界的發現，而且還發明瞭貓洞。
牛頓本人的性格可能有點兒像貓，他聰明又淘氣，孤獨地追尋着自己的目標，有時又很兇猛。牛頓在19歲時寫下了一系列自承自己犯下的罪過，其中包括“威脅我的父母史密斯把他們連同房子一起燒掉”。牛頓和他的繼父巴納巴斯· 史密斯（ Barnabas Smith）牧師關係不好，顯然對他母親再婚很生氣。
19世紀牛頓發明貓洞的故事經常被提起，其中一個精彩的版本如下。
你知道柯勒律治、騷塞和華茲華斯的逸事，他們三個齊心協力也解不開套在馬頭上的馬項圈，而一個蘇格蘭姑娘輕輕鬆鬆就能做到。帕森牧師講了一個更有趣的逸事，是關於牛頓爵士的，順便說一下，這個故事我們在其他地方從未見過。這位偉大的自然哲學家有一隻大貓和一隻小貓，他把它們養在書房裏。但是他懶得一次次地爲它們開門讓它們進出，於是他想出了下面這個辦法。“他在門上開了一個大洞讓大貓進出，在大洞旁邊又開了一個小洞給小貓進出。他連最笨的鄉巴佬都會記得的事也忘了，小貓也可以從大貓的大洞進出。挖好洞後，他驕傲地等着貓第一次鑽過洞去。當它們從壁爐前的地毯上站起來時，智慧的牛頓停止了崇高的計算，放下了筆，什麼都不幹，就聚精會神地注視着它們。它們走近貓洞，發現那是專門爲它們準備的。大貓從爲它準備的那個大洞裏走了過去，小貓立刻跟着大貓從同一個洞裏走了出去。”由於牧師們總是被同樣缺乏常識的問題所困擾，所以發現詩人和哲學家同自己一樣也許是一種安慰。然而，不顧實際不僅僅會帶來不便，而且會造成權力和影響力的損失。
這個牛頓貓洞的故事被用來教導人們（尤其是那些傲慢的哲學家）要謙遜。“沒錯，你可以預測行星的運動，但是如果沒有一些過時的常識，這些知識是沒有用的！”
但是貓洞的故事是真的嗎？貓洞當然不是牛頓發明的，貓洞在牛頓之前就以某種形式存在了幾百年，甚至幾千年。例如傑弗裏· 喬叟的《坎特伯雷故事》（1386）中就有一段涉及這類被稱爲“貓洞”的門。在《磨坊主的故事》中，一個僕人敲一戶人家的門，卻沒有得到迴應，於是他利用一個貓洞往裏面窺視。
他發現有個窟窿就在門板下，
那是貓平時鑽進鑽出的洞口；
於是他貼着洞口儘量朝裏瞅，
終於看到尼古拉坐在椅子上，
只見它張着嘴巴朝着天上望[1]。
此外，牛頓挖貓洞的故事是真的嗎？沒有證據表明牛頓養過寵物，例如貓、狗或者其他動物。他的信件和同事的信件中都沒有提到。雖然牛頓的家伍爾索普莊園仍然存在，但是沒有證據表明這幢房子裏有貓洞。不過，這也不能證明牛頓沒挖過貓洞，畢竟已經過去了幾百年，房子的門可能已經換了。
牛頓的貓洞故事的起源似乎來自數學家約翰· M. F. 賴特（ John M.F. Wright），他曾在三一學院工作，並於1827年出版了一本關於他在三一學院經歷的回憶錄。他聽說了很多前三一學院學者牛頓的故事，並分享了其中一部分。關於牛頓和動物，他做了以下描述。
關於牛頓的“心不在焉”，有很多趣聞逸事，這一方面是因爲牛頓自身對世界及日常生活方式的確有些心不在焉，另一方面也因爲，這對於那些可能沒有聽過的讀者來說，無疑是很有趣的。
……
在自然界的一切活動中，只有它的純樸才能打動理智的觀察者。神的兒子是單純、謙遜、謙卑的，如同羔羊一般。牛頓被認爲是“上帝按照自己的形象創造”出來的生物中地位最高的，也是最單純的人類。據說這位偉大的實踐、理論哲學家，有一次在一堆論文附近留下了一支還在燃燒的蠟燭，這些論文是他辛苦多年的研究成果，無疑和他的其他作品一樣充滿了智慧的發現。可他的狗狄多弄倒了蠟燭，論文付之一炬。牛頓回家時只能悲嘆：“狄多，狄多，你不知道你闖了多大的禍。”
還有一次，一個朋友開玩笑，吃了牛頓原本打算作爲晚餐的雞肉，牛頓看到骨頭大叫：“我太健忘了！我還以爲我沒喫晚飯呢。”他又回到沉思中，以爲一切正常。因爲很喜歡家養動物（儘管牛頓似乎對美麗的女人完全沒有衝動，因爲據說他總是拒絕激情的邀請，或者，無論如何，也許是因爲他高度重視夏娃的女兒，認爲如果不能把全部的時間和精力都花在她們身上，那還不如一開始就不要跟她們來往），他養了一隻貓給狄多做伴。這隻貓後來生了一隻小貓，儘管牛頓最初可能沒有預料到這一點。善良的牛頓一眼就看出了家庭成員增加的後果，他命令學院的木匠在門上開兩個洞，一個是給大貓開的，另一個是給小貓開的。無論這個故事是否真實，但在那扇門上至今還留有兩個大小適當的洞，供大貓和小貓進出使用。
