解读“薛定谔的猫”，为什么会出现“既死又活”的猫？

薛定谔的(de)貓(māo)，这个听起来颇具神秘色彩的(de)名字，實(shí)际上是一(yī)个充满哲学思考的(de)物理学思想(xiǎng)實(shí)騐(yàn)。

这一(yī)實(shí)騐(yàn)诞生于20世(shì)紀(jì)，由奥地利物理学家薛定谔提出，目的(de)在(zài)于挑战当时量(liàng)子力学界的(de)主流觀(guān)点——哥本哈根学派的(de)不(bù)确定性原理。

哥本哈根学派认为，微觀(guān)粒子的(de)行为具有内在(zài)的(de)不(bù)确定性，我们无法准确知道其位置和速度，只能通过概率分布来描述。而薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)，就(jiù)是对这一(yī)觀(guān)点的(de)极大讽刺和质疑。實(shí)騐(yàn)通过一(yī)个密闭箱子内的(de)設(shè)想(xiǎng)，将微觀(guān)世(shì)界的(de)不(bù)确定性延伸到宏觀(guān)世(shì)界，试图说明如果量(liàng)子力学的(de)不(bù)确定性原理是正确的(de)，那么我们日常生活中的(de)宏觀(guān)物体，如貓(māo)，也可能处于一(yī)种既死又活的(de)叠加態(tài)，这显然與(yǔ)我们的(de)常識(shí)和经騐(yàn)相悖。

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薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)是一(yī)个理想(xiǎng)化的(de)模型，它假定了一(yī)个密闭的(de)箱子内存在(zài)着毒气瓶、放射性物质、开关以及一(yī)只貓(māo)。这个實(shí)騐(yàn)的(de)設(shè)计巧妙地将微觀(guān)世(shì)界的(de)量(liàng)子不(bù)确定性與(yǔ)宏觀(guān)世(shì)界的(de)日常经騐(yàn)结合了起来。

在(zài)箱子里，放射性物质的(de)存在(zài)與(yǔ)否決(jué)定了开关的(de)开闭，而开关则控制着毒气瓶的(de)释放。由于放射性物质的(de)衰变具有随机性，它可能衰变，也可能不(bù)衰变，这种不(bù)确定性导致开关处于一(yī)种开與(yǔ)关的(de)叠加態(tài)。因(yīn)此，毒气瓶也随之处于打开與(yǔ)不(bù)打开的(de)叠加態(tài)，貓(māo)则处于生死的(de)叠加態(tài)——按照量(liàng)子力学的(de)理解(jiě)，貓(māo)在(zài)箱子里应该是既死又活的(de)状態(tài)。

然而，这只是理论上的(de)推(tuī)导。当我们打开箱子，用肉眼觀(guān)察貓(māo)的(de)状態(tài)时，貓(māo)的(de)生死便成为了一(yī)个确定的(de)事實(shí)。要么貓(māo)活着，要么貓(māo)已经死去，而绝不(bù)可能出现既死又活的(de)超自然现象。这个實(shí)騐(yàn)的(de)结果似乎在(zài)告诉我们，量(liàng)子力学的(de)不(bù)确定性原理在(zài)宏觀(guān)世(shì)界中遇到了难题，因(yīn)为宏觀(guān)世(shì)界中的(de)物体不(bù)可能同时处于两种截(jié)然不(bù)同的(de)状態(tài)。

在(zài)薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)中，打开箱子的(de)瞬间是一(yī)个关键时刻。这个行为标志着人类觀(guān)测的(de)介入，它将貓(māo)从一(yī)个理论上的(de)叠加態(tài)转变为一(yī)个可觀(guān)测的(de)實(shí)际態(tài)。根据量(liàng)子力学的(de)解(jiě)释，当我们不(bù)觀(guān)测时，貓(māo)处于一(yī)种生死叠加的(de)状態(tài)，但一(yī)旦我们进行觀(guān)测，这种叠加態(tài)就(jiù)会坍缩，貓(māo)的(de)状態(tài)变成确定的(de)生或死。

然而，这种解(jiě)释并没有解(jiě)決(jué)薛定谔實(shí)騐(yàn)所提出的(de)困惑。即使在(zài)觀(guān)测后貓(māo)的(de)状態(tài)变得确定，这并不(bù)能说明貓(māo)在(zài)觀(guān)测前就(jiù)一(yī)定处于叠加態(tài)。薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)似乎揭示了一(yī)个深层的(de)矛盾：量(liàng)子力学在(zài)微觀(guān)世(shì)界的(de)成功與(yǔ)宏觀(guān)