向日葵154191771

薛定谔的猫是科学史上最著名的思想实验，围绕它的争论直到现在也没有结束。这是一个把量子力学应用到宏观世界时出现的神奇悖论。

叠加态

我们知道：量子的世界非常神奇，在量子的世界里，确定性被概率取代了，无论是粒子的位置、能量还是速度，都处于一种不确定的状态之中。

例如：氢原子是由原子核和核外的一个电子组成的，电子会围绕原子核高速运动。最初波尔在解释氢原子时，认为氢原子的电子存在不同的轨道。但是他发现这种理论只对氢原子有效，稍微复杂一点的原子都无法解释。后来人们终于发现：电子并不存在确定的轨道，他的空间位置是随机的，于是人们画出了电子云，表示氢原子中的电子出现在各个不同位置的概率。

在德布罗意提出物质波的概念之后，波恩通过概率说解释了物质波和波函数的含义：波函数表示量子系统中某个事件的概率。

比如波函数ψ(r,t)表示一个随着位置r和时间t演化的波函数，那么|ψ(r,t)|的平方就表示在位置r和时刻t找到粒子的概率。波尔等人认为这种观点是正确的，人们把这种对于波函数和量子力学基本问题的解释称为哥本哈根诠释。

更为神奇的是：因为量子系统的概率诠释，我们在没有进行观测时，不能确定一个例子的位置和速度等信息，因此量子系统就处于一种叠加态。例如粒子既可能在A处，也可能在B处，它就处于A和B两处的叠加态；一个原子核可能衰变也可能没有衰变，它就出于衰变和未衰变的叠加态。

我们要知道这个粒子到底处于A还是处于B，或者要知道一个原子核到底衰变了没有，就需要进行观测。我们可能发现粒子在A处，也可能发现粒子在B处，我们称为叠加态坍塌成了本征态。似乎，我们的观测是会影响结果的，因为在观测之前， 粒子究竟在哪里是不确定的，而观测之后，粒子立刻选择了A位置或B位置，这个过程就是在我们观测的一瞬间发生的。而且从此之后，粒子的状态就确定了。

这种观点与宏观世界是相违背的。比如我们到酒吧里去喝酒，服务员为我们倒了一杯酒，可能是啤酒，也可能是葡萄酒，我们可以通过品尝知道这杯酒是什么，然而，就算我们不去品尝，我们也知道这杯酒一定要么是啤酒要么是葡萄酒，虽然我们不知道这杯酒是什么，但是服务员知道。就算服务员也不知道，我们何时品尝，或者谁来品尝，这杯酒的测量结果都不会有不同。因此宏观世界不是处于叠加态，而是处于一个个本征态的。

但是量子世界里的酒却不是这样。这杯酒处于啤酒和葡萄酒的叠加态，既有可能是啤酒，也有可能是葡萄酒。现在不光世界上任何一个人都不知道这杯酒是什么，而且在不同的时刻，不同的人来品尝这杯酒，结果都可能不同。

薛定谔的猫

由于量子力学中有太多与常识相违背的结论，所以许多人对量子力学产生了怀疑。许多人认为量子力学是一个不完备的理论，它只是一个更深刻的物理结论的某一个侧面。这其中就包含着量子力学的许多创立者，如爱因斯坦说“上帝不掷骰子”，薛定谔也提出了薛定谔的猫。

奥地利物理学家埃尔温·薛定谔是量子力学的奠基人之一。他在1926年提出了薛定谔方程，用以描述量子态的波函数随着时间的演化，并获得诺贝尔奖。

但是，他却认为量子力学并不是一个完备的理论。尤其是：在宏观世界中会有许多与量子力学相违背的事实。他为了把这个事实描述的更加清晰，就提出了薛定谔的猫这个最让物理学家们头疼的思想实验。

把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并放入少量的放射性物质。这些物质在一小时内有50%的概率发生衰变，还有50%的概率不发生衰变。如果物质发生了衰变，旁边的探测器会探测到，这样会通过一个装置启动一个榔头。榔头会打碎一个装有有毒物质的瓶子。瓶子里的有毒物质扩散到容器里，就会把猫毒死。如果物质没有衰变，那么有毒物质不会扩散，猫就活得好好的。