這些故事似乎是由三一學院的學生和學者代代傳下來的，毫無疑問，這些故事都經過了修飾，甚至完全是編造出來的。回想一下麥克斯韋把貓扔出窗外的故事吧，它在麥克斯韋離開後僅僅20年就發生了戲劇性的變化。即使這些洞是貓洞，也不能保證是牛頓叫人挖的。更有可能的情況是，一個學生看到門上的洞就胡亂聯想了一番。
當然，像牛頓這樣的科學家，在實驗室裏獨自工作幾個小時，需要一隻貓做伴也很容易想象。事實上，關於運動的物理學的另一位關鍵人物在研究中就有貓的陪伴。威廉· 羅恩· 哈密頓（ William Rowan Hamilton，1805—1865）是愛爾蘭天文學家、物理學家和數學家，他最著名的工作是用複雜的數學公式重新表述了牛頓運動定律。哈密頓運動定律被證明非常適用於量子粒子的分析，哈密頓函數在經典力學和量子力學中都有應用。
哈密頓以他對人類和動物（尤其是貓）的仁慈而聞名，他的妹妹也證明了這一點。
他一直很喜歡貓，經常有人看到他在寫數學論文，一隻小貓或他最喜歡的大貓趴在他的肩膀上，調皮地想抓住筆。
他的禮貌幾乎是對別人的一種責備。一位曾經和我一起住在都柏林的年輕女士說：“我從來沒有看到過像你哥哥這樣有禮貌的紳士，我想他甚至會向一隻貓鞠躬。”有一天，我想起了這件事，正和哥哥開玩笑將她的話學給他聽，這時他不小心踩到了貓爪子，轉過身來，微笑着說：“我正想說，請原諒。”
但正如他妹妹所說，哈密頓會如此耐心的對象不只是他的動物夥伴。
他對周圍一切生物都體貼關懷，從而從它們那裏獲得了無限的信任。有一個例子給在場的見證者留下了深刻的印象，那的確是一件令人激動的事，也足以使人原諒奇蹟中的迷信色彩。聖靈降臨節的早晨，當他在屋子正中央念祈禱文的時候，一隻鴿子從開着的窗子裏飛進來，落在他的頭上，哈密頓沒有打擾它，繼續誦讀，過了一會兒，鴿子平靜地飛了出去。
除了把貓作爲夥伴之外，其他科學家如羅伯特· 威廉姆斯· 伍德（ Robert Williams Wood，1868—1955），也發現了一些巧妙的方法讓貓在實驗中發揮作用。伍德是研究紫外線的先驅，並在一個名叫光譜學的領域做了大量工作，光譜學的研究內容是通過測量光譜（顏色）來研究物質的結構。他是一名專注的研究人員，甚至和家人一起度假時仍在工作，這在他的傳記性回憶錄中也有所提及。
伍德和他的家人在長島的舊農場過暑假。他在穀倉裏臨時搭了一個實驗室，它的一大特色是一臺40英尺的光柵攝譜儀，這可能是當時最大的攝譜儀，而且肯定能得到前所未有的精確結果。它是在當地石匠鋪設的下水道的基礎上建造的。兩個暑假之間漫長的時光中沒有人使用儀器，各種各樣的野生動物都把它當作庇護所，光路也被蜘蛛網弄得亂七八糟。伍德清洗腔管的方法極爲經典：他把家裏的貓放在一端，然後把這一端關上，這樣貓爲了逃跑，就必須跑完整個管子，有效地清除了所有蜘蛛網。
這隻貓可能並不願意充當一位實驗室助手，但它似乎也沒有受到任何傷害。
伍德的想象力並不侷限於爲貓尋找新奇的用途。他還與亞瑟· 特雷恩（ Arthur Train）合著了兩部科幻小說《震撼地球的人》（ The Man Who Rocked the Earth， 1915）和《造月人》（ The Moon-Maker， 1916）。
前一本講述的故事是，一個神祕的科學家用能改變地球自轉的核爆炸脅迫世界上交戰的國家進入持久的和平。伍德和特雷恩在書中頗有先見之明地預言了核武器的最終誕生（儘管細節顯然是錯誤的）。在續集《造月人》中，科學家們進入了太空，迫使一顆即將毀滅地球的小行星偏離了軌道或將其摧毀，這比1998年電影《世界末日》（ Armageddon）的情節早了82年。
