薛定谔的猫是什么

薛定谔的猫到底是什么意思？

“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活的著名思想实验的名字，它描述了量子力学的真相：在量子系统中，一个原子或者光子可以同时以多种状态的组合形式存在，而这些不同的状态可能对应不同的甚至是矛盾的结果。整个实验是这样进行的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。在一小时内，大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。

根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果 。但在量子力学的世界里，猫到底是死是活都必须在盒子打开后，外部观测者“测量”具体情形才能知晓 。当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的状态，猫既是死的也是活的。这项实验旨在论证怪异的量子力学，当它从粒子扩大宏观物体，诸如猫，听起来非常荒谬 。

薛定谔的猫本身是一个假设的概念，但随着技术的发展，人们在光子、原子、分子中实现了薛定谔猫态，甚至已经开始尝试用病毒来制备薛定谔猫态，就像刘慈欣《球状闪电》中变成量子态的人，人们已经越来越接近实现生命体的薛定谔猫 。可是另外一方面，人们发现薛定谔猫态（量子叠加态）本身就在生命过程中存在着，且是生物生存不可缺少的 。[1]

“薛定谔的猫”思想实验本意，其实是讽刺哥本哈根学派对量子力学的“叠加态”解释。最后，却成为了量子力学的一个最有名的科普故事。双缝干涉实验的恐怖之处在于，一个微粒子竟然具有波动性与粒子性两种状态。另外，通过人为观察，它还能做出状态改变，甚至产生“逆时空”的错觉。

因为这两个实验，之前我已经分别详细地解释过了，这再大概阐述下背后的思想。

先说说确定薛定谔的猫吧。

任何实验的出现，其实都是有时代背景和人文背景的，科学实验也不例外。

“薛定谔的猫”这个思想实验，出现于爱因斯坦“决定论”与玻尔“概率论”交锋的最后战场上。这时，爱因斯坦已经去世了，但是作为爱因斯坦手下第一大将的薛定谔，化悲愤为力量憋出了这个大招，来表达他的不满。

为什么不满？

因为，对量子力学的概率解释，以爱因斯坦为首的薛定谔一方是非常难以接受的。

你想想，我爱因斯坦创造了“光子”概念，你玻尔给我一堆模棱两可的概率解释，大家都还支撑你，我很郁闷。

再想想，我薛定谔创造了“波函数”，你玻恩也给出一个我无法接受的概率解释，你还得了诺奖，我很愤懑。

都是我们创造的东西，你们一伙只靠一个解释就牛逼了，还圈粉加V。苦力活都是我们做的，好处全被你们捞走了，能不愤怒吗？

（这样悲痛的心情，我是理解的）

这里其实也能看出，在物理学中，物理概念大于数学公式的重要性，理解大于应用。

说远了，再来说说老爱小薛等人反对的本质。

因为，世界上所有的物质都是由微观粒子组成的，如果微观粒子的运动是遵循概率的，那是不是意味着，宏观物体也是应该遵循概率？如果是这样，那是不是意味着我们在看月亮的时候月亮存在，我们没看月亮的时候，月亮就不存在了？这里是对玻尔等人对“波函数坍缩”解释的反对。

但玻尔说，我们明明说地是微观粒子，你用月亮来比喻，不合适啊。

于是，薛定谔想了一个办法，把微观物体的特征引入到宏观世界当中。简单来说，就是通过属于微观的元素衰变现象，来决定一只宏观世界的猫的生死。衰变触发毒气机关，猫即死；没衰变不触发毒气机关，猫即活。

因为通过量子力学“概率论”的解释，元素衰变在未经测试的情况下，被认为同时存在衰变与没衰变两种状态，这种状态称为叠加态。

这种“叠加态”和我们普通认知的所谓已经衰变了和还没有衰变是两个概念。叠加态的核心思想是同时存在。如果是这样的话，那这只猫就应该同时处于已经死了和还没有死的叠加态中。