由于量子系统处于叠加态，因此在人们没有打开盒子看的时候，这些放射性物质处于衰变和没有衰变的叠加态之中，这就使得这只猫处于一种既活又死的叠加态之中。只有打开盒子进行观测，在这一瞬间叠加态会瞬间坍塌成本征态，这只猫就从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。

有人可能会认为：不打开盒子也没关系，我们可以在盒子上安装一个玻璃看着这只猫啊。要知道：任何的观测行为都会影响实验。比如安装玻璃我们能够看到内部，这是因为有光射入了盒子再反射出来，这些光子就会影响量子系统，所以不能完成实验。猫要处于真正的叠加态之中，必须排除任何外界的干扰，因此人们也无法观测。

这只猫的出现让物理学家们抓狂了。人们差一点就相信了量子力学和哥本哈根诠释，但这个美好的愿望被一只猫打击的粉碎。

薛定谔通过这个实验向世界阐述：量子力学只是某个更深刻物理原理的侧面。

“有人认为量子力学是一幅云雾的照片，但它其实可能是一张摇晃或失焦的图片。”

平行世界

那么，薛定谔的猫究竟该如何解释呢？现在的科学界对此还没有统一的观点。有些科学家甚至提出了许多神奇的理论来解释它。

1957年，科学家休·艾弗雷特提出了著名的“多世界诠释”。他认为：在进行薛定谔的猫的实验时，箱子里原本就有两个世界。这两个世界在箱子外的情况完全相同，只是一个世界里箱子里有个死猫，而另一个世界里箱子里有一只活猫，只不过这两个世界是纠缠在一起的。当我们打开箱子进行观测时，这两个世界就会发生分离，从此之后各自变为一个新的世界，而且彼此毫无影响。

这种想法多么的神奇！科幻作者们为此欣喜若狂，一大批科幻小说和电影都通过这个理论演绎平行世界的精彩故事，比如《彗星来的那一夜》就是部不错的电影。

可是这种想法又如此不可思议，让大部分科学家不愿承认它。薛定谔的猫至今仍是一个无法完全理解的怪物。

量子力学究竟是不是完备理论？人们对它还存在很多争论。著名的物理学家、诺贝尔奖获得者、最幽默的物理学家费曼曾经说过：“我想我可以有把握地讲，沒有人懂量子力学！”

李永乐老师

就在1925年底到1926年初，薛定谔在爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和德布罗意的物质波假说的启发下，从经典力学和几何光学间的类比，提出了对应于波动光学的波动力学方程（薛定谔方程），奠定了波动力学的基础。

薛定谔不仅建立起波动力学的完整框架，系统地回答了当时已知的实验现象，而且证明了波动力学与海森伯矩阵力学在数学上是等价的，震惊了整个物理学界。并由此与狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902-1984)同获1933年诺贝尔物理学奖。

薛定谔方程

1927年，薛定谔接替马克斯·普朗克(Max Planck，德国著名的物理学家和量子力学的重要创始人)，担任柏林大学物理系主任，并成为普鲁士科学院院士。

薛定谔不认同当时以波尔为首的哥本哈根学派对量子理论中的二元解释以及统计解释，1935年，他提出了一个实验——薛定谔的猫，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。

薛定谔的猫

"薛定谔的猫"是被作为质疑量子力学的极端例子提出来的，但围绕着它的一系列量子力学基本问题的研究，都具有深刻意义。

一方面，它为我们提供了从量子力学过渡到经典力学的范例，使人们充分领略到退相干过程的基本物理含义，并寻求比量子力学更基本的底层理论;

另一方面，由于人们能够在特殊的条件下，制备出各种各样薛定谔猫态，使得量子力学适用的领域，从微观直接延伸到宏观，其进一步应用有可能发现新的、更宜于实际实现的量子信息载体。