儘管伍德的科學發現意義重大，但他最出名的成就可能還是以一種簡單而又具有毀滅性的方式駁斥了20世紀初“N射線”的存在。當X射線和“鈾射線”（放射性）被發現時，似乎到處都是新的看不見的輻射形式。在法國南錫工作的普羅斯珀· 雷恩· 布隆德洛（ Prosper-Ren Blondlot）認爲自己發現了一種新的射線，與X射線不同，它能與電場相互作用。他以自己居住的城市命名了這種新射線。大量科學家發表了數百篇研究文章，證實了布隆德洛的研究結果。
然而，更多的研究人員沒有發現N射線存在的證據。最終，在1904年，伍德來到南錫和布隆德洛一起工作，希望解開謎團。伍德注意到， N射線存在的唯一證據是電火花劇烈閃爍時產生的變化，於是他趁無人注意時從實驗裝置上取下了一件關鍵的設備。研究人員很高興地繼續研究，並沒有發現結果出現任何變化。伍德通過這種方式證明， N射線只存在法國科學家過於樂觀的想象中。
伍德的科幻小說、貓的新用法和揭穿N射線展現了他孩子般的聰明和對世界的好奇心。1941年，他的傳記作者威廉· 西布魯克稱他爲“一個永遠長不大的小男孩”，這是對他最高的評價。
一些物理學家在與貓的互動中找到了靈感，甚至找到了畢生的志向。其中最著名的例子是發明家、物理學家、未來學家尼古拉· 特斯拉（ Nikola Tesla， 1856—1943）。特斯拉因其在發電方面的工作而被稱爲“閃電大師”，我們至今仍在使用的交流電系統就是他發展並主持推廣的。這項工作由西屋電工製造公司（後改名爲西屋電氣公司）贊助，導致特斯拉、西屋電氣與倡導美國採用直流電系統的托馬斯· 愛迪生進行了一場商業戰。特斯拉同樣觀測到了X射線，那是在1894年，比威廉· 倫琴還要早一年，但他的研究記錄在1895年3月的一場火災中丟失了。特斯拉試驗了無線電和電力的無線傳輸，發明了特斯拉線圈，這是一種能發出大量電火花的裝置，可以使熒光燈泡在不接通電源的情況下發光。
圖1 尼古拉·特斯拉在他科羅拉多斯普林斯的實驗室裏，當閃電在周圍轟擊時，他在平靜地工作（約 1899 年）。這張著名的照片是經過兩次曝光形成的，由狄金森·V. 阿利（Dickensen V. Alley）拍攝。
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大家都說，特斯拉在很小的時候就顯示出了才華。但是，據他自己說，激發他研究電學現象的是一隻貓。
1939年，特斯拉給南斯拉夫駐美國大使的小女兒波拉· 福蒂奇（ Pola Fotich）寫了一封信。信中，他講述了自己在南斯拉夫的童年，並提及了他的貓。
但我是最快樂的，我快樂的源泉是我們美麗的馬查克，它是世界上最好的貓。我希望我能讓你充分了解我們之間的感情。我們爲彼此而活。無論我去哪兒，馬查克都跟着，因爲我們彼此相愛，它也想保護我。當它覺得需要保護我的時候，它就會聳起背，身體看起來有原來兩倍大，尾巴硬得像根鐵條，鬍鬚像鐵絲一樣，它會急速地喘息：噗！噗！這是一幅可怕的景象，不管是誰，是人還是動物，只要招惹了它只能倉皇而逃。
每天晚上，我們都會沿着教堂的牆從家裏跑出來，它會追上我，抓住我的褲子。它努力讓我相信它會咬人，但當它尖利的牙齒刺穿衣服的那一刻，緊張的氣氛就消失了，它們與我皮膚的接觸就像落在花瓣上的蝴蝶一樣溫柔。它最喜歡和我一起在草地上打滾，一起打滾的時候，它又咬又抓，高興得發出咕嚕咕嚕的聲音。它完全把我迷住了，我也學着它又咬又抓，發出咕嚕咕嚕的聲音。我們停不下來，在狂喜中不停地翻滾。除了雨天，我們每天都沉浸在這項迷人的運動中。
馬查克對水特別挑剔，它會跳起6英尺高以避免弄溼爪子。在雨天，我們會走進房子，選擇一個舒適的地方玩。馬查克特別愛乾淨，身上從來沒有跳蚤或蟲子，而且沒有表現出任何令人反感的特徵。晚上它想出去玩時會溫柔地請求你的同意，回來時會輕輕地一遍又一遍地撓門。
到此爲止，故事很簡單，一個孩子很愛他的寵物。但接下來，這個故事卻有了一個科學的轉折。
現在我必須告訴你一個我終生難忘的奇怪經歷。我的家鄉海拔大約1800英尺，通常冬天天氣乾燥。但有時，從亞得里亞海吹來的暖風會持續很長時間，融化積雪，形成洪水淹沒土地，造成巨大的財產和生命損失。我們會看到這樣可怕的景象：一條洶湧澎湃的河流攜帶着殘骸，把一切能移動的東西都撕成碎片。我常常想象年輕時經歷的這一情景，當我想到這一情景時，水聲彷彿灌進我的耳朵，我依然清晰地看到洶湧的水流和殘骸瘋狂的舞蹈。但我對冬天的記憶是乾冷的空氣、無瑕的白雪，總是令人愉快。