但其实上，这个实验本质是荒谬的，没有科学依据。因为实际上所谓的测量，并不是我们通常认为的，看见了才能叫做测量。其实只要宏观物体对微观粒子的运动做出了判定，就算作已经测量。而薛定谔实验盒子里的毒气机关的存在，本身实际上就能测定这个元素是否衰变，所以说不会出现后面的“生死叠加的猫”。

但对普通人来说，谁会思考这么多。大家记住的是“薛定谔的猫”带来的反直觉认知，如此鲜活的生死共存故事，极大地把量子力学宣传了一把，这个实验带来的科普价值远远超过了它的科学价值。量子力学能被世界所关注，对玻尔一派来说也是好事啊，你发泄了情绪，也壮大了量子力学的声望，双赢啊。

而且，除了玻尔领导的“哥本哈根学派”的解释，没人能对量子的运动状态给出更好的解释。

再来说说双缝干涉试验。

最早的杨氏双缝干涉实验其实只是证明了，光的波动性。

而在双缝干涉实验出来之后，无数的科学家在它原有的实验基础上做了众多的改良，可谓越改越变态，当然结果也越来越让人困惑，甚至让有些人认为恐怖。

其中的单电子双缝干涉实验，第一次证明了粒子的波粒二象性。也否定了之前大多数人的错误认知，认为一大群粒子的时候表现为波动性，单个粒子的时候表现为粒子性。

后面的延迟选择实验以及檫除实验。本质上其实是证明了，单个的粒子运动状态随着测量变化而变化，选择性地表现出粒子性或波动性。也就是说，我们同时只能测量粒子的一种状态，要么测量到它的粒子性，要么测量到它的波动性，无法同时测量到它的两种特性。

而且同时证明，在测量粒子的过程中，只要还未形成最终的判定，粒子的所有行径过程视为不存在，而只能以概率波的形式来描述。这里的概率波并不是我们常规意义上理解的波动性。这里的概率波是纯粹的数学概念，也就是说在粒子的运动过程中，只要还没有发生测量，可以宣称它不存在。

具体理论描述，可以看我之前的问题，这是“哥本哈根学派”给出的正统解释。

大多数人对双峰干涉，觉得恐怖是因为把观测和人的意识结合了起来，以为是人的意识决定了测量粒子的运动状态，其实并非如此。

当然以上的所有结论，很多人都会觉得难以理解，因为完全和我们日常的经典认知不同。

就目前的科学来说，除了高维理论，没有任何理论能解释为什么是这种结果。所以说，关于量子力学的“哥本哈根正统解释”，只是基于实验结果总结的语言描述而已。对于量子的运动状态，我们现在只能应用，还无法得出公认的科学原理。

这也正是，量子力学领军人物玻尔说的，如果没有人对量子感到疑惑，他就根本不了解量子力学。

是物理学家薛定谔提出的一个思想实验的假设：为了从宏观尺度去分析量子物理学测不准定理存在的种种悖论。

实验是这样的：在盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。

经典物理学认为，猫可能有两种结果，要么死掉，要么活着。但二者不可能同时存在。但在微观的量子世界中，只要盒子关闭，整个系统就会保持不确定的状态，所谓的叠加态，这只猫既活着又死掉！而只有外部观测者打开盒子，猫的状态才能确定下来。

在我们没有对实验结果进行观察时，量子的叠加态存在，就会导致宏观世界中的这种，既生又死的现象发生，这与我们的逻辑思维中的排中律，明显是相违背的。这样一个物理学的思想实验，也激发了学术界的大讨论：因为我们之前认为，客观事物的存在，是不以观察者的主观意志为转移。但薛定谔的猫是死是活，恰恰就是观察者的观察行为，所“赋予”的，听上去有点唯心主义色彩，但在量子物理学中恰恰如此，这也激发了人们对于世界和物理学、哲学的重新认识思考。