薛定谔的猫衍生出更深刻的问题——关于原子、分子所构成的生物与微观粒子遵从的量子力学规律之间的关系，于是的作为物理学家的薛定谔“不安分”地从物理学闯入生物学。

1944年 ，薛定谔写了《生命是什么》一书，试图用热力学、量子力学和化学理论来

这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成为蓬勃发展的分子生物学的先驱。

此外，薛定谔对哲学有浓厚的兴趣，也写过不少书，被当代著名物理学家西蒙尼认为

曾先后写作了《科学与人文主义》、《大自然与希腊人》、《科学理论与人》、《心与物》、《我的世界观》和死后出版的《自然规律是什么》等哲学论著和文集。

薛定谔的研究初衷其实是恢复微观现象的经典解释，结果不小心为革命性的量子力学作出了基础性的贡献。

而薛定谔本人也坦承他的科学工作，很多都不是他个人独创的。但他总能敏锐地从前人的理论中发现创新的观点，经过自己的思考和突破，从而构成第一流的理论：

波动力学来自德布洛意

《生命是什么》来自玻尔和德尔布吕克

“薛定谔的猫”来自爱因斯坦

受当时政局动荡和纳粹迫害的影响，薛定谔一生辗转过多个地方。最终于1956年，薛定谔返回维也纳大学物理研究所。

1961年1月4日，薛定谔在奥地利的阿尔卑巴赫山村病逝，他的墓碑上刻着薛定谔方程。

如今，量子力学成为理论物理学和高科技的基础，但如何解释和理解量子力学的成果，至今依然是学术界的热门话题。

爱因斯坦认为“薛定谔的猫”最好地揭示了量子力学的通用解释的悖谬性

“薛定谔的猫”是个有关猫既是死的又是活的著名思想实验，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。

实验是这样的：在一个封闭的盒子里装有一只猫和一个与放射性物质相连的释放装置。在一段时间之后，放射性物质有可能发生原子衰变，通过继电器触发释放装置，放出毒气，也有可能不发生衰变。因此依据常识，这只猫可能是死的，也可能是活的。你要打开盒子才知道。

而依据量子力学中通用的解释，波包塌缩依赖于观察，在观察之前，这只猫应处于不死不活的迭加态，这显然有悖于人们的常识，从而凸显出这种解释的困境。

如果觉得有点懵，超模君给大家找到一个通俗的比喻：

在《生活大爆炸》中，谢耳朵也用薛定谔猫的原理向Penny解释了她和Leonard擦出火花的结果。

超级数学建模

我一直觉得，在不涉及数学的情况下解释清楚前沿物理学中的问题是不可能的。经典物理学有可能做得到，因为经典物理学设计的时间和空间尺度与我们的生活经验相符，因此可以通过类比与想象去理解经典物理学中的一些结论，例如牛顿三定律。但是当观察的空间和时间尺度发生巨大的变化，如相对论考虑的尺度很大，量子力学考虑的尺度很小时，很多物理学的结论发生了变化，与日常经验不再相符，因此无法用传统的类比的方法让人来理解这些结论，只会让人觉得匪夷所思。

这就造成了一个尴尬的处境，那就是传统的方法在前沿物理学的科普中很容易走偏，因为结论实在太过离奇，以至于催生了无数的打着科学旗号的伪科学。但这些结论通过数学则是可以得到解释的，但绝大多数读者却没有足够的数学背景来理解。

对“薛定谔的猫”的科普就是一个典型的例子。薛定谔是一位著名的科学家，他提出“薛定谔的猫”这一概念，不是为了阐释量子力学中的叠加态，反而是为了嘲讽量子力学的这种结论。量子力学认为，微观粒子的性质在不观察的情况下是不确定的，观察行为会引起其状态的变化。于是薛定谔提出，假如将一只猫放在盒子中，盒子里有放射性元素，有50%的概率衰变，放射出射线杀死猫；也有50%的概率不衰变，那么猫就是活着的。按照量子力学对微观粒子叠加态的解释，那么猫岂不是会处于既死又活的状态？实际上，猫作为宏观物体，会有其他足够多的信息让其状态坍缩，不可能只受控于微观粒子的衰变，因此这只是个思想实验，现实中无法实现。但这个实验太过形象，以至于大家开始用“薛定谔的猫”来形容量子力学中的“叠加态”的概念。

微观粒子的叠加态已经可以通过实验证实，但是宏观物体却不可能像微观粒子那样出现“薛定谔的猫”状态，有些人设想的“这个世界闭上眼就不存在，睁开眼才存在”更是无稽之谈。

我的意见就是，若是真的对这些东西感兴趣，就认真的去学好数学，研究正式教材。仅为谈资无视限制条件地推广微观世界的结论，会沦为“伪科学”之列。

看风景的蜗牛君

薛定谔的猫诞生于1935年，这是薛定谔提出的荒谬的思想实验。

薛定谔为了反对玻尔等提出的量子力学哥本哈根诠释，设计出了这个半死不活的猫来嘲讽，这个无法完成的思想实验，把微观的不确定扩展到宏观的不确定，给玻尔等人带来极大的困扰。