碰巧有一天，天氣同樣寒冷，但好像比以往都更乾燥。走在雪地上的人們在他們身後留下了一條發光的路，扔出去的雪球碰到障礙物，撞擊面會發光，就像被刀子切過的一塊糖。黃昏時分，我撫摸着馬查克的背時，看到了一個奇蹟，我驚訝得說不出話來。馬查克的背上籠罩着一層光，我的手經過的地方發出一陣火花，“噼啪”聲大得整座房子都能聽到。
年輕的特斯拉第一次注意到了靜電現象。包括我在內的許多孩子，都是通過靜電第一次接觸到物理世界的奇特之處的。
我也有類似的經歷，不過要痛苦得多。當我大概6歲的時候，奶奶送給我一雙羊毛拖鞋作爲聖誕禮物。穿着羊毛拖鞋走在地毯上就像摩擦貓的皮毛一樣，會產生靜電。有一天，我姐姐取笑了我，於是我開始在家裏到處追她。我們家廚房、餐廳和客廳形成了一個連續的環路，我圍着她轉了一圈又一圈。我們的聖誕樹就在客廳裏，在這個環路內側。繞着聖誕樹轉了大約四圈後，我身上產生的靜電積累到足夠多，讓我被聖誕樹上伸出的金屬絲電了一下，然後摔倒在地。姐姐開始嘲笑我，於是我又站起來追她，每追四圈就觸電一次，一遍又一遍。
讓我們再說回特斯拉。
我父親是個很有學問的人，問他所有問題他都能回答出來，但這種現象他也從未見過。“好吧，”他最後說，“這只不過是電，就像暴風雨中樹林裏的閃電一樣。”
母親似乎嚇住了。“別跟這隻貓玩了，”她說，“可能會引起火災。”但我想得很抽象。大自然是一隻巨大的貓嗎？如果是，誰來撫摸它的背？只能是上帝，我總結道。我當時才三歲，就已經在進行哲學思考了。
第一次觀察已經夠令人喫驚了，但隨後發生的事情更加奇妙。天越來越黑了，所以家人很快就點燃了蠟燭。馬查克在房間裏走了幾步。它搖着爪子，好像踩在溼地上。我聚精會神地看着它。我是看到了什麼還是出現了幻覺？我睜大眼睛，清楚地看到它的身體被一個光環包圍着，就像聖人的光環！
這個奇妙的夜晚對我孩童時期的想象力產生了無與倫比的影響。我每天都在問自己：“電是什麼？”卻找不到答案。80年過去了，我仍然問着同樣的問題，卻無法回答。不計其數的僞科學家聲稱自己知道答案，但他們的答案並不可信。如果他們當中的任何一個人知道電是什麼，我肯定早就知道了，我知道答案的機會比他們中的任何一個人都大，因爲我的實驗室工作和實踐經驗更廣泛，我的一生經歷了三代科學研究。
指引着特斯拉投身研究的問題與阿爾伯特· 愛因斯坦在1951年提出的問題驚人地相似。當時，愛因斯坦回顧了50多年人們對“光量子”的思考，意識到自己仍然不知道它們是什麼，他寫給一個朋友的信中說，那些自以爲了解這個概念的人都是在欺騙自己而已。愛因斯坦所說的光量子就是我們現在所說的光子，光的離散粒子。我們已經知道，愛因斯坦在1905年解釋光電效應時引入了光子的概念，這使他在1921年獲得了諾貝爾物理學獎。
愛因斯坦和特斯拉的陳述突出了物理哲學的一個重要觀點：物理學非常擅長通過公式和觀察來解釋事物是如何運作的，但它不一定能說明事物爲什麼會這樣運作。特斯拉和愛因斯坦意識到，他們的研究引出了一些深奧的問題，而這些問題他們自己甚至還遠沒有理解。
愛因斯坦本人就很喜歡動物，有段時間他養了一隻名叫“老虎”的貓，它一到下雨天就很沮喪。據說，愛因斯坦會對貓說：“我知道你爲什麼不開心，親愛的老夥計，但我不知道怎麼把它關掉。” 1924年，愛因斯坦給朋友們寫了一封信，可能也提到了同一只貓：“我有一種衝動，想從我的隱居地直接向你們問候，僅此一次。這裏太好了，我幾乎都要羨慕自己了。我一個人住一整層樓。除了我，這裏沒有其他人，除了有時會有一隻大個兒的公貓，它也主要決定了我房間裏的氣味，因爲我無法在這方面成功地與它競爭。”
愛因斯坦對另一種貓有着更強烈的迷戀，這種貓從未存在過，卻是整個物理學中最著名的貓：薛定諤的貓。奧地利物理學家埃爾溫· 薛定諤引入了這隻奇怪的野獸，以突出理論量子物理學（薛定諤本人也是這門學科的奠基人之一）看似荒謬的含義。