当时以玻尔为首的哥本哈根学派提出观测对微观粒子的影响，例如著名的电子双缝实验，当施加观测时，波函数的叠加态会突然坍缩成一个结果，电子的波动性消失，只会显示出粒子性。

这种波函数坍缩解释，是薛定谔无法接受的

薛定谔是这样构思这个思想实验的：

假想把一只猫关在一个密闭的盒子里，里面同时放上毒气瓶和放射性元素，放射性元素如果衰变，就可以触发毒气瓶的电子开关，毒死小猫。由于反射性元素的衰变是不确定的，导致我们在实验期间，不确定里面元素是否衰变，这样放射性元素处在衰变和非衰变的叠加态，导致里面假想的小猫也处在生死的叠加态，从元素衰变的微观不确定转移到荒谬的宏观不确定。直到打开盒子的一瞬间，叠加态才会消失，确定猫的生死。

当然这个实验是假想和荒谬的，用意是对玻尔哥本哈根诠释的讽刺

玻尔等认为讨论宏观物体是没有意义的，根据他们的理论，如果不进行观察，确实无法知道猫的生死，这个猫在观察前只能是半死不活的叠加态。

莫名走红的薛定谔的猫

当然薛定谔的猫这个思想实验，无法实际进行，也无法实验验证。有意思的是，这个荒谬的想法，却莫名的走红了，引起了量子物理之外很多人的讨论。面对这个薛定谔近似无赖的碰瓷，把微观粒子推广到宏观物体的偷换概念，玻尔等只能无奈的解释：按我们的理论，那个猫在未打开盒子时，只能是有死有活，在观测的一瞬间，小猫的生死状态才会坍缩成一个具体的生或死。

薛定谔的猫引发的平行宇宙相关解释，

猫在盒子里有生死各一半的概率，当打开盒子的瞬间，猫随着微观粒子的概率分布，进入到两个平行世界，在一个世界里，小猫悲惨的死去，在另一个世界小猫依然健康的活着。但是，这两个世界是完全独立的，一个世界无法感知另一个世界所发生的。

这种平行宇宙理论，当然也只是理论上的假想，无法通过实验验证真伪。

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量子实验室

科学界一直流传着两大神兽：薛定谔的猫和巴甫洛夫的狗。作为最知名的喵星人，今天包大人就来科普一下什么是薛定谔的猫。

薛定谔的猫最开始被提出来，并不是用来解释量子力学的，而是用来质疑量子力学的可笑的。最原始的版本是薛大帅哥不接受波尔，海森堡等人提出来的关于量子力学的哥本哈根解释（即量子力学本质上是不确定的，是一种概率论），所以他提出了一个这样的思想实验：一只猫被封在一个毒气室里，毒气室里的毒气瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，而电子开关由放射性原子控制，这个原子的半衰期是一个小时。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒气瓶，毒气瓶释放毒气，猫就被毒死了。问题来了，在一个小时之内，这个猫到底是活的呢还是死的呢？

薛定谔的猫的关键之处在于原子的衰变是随机事件，我们能知道的只是半衰期——衰变总数一半原子所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一个小时，那么一个小时之后，该元素就少了一半，再隔一小时，就少了剩下的一半。我们却无法知道，原子在什么时候衰变，是十分钟的时候，还是半个小时的时候，这个是完全的随机事件。

可是根据我们在日常生活中的经验，一只猫生或者死，这是它确定的两种状态。可是在薛定谔构造的这个思想实验里，薛定谔之猫是处于一种既生又死的不确定状态—因为只有我们打开毒气室的大门才知道这只猫确定的生死。

这个思想实验听上去其实还是有点不够直接，其实我更喜欢我自己构造的薛定谔的猫2.0版本：包大人的猫。这个场景跟薛定谔的猫是一致的，唯一的差别在于我们把开门的把手和毒气瓶上的锤子也连接起来--一旦转动把手开门，锤子就会锤碎毒气瓶，猫就会被毒死了。引入这个设定让我们更清楚的了解一件事情：观察不仅仅是得出猫是生是死的结论，观察直接决定了猫的生死。

以上。

包大人玩科学

看我名字就知道了，这个问题我不回答就说不过去了。薛定谔的猫是量子力学领域中薛定谔所提出的一个思想实验。实验是这样的：在一个密闭的空间中有一只猫和一盒放射性物质，放射性物质连接着电锤，锤子底下放的是有毒的药瓶。这个时候有50%的概率放射性物质会衰变释放α粒子，然后激活电锤使得电锤砸中有毒的瓶子，瓶子里释放的有毒气体就会将这只猫毒死，有50%的概率放射性物质不会衰败，猫不会被毒死。也就是说这只猫有50%的概率生，有50%的概率是死，在经典力学中这只猫的生死状况是已经确定的，只是我们不知道而已。而在量子力学领域中，这只猫的生死的客观事实是不确定的，是处于一种生死的叠加状态，除非进行观测，要不然猫的生死的客观事实都是不确定的，这就是薛定谔的猫的主要意思。但是很多人往往

第一：薛定谔的猫是宏观世界的，而量子力学所描述的领域是微观世界，这种量子态叠加态的现象只存在于微观世界中，宏观世界并不存在，用宏观世界中的猫来做比喻只是为了让人更好的理解，并且量子力学也没有支持唯心主义，就算是在微观世界中也遵循客观的科学规律。

第二：薛定谔的猫刚开始被提出来其实并不是为了解释量子力学，而是薛定谔用来讽刺量子力学的，臆想挫败量子力学的一个思想实验，但最后却发展成了量子力学的一个经典实验，这只黑色的猫不仅是一种嘲讽，更是对当时社会环境的一种影射。

科学薛定谔的猫

关于薛定谔的猫是怎么回事，可以参考下其它的回答，我要讲的是怎么真正去理解薛定谔的猫这一非常深刻的“臆想实验”，之所以称臆想，是因为它在历史上从未执行过，但却不妨碍它丰厚的内涵和人们对它的不断阐释。

早期简单有趣的三个实验

要理解这个实验，我们先来看三个早期的量子力学实验，简单而有趣。

1、子弹实验

一把机关枪四处均匀扫射。只开1门时在后障上接收的子弹分布如P1，只开2门时在后障接收的子弹分布如P2，1、2门同时打开时，可以想见，二者互不干扰，分布应该是P1+P2。这样一个经典力学的实验无需赘言。

2、水波实验

换成水波，情况就不同了。1、2门同时打开时，从两个门出来的波会互相干扰，在吸收避上形成极大极小相间的干涉条纹。描述它的数学语言略去不讲，波的本质就是相干叠加。

3、电子实验

终于，我们制造了一把电子枪（其实就是一根用电流加热的钨丝），可以向外发射能量相同的电子。重复前面两个实验，会得到什么结果呢？

结论是和水波完全一样！

我们可以减慢电子枪的速度，让它一次只发射一个电子，在检测器可以一个一个检测到，但最终仍会出现上述图案。

电子以颗粒的形式到达，像粒子一样，这些颗粒到达的概率分布则像波的强度分布。我们当然不禁好奇电子究竟是如何运动的，为什么有时像子弹，有时又像波。于是科学家又在小孔的附近加上了照明的探测器以观测电子的运动行为。可怕的事情发生了！后障上出现了跟子弹一样的图案！当我们不看电子时，又变成了水波干涉图案！

事实上光子会影响电子的运动方式，而我们永远不知道，我们不看电子时，它们究竟做了哪些神奇的事情。

科学家发现我们不可能既观察电子如何通过两个孔，同时不扰动分布图案。于是海森堡提出了著名的不确定性原理，量子力学的全部理论都取决于不确定性原理的正确性。

量子态叠加

由于电子表现出了水波的性质，物理学家们提出了量子态叠加原理。任何一个粒子都出于许多种量子态的复合状态，一旦你去测量它，你会以确定的概率得到其中一种状态。正是由于量子态具有叠加性，电子才会表现出水波那样相互干涉的性质。

态叠加的本质是说明，量子力学中物理量是处于混沌状态的，当你不观察时，它们处于叠加状态，能同时做两件以上事情。一旦我们进行观察，就迫使它们做出选择，变得合乎常理。在量子力学里，这叫做量子（叠加态）坍缩。（见下图，测量前后）

薛定谔的猫

有了对电子波的研究和态叠加原理，我们就可以理解薛定谔的猫到底是说什么了。在一个我们未曾去观测的事件中，它是态叠加的，上图就是薛定谔方程语言描述的两种状态的叠加：猫死或猫活。