如果我們用一句話來概括整個量子物理學，我們會說，它宣告了所有存在的事物都同時具有波的性質和粒子的性質，正如我們前面提到的，這被稱爲波粒二象性。1905年，愛因斯坦成功地指出，自19世紀初以來被認爲是波的光，也有粒子屬性。1924年，法國物理學家路易· 德布羅意受愛因斯坦的觀察啓發，提出物質的情況正好相反：所有原子和所有基本粒子，如電子，都具有波的性質。德布羅意的這一假說在幾年後被實驗證實，真正開啓了量子物理學的時代。1926年，薛定諤創造了一個數學公式——薛定諤方程，來描述物質波如何在時空中演化。愛因斯坦對他的工作表示贊同，因此他的論文得以發表。
然而，這裏有一個很大的問題。每個人都同意物質是波動的，但是沒有人能準確地解釋，到底是什麼在波動。水波是水本身上下移動；聲波是空氣分子振動，把聲音從聲源傳到接收器。正如詹姆斯· 克拉克· 麥克斯韋所認識到的那樣，光是電場和磁場在“波動”。但沒有人確切知道該如何看待物質波。電之於特斯拉正如光子之於愛因斯坦：描述一種現象是一回事，解釋它又是另一回事。
這個問題引起了丹麥物理學家尼爾斯· 玻爾和德國物理學家維爾納· 海森堡的關注。海森堡曾在哥本哈根的一個研究所爲玻爾工作。他們一起將所有現有的量子物理學知識彙編成一個內在一致的系統，我們如今稱之爲量子力學的哥本哈根詮釋。簡單地說：電子和其他粒子的物質波不是物理上存在的波，而是與粒子在特定時間出現在特定位置的概率有關。波的高矮代表粒子出現的概率，波越高概率越大，波越矮概率越小。
然而，當我們測量一個量子粒子的位置時，我們永遠不會看到一個彌散的波：我們只會看到一個粒子位於空間中局部的一點。哥本哈根詮釋的一大關鍵是波函數坍縮的概念：當任何人試圖測量一個粒子的位置時，粒子的波就會坍縮到一個單一的位置，這代表了粒子的位置。這意味着任何對量子粒子的測量都會極大地改變它的行爲。此外，哥本哈根詮釋表明量子粒子在被測量之前，並不存在於哪個確定的位置。只有當它被測量時，它纔會以某種神祕的方式“決定”它想要出現的確切位置。
如果你對這個解釋不滿意，那你就站在了薛定諤這邊，他認爲，哥本哈根詮釋可能導致荒謬的結果。他指出，有可能使一個生物（如貓）的生死完全依賴於單個量子粒子（如原子）的行爲。他在1935年寫道：“甚至可以設置一種相當荒謬的場景”，並給出了一個例子。
一隻貓連同以下邪惡的設備（必須保證其不受貓的直接干擾）被關在一個鐵盒子裏：在蓋革計數器裏有少量的放射性物質，少到在一小時內也許只有一個原子衰變，但也有同樣的概率不衰變。如果衰變的話，計數管就會放電，並通過一個繼電器錘碎裝有氫氰酸的小瓶。假設一個人把整個系統放在那裏等一小時，如果沒有原子衰變，他就會說貓還活着。而如果有原子衰變，貓就會中毒死亡。整個系統的波函數就可以用將活的貓和死的貓（請原諒我使用這個表述）的疊加混合狀態來表示。
圖2描述的是略有修改的版本。
圖2 薛定諤的貓（貓薄荷版）。爲了避免想象貓死去的圖景，我把放射性原子控制的毒藥換成了貓薄荷。這樣一來，既活又死的貓就變成了既被貓薄荷刺激興奮了又沒被刺激興奮的貓。
圖片來源：薩拉· 阿迪。
薛定諤說，哥本哈根詮釋的量子世界與我們每天所經歷的世界有本質上的不同。如果我們拋硬幣後用手遮住結果不偷看，我們也知道硬幣不是正面就是反面。但是根據哥本哈根詮釋，在我們真正觀察到它之前，硬幣將會是正面和反面的波一樣的疊加狀態。但這也帶來了一個額外的問題：是什麼導致了波函數坍縮？換句話說，是誰在進行觀測？在實驗室很容易想象，波函數坍縮是人類科學家在儀器上讀出實驗結果引起的，但這種哲學性的結論帶來的結果是，人類在宇宙中扮演了特殊的角色，而這一想法幾個世紀前就已經被科學無情地拋棄了。
愛因斯坦贊同薛定諤的批評，他在1950年的一封信中寫道：
除了勞厄，你是當代唯一一個認爲所有誠實的人都無法迴避實在（ reality）假設的物理學家。大多數物理學家根本不知道他們在和實在玩着怎樣的冒險遊戲，實在是獨立於實驗建立起來的東西……然而，這個詮釋被你們的放射性原子+蓋革計數器+放大器系統+裝火藥+盒子裏的貓優雅地駁倒了，系統的波函數包含了既活又死的貓……沒有人真正相信貓的死活與觀察行爲有關。