而一旦我们去观测，态就坍缩了！

这就是薛定谔的猫这个思想实验想要说明的量子力学原理，同时也是关于世界本质的认识。

超能网

要理解「薛定谔的猫」，其实需要掌握一些量子力学的基本常识，这需要挺多的言辞解释和物理学知识的，挺麻烦，所以我们换一个角度来理解。

「薛定谔的猫」概念中最关键的一个词就是「非生非死」。

• 一般我们会说非死即生、九死一生或者生死难料，这些成语背后的意思都是说，这只猫要么是活的要么是死的，只不过我们还不知道。强调的是事实已经发生了，只是你作为观察者还没有得知这个事实。
  

• 但非生非死是一个什么样的状态呢，就是在你观察之前，这个事情根本都没有发生。这只猫既是活的，又是死的，只有在你观察的同时，才确定下来它的生死状态。
  
  

一句话来区分的话：

• 现实中我们通常的理解是「仅仅是你没有观察到，并不是事实没发生」。
  

• 而量子力学里的状态是「如果你不去观察的话，事实就永远不会发生」。

说了半天等于没说，怎么去理解呢？

我们可以把它假想成一种人与人之间的暧昧关系。

比如如果你是一个小伙子，那你就假想你和一个姑娘在暧昧，如果你是一个姑娘，那你不妨假想和一个小伙子在暧昧，当然小伙子也可以和小伙子搞暧昧，姑娘也可以和姑娘搞暧昧，无所谓，总之是人类社会中一种比朋友更亲密却没有明确成为恋人的关系。

处于暧昧关系中的两个人，感情状态就非常像量子态，也就是薛定谔的猫，非生非死。

怎么讲呢，你并不知道对方到底是喜欢你还是不喜欢你，甚至连对方自己也不知道他到底喜欢还是不喜欢你。

• 说喜欢你吧，没有那么喜欢，没有到主动表白和你确定关系的程度。

• 说不喜欢你吧，又还挺喜欢跟你在一块儿的，喜欢跟你搞暧昧。

所以你们双方，观察者和被观察者，都不知道被观察的这个关系到底是情侣关系，还是朋友关系，它处在一个模糊的、随时可以转化的、同时存有多种可能的量子态中。

当你主动表白或者当对方主动提出的时候，你们的关系要么确立为亲密关系，要么退回到朋友关系或者撕破脸皮形同陌路，都有可能，这就是量子态在观察中发生了坍缩。

从不确定的混沌状态，从无限多种可能的状态，坍塌到了一种确定的、具体的、可以被观察到的状态，

薛定谔的猫在你打开那个笼子的一瞬间，生死就确定了，但只要你不把笼子打开，这只猫就永远在你心里边暧昧。

• 不是说他要么喜欢我，要么不喜欢我，不是非生即死。

• 而是他既喜欢我又不喜欢我，是非生非死。

科学家种太阳

要说史上最著名的那只猫，那一定是薛定谔的猫了。

薛定谔的猫是薛定谔提出的一个思想实验，巧妙的把微观粒子的状态与宏观世界的猫的生死联系到了一起，试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题，以此求证观测介入时量子的存在形式。

在了解薛定谔的猫之前，我们需要先知道什么是叠加态。

在宏观世界，根据我们的日常生活经验，一个物体在一个确定的时间，一定处于一个确定的位置。例如在白天的某一刻，你是在公司里工作，在晚上的某个时间，你是在家里休息，宏观世界的物质状态是确定的。

而在微观世界里，情况却有所不同。例如一个氢原子外部有一个电子，按照经典物理的理解，电子会围着原子核做轨道运动，就像行星围绕着太阳一样，然而事实却是电子的轨迹和方向并不确定，我们甚至不知道电子在原子核外的确切位置。电子在在核外的位置通常用电子云来表示，我们描述电子的位置时，只能够说电子某一刻在某一位置的几率是多大，不能确切的说电子在某一位置，电子有几率在所有的位置出现，只是出现在不同位置的几率大小不同罢了。因此，在某一确定的时刻，我们可以说电子同时出现在所有的位置，如果每一个位置对应一个状态，那么电子同时处在不同位置组合状态,\n 叫做‘叠加态’，这是微观世界的奇妙特点。

薛定谔的猫是什么

哥本哈根学派认为一个量子系统，在被外界观测或干扰之后，会由叠加态坍缩为某一种可能的确定状态，如果不被干扰，系统会一直处于叠加状态。薛定谔为了反驳这一观点，提出了薛定谔的猫这个思想实验。