愛因斯坦寧願用槍來殺死這隻貓，也不願用毒氣 [2]。我們只能推測薛定諤爲什麼要選擇毒害貓。他自己沒有養貓，不過他的確有一隻心愛的寵物。在第二次世界大戰期間，他有一隻名叫伯希（又名拉迪）的柯利牧羊犬，它是薛定諤的夥伴，也是他在諸多磨難中獲得安慰的源泉。
儘管在哲學上有侷限性，量子物理學的哥本哈根詮釋仍然在今天的課堂上被教授，並且仍然被用作描述量子世界的一個實在模型。這有兩個簡單的原因。第一，哥本哈根詮釋能很好地解釋迄今爲止所有的量子力學實驗結果，反對它的原因主要是在哲學方面。雖然哲學很重要，但它並沒有延緩量子世界的實驗研究。第二，即使在80年後，也沒有人完全確定用什麼來代替它。有一種理論如今很流行，它涉及無限多個平行宇宙，最初被稱爲量子力學的多世界詮釋。根據這種解釋，薛定諤的貓將在一個宇宙中存活，在另一個宇宙中死去，量子力學的波動性體現了不同宇宙間的某種相互作用。目前還不知道是否存在這樣的平行宇宙，但對許多物理學家來說，多世界詮釋已經成爲處理量子物理學奇異性質的首選方法。
貓可能暗示了我們在解釋宇宙時遇到的問題，但它們也幫助一位天文學家拓寬了我們對宇宙的理解，至少提供了精神上的支持。在20世紀以前，人們普遍認爲我們太陽系所在的銀河系就是整個宇宙。當時的望遠鏡觀測到的星雲被認爲是潛伏在星系內或星系外的氣體雲。1919年，美國天文學家埃德溫· 哈勃（1889—1953）參加完“一戰”回來，在劍橋大學學習了一年後，獲得了加利福尼亞州帕薩迪納市附近威爾遜山天文臺的職位。哈勃使用當時世界上最大的望遠鏡——剛剛建成的胡克望遠鏡，對星雲進行了大量的觀測，令人信服地證明了它們離我們的星系很遙遠，不屬於我們星系的一部分。事實上，這些模糊的天體就是星系本身，它們離我們的星系非常遙遠。
1924年11月23日的《紐約時報》公佈了哈勃的發現。這篇文章的發表標誌着整個世界第一次認識到，宇宙比之前想象的要大得多。下面我摘錄了文章的部分內容，請大家體會一下這種宏大。
旋渦星系在天空中以旋轉的雲的形式出現，它實際上是遙遠的恆星系統，或稱“宇宙島”，這一觀點已被卡內基研究所威爾遜天文臺的哈勃博士通過天文臺強大的望遠鏡進行研究所證實。
根據天文臺官方報告，旋渦星系數量巨大，數量級達到10萬，其可見的大小範圍從星星那麼小到仙女座星雲那麼大。仙女座星雲在天空佔據了3度，大約是滿月直徑的6倍左右。
文中沒有使用“星系”這個詞，而是“宇宙島”，因爲此前我們的星系被認爲是整個宇宙。今天，天文學家估計在可觀測宇宙中大約有兩萬億個星系。
這一重大突破並不是哈勃對天文學的唯一重大貢獻。1929年，哈勃通過仔細觀察，指出遙遠星系遠離我們的速度與它們離我們的距離成正比，這個定律被稱爲哈勃定律，現在是測量宇宙距離的關鍵性工具。
哈勃餘生都在威爾遜山天文臺工作。天文觀測可能是一種孤獨的職業，需要在深夜長時間觀測星星。哈勃和他的妻子格蕾絲在1946年發現了一個同伴，一隻毛茸茸的黑色小貓。哈勃立刻給它起了個名字，叫尼古拉斯· 哥白尼，哥白尼是波蘭天文學家，於1543年首次正確指出太陽而非地球纔是太陽系的中心。
哥白尼成了深受哈勃一家喜愛的成員。哈勃爲它做了一個貓洞：“所有的貓都應該有一個貓洞，這對它們的自尊來說是必需的。” 哈勃一家人把哥白尼最喜歡的玩具——菸斗通條放得滿屋都是。
正如格蕾絲在日記中所寫的那樣，哥白尼經常“幫助”哈勃完成工作。“當埃德溫在他的大書桌前工作時，哥白尼總是一本正經地伸展四肢以便儘可能遮蓋更多的書稿。‘它在幫我’，埃德溫解釋道。當哥白尼坐在埃德溫的腿上時，它發出的呼嚕聲都與平常不同，一種緩慢的、獅子般的呼嚕聲……‘那是你的貓在叫嗎？’我問他，他就從書本中擡起頭來，微笑着點點頭。” 哈勃在1949年心臟病發作，1953年死於腦血栓。哈勃臨去世時，哥白尼就待在他旁邊。後來，哥白尼在窗邊趴了幾個月，等着自己的主人回來。
哥白尼可能是哈勃的研究夥伴和好朋友，但它並沒有像切斯特那樣參與到科學工作中來。切斯特是密歇根州立大學天文學家傑克· H.赫瑟林頓（ Jack H. Hetherington）的一隻暹羅貓。
圖3 哈勃和哥白尼（1953 年 3 月）
圖片來源：亨廷頓圖書館（位於加州聖馬力諾）的卡內基研究所威爾遜山天文臺科學收藏特展。
1975年，赫瑟林頓完成了一篇論文，打算以唯一作者的身份提交給著名的《物理評論快報》（ PRL）雜誌。在提交之前，他把草稿交給了一位同事，最後一次檢查論文中是否有錯誤。不幸的是，這位同事指出，赫瑟林頓在論文中稱自己爲“我們”，而《物理評論快報》通常希望單作者論文中使用“我”。在1975年，要做這樣的修改，就得在打字機上把整篇手稿重打一遍，這是一項麻煩的任務。因此，赫瑟林頓把他的貓作爲合著者加入了作者欄。
赫瑟林頓的朋友和同事們應該已經知道他的貓叫切斯特，爲防止同事們一眼認出來，赫瑟林頓把合著者的姓名擴展成F. D. C. 威拉德（ F. D. C. Willard），其中是F. D. 是貓的學名（ Felix domesticus）的首字母縮寫， C當然是切斯特，而威拉德是切斯特父親的名字。
這篇論文被接收並發表在1975年11月24日的期刊上。赫瑟林頓並沒有對合著者的身份保密太久。論文發表一天後，他給系主任發了一條消息，告訴了他自己的這個策略，系主任杜魯門· 伍德拉夫（ Truman Woodruff）回了一張便條，表示願意讓威拉德成爲傑出訪問教授。
親愛的傑克：
答覆您11月25日的來信：請允許我立即承認，如果沒有您的來信，我決不會冒昧地想到去拜訪像F. D. C. 威拉德這樣傑出的物理學家，希望他有興趣加入我們這樣的院系，畢竟，我們院系在1969年魯斯–安德森的研究中甚至沒有進入前30名。所以威拉德當然可以與一個更出色的院系聯繫。
然而，您認爲他有可能屈尊接受我們提供的機會，這讓我們備受鼓舞。我懇求您，他的朋友和合作者，請在儘可能合適的時候（比如有白蘭地酒和雪茄的晚上）向他提出這個問題（當然，不用我說，您肯定會以最巧妙的語言藝術提到此事）。您能想象如果真的能說服威拉德加入我們，即使只是作爲傑出訪問教授，大家該有多高興嗎？
消息很快在物理界傳開了。赫瑟林頓自己在1997年的一封信中寫道：“不久後，一位密歇根州立大學的訪客希望與我討論，因爲我沒空，所以對方說想和威拉德談談。每個人都笑了起來，很快，威拉德是一隻貓的祕密就不脛而走[3]。” 赫瑟林頓最終將幾份有兩位作者簽名的論文分發給親密的朋友和同事（圖4）。顯然，這個簽名和威拉德實際上是一隻貓的事實，使威拉德失去了被邀請參加科學會議的機會。赫瑟林頓自己補充道：“我也沒有收到參加那個會議的邀請，不過這都無關緊要了。”
有些人顯然比其他人更喜歡這個玩笑。赫瑟林頓的妻子瑪吉認爲，她可以說自己與論文的兩位作者都上過牀，而且常常是同時上牀，這一事實讓她非常引以爲豪。
威拉德後來成爲自己論文《固態氦–3：反鐵磁性核燃料》的唯一作者，文章發表在法國科學普及雜誌《研究》（ La Recherche）1980年9月號上。顯然，這篇論文的人類合著者無法就他們手稿的一些細節達成一致，所以他們把所有的責任都推給了他們的貓科同事。
圖4 兩位作者簽名的論文，上面寫着“這是對作者最好的讚美”。
圖片來源：赫瑟林頓。
35年後，赫瑟林頓從密歇根州立大學退休，但仍然很活躍。他現在每年都是一段時間在密歇根，一段時間在法國生活，他不僅在一家工程公司工作，還在探索用藝術性的方式表現數學函數的可能性。
出版《物理評論快報》的美國物理學會對整個事件都抱有一種幽默的態度。2014年4月1日，該組織在其網站上宣佈了一項針對未來貓類研究人員的新“開放獲取計劃”。