在实验中，一个密闭的箱子里有一粒放射性粒子，粒子的衰变与否是随机的，根据哥本哈根学派的解释，在不被观测的情况下，粒子是处于即衰变又没有衰变的叠加态的。在箱子里放入一只猫和一件装置，用粒子作为开关，通过这件特殊的装置来控制毒气的释放，如果粒子衰变了，会触发开关，释放毒气，杀死箱子里的猫，如果粒子没有衰变，则不会触发开关，不会释放毒气，猫也不会被杀死。在箱子密闭，没有被外界观测和干扰的情况下，粒子是处于叠加态的，既衰变又没有衰变，因此，开关既被触发又没有被触发，毒气既释放有没有被释放，而猫，就处于既死了又活着的状态。

薛定谔通过这个巧妙的设计，强行把微观世界与宏观世界联系到了一块，从而得出了一个看起来十分荒谬的结果。

出于实用主义考虑，长久以来，物理学家们还是采用了哥本哈根学派的理论。哥本哈根学派认为，在打开箱子的一瞬间，猫的叠加态坍缩，变为确定态，猫要么死了，要么活着，二者是随机的。然而这种解释存在一个很大的问题：没有一个公式可以描述这种坍缩，它违反了薛定谔方程。

也难怪薛定谔这么的耿耿于怀了。

物理大观

“薛定谔猫”

又称：薛定谔的猫 Schrödinger's Cat

　　对于斯蒂芬·霍金来说，作为牛顿在剑桥卢卡逊教席的继承人、爱因斯坦之后的物理学界盟主，如果物理学上还有什么事件让他烦恼的话，那一定是薛定谔的猫。“——谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫，我就去拿枪！”

（这里我想多说一句，其实爱因斯坦当时是真正与哥本哈根学派对立不和的，1927著名的索尔维会议大辩论即是如此发生，薛定谔和爱因斯坦可算同党。斯蒂芬霍金不太可能对薛定谔持如此憎恶的态度）

　　薛定谔猫是关于量子理论的一个思想实验。

实验内容：

　　这只猫十分可怜，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。

薛定谔在１９３５年发表了一篇论文薛定谔的倒霉猫，题为《量子力学的现状》，在论文的第５节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变／不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机的选择一种状态而出现。

原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。但是，物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午，还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是此猫在上午或者下午死亡的几率。

　　如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定，此猫或者死，或者活。这是她的两种本征态。但是，如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，她处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道此猫是死是活。此时，猫的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。

　　量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道此猫是死是活，她将永远到处于半死不活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活？

　　薛定谔挖苦说：按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。（请注意！不是发现而是决定，仅仅看一眼就足以致命！）正像哈姆雷特王子所说：“是死，还是活，这可真是一个问题。”只有当你打开盒子的时候，迭加态突然结束（在数学术语就是“坍缩（collapse）”），哈姆雷特王子的犹豫才终于结束。

（薛定谔正是想用如此违背经典世界物理学和因果律法则的结果来否定哥本哈根学派提出的量子叠加态。）

好了，如果看完上面部分你仍然有疑问，那么我对几个基本的概念稍做解释：

1、经典世界，即我们所认识的看得见，摸得着的宏观世界。到目前为止，经典世界的物理法则仍然被古老的牛顿力学所统治。

2、量子态/量子波函数：基本粒子具有波粒二像性和测不准性质，这是从经典力学的角度去看的，因为经典力学的理论体系里面只有纯波或纯粒。量子世界并不准确的将粒子定义为波或者粒，而是建立一个描述该粒子状态的函数，这个函数包含的所有解即是该粒子可能被观测到的所有状态。（也作：“本征解”）

3、波函数坍缩：量子力学认为，波函数在人类对其进行测量的时候将产生不可逆的坍缩，这时候该粒子无法保持纯函数态的存在而必须坍缩到一个该函数的本征解上，该位置即是我们所观察到的粒子状态。这也正是量子力学对“测不准原理”的解释。

4、波函数叠加：未观测前，波函数的所有解处于叠加状态，粒子可以在任意解上以该函数的几率表现出现，也就是说，它既在这里，又在那里，也可以说它哪里都不在，它只存在于一个函数方程里；只有该函数坍缩后才会出现在具体的位置上。

關鍵字: 薛定谔 量子 神奇