美國物理學會自豪地宣佈了一項新的開放獲取計劃，旨在將開放獲取的好處進一步擴展到更廣泛的作者羣體。新政策今日起開始生效，所有由貓撰寫的論文都可以免費獲得。這一開放思想的更新是學會在開放訪問和寵物出版領域領導地位的自然延伸。早在1975年，學會就開始出版貓的學術論文，其中最突出的是威拉德，論文參見J. H. Hetherington and F. D. C. Willard, Two-, Three-, and Four-Atom Exchange Effects in bcc 3He, Phys. Rev. Lett. 35, 1442（ 1975）。不過，未來這項計劃只考慮單個作者的論文。學會希望在不久的將來評估允許犬類作者發表論文的可能性。自薛定諤以來，物理學從未給予過貓這麼好的機會。
圖5 真實的威拉德，圖片來源：赫瑟林頓。
威拉德能夠在世界上最負盛名的物理學期刊上發表論文，卻從未獲得過學位。但是其他貓在這方面已經取得了成功，爲學術界提供了重要的服務。
大約在2001年，佐伊·卡澤（ Zoe D. Katze）[4]被授予了進行催眠治療的許可，成爲卡澤醫生。佐伊是心理學家史蒂文· 艾歇爾（ Steven Eichel）的貓，艾歇爾通過美國心理治療協會爲卡澤遠程取得了心理醫生資格。這個實驗的目的是用最戲劇化和最荒謬的方式來展示一個人是多麼容易獲得與病人打交道的執照。另一隻被認可的貓是亨麗埃塔（ Henrietta），它是科學記者本· 戈爾達克（ Ben Goldacre）的貓。2004年，在去世一年後，亨麗埃塔獲得了美國營養顧問協會頒發的營養學文憑，這真是一個特別令人印象深刻的成就。諸如此類的調查，還有許多其他的調查，都被用來曝光那些見不得人的“文憑工廠”，只要給一定數量的錢，這些“文憑工廠”可以向任何人授予文憑。
貓能獲得物理學學位嗎？如果最近的研究能說明什麼問題的話，那就是他們對這一學科的瞭解比我們認爲的要多。2016年，京都大學的研究人員對貓理解因果關係的能力進行了研究。爲了做到這一點，他們做了一個罐子，裏面有一塊電磁鐵和三個可以在裏面滾來滾去的金屬球。電磁鐵被激活後，小球就會被固定在合適的位置，當罐子被搖晃時，小球就不會移動，當罐子被翻轉時，小球也不會從罐子裏掉出來。電磁鐵關閉後，小球就能被搖動，發出“咣噹咣噹”的聲音，翻轉罐子時也會掉出來。
這個實驗的目的是測試貓是否會將這種球滾動的聲音與球從罐子裏掉出來的預期聯繫起來。電磁鐵可以觸發四種情況。關閉電磁鐵的情況下，研究人員可以測試一致性條件，即一個裝滿東西的罐子會發出聲音，球也會掉出來，或者空罐子不會發出咣噹聲，球也不會掉出來。當磁鐵一半時間處於激活狀態時，他們可以測試不一致條件，即一個裝着球的罐子會發出聲音，但球不會掉出來，或者一個裝着球的罐子不會發出聲音，但球會掉出來。
研究人員對30只家貓（ 8只是家養的貓， 22只來自貓咖啡館）進行了錄像，以評估它們對一致條件和不一致條件的反應。如果貓願意，它們可以在每個事件之後調查罐子。研究發現，當罐子掉出球的情況與預期不一致的時候，貓看容器的時間更長。也就是說，如果罐子發出聲音，但沒有球掉出來，或者罐子沒有發出聲音，但球掉出來了的時候，貓會更好奇到底發生了什麼。據研究人員稱，他們的研究結果表明，“貓利用對聽覺刺激的因果邏輯性的理解來預測看不見物體的外觀”。仔細想想，這並不奇怪，因爲外出狩獵的貓如果能將一組聲音與隱藏的獵物聯繫起來，就能抓到更多的獵物。
圖6 我家超級可愛的貓咪之一索菲，正在思考弦理論
一些新聞媒體對結果的報道更加聳人聽聞。一篇描述史密森尼學會相關研究的文章就是以《貓是可愛的物理學家》爲題的。從我自己的經驗來看，如圖6所示，一些貓已經開始喜歡這門學科了。
註釋：
[1]. 這裏直接引自《坎特伯雷故事》，黃杲炘譯，上海文藝出版社， 2019。和原書引用的英文版略有差異。
[2]. 愛因斯坦曾表示他寧願用槍直接殺了這隻貓以免它遭受這種又死又活的狀態，他另一句更有名的名言“上帝不擲骰子”表達了同樣的意思。
[3]. 這是個雙關的文字玩笑， 原文“the cat was out of the bag”（貓從袋子裏出來了）是一個俗語，表示祕密泄露了。
[4]. 這個名字在德語裏就是Zoe die katze（一隻叫佐伊的貓）。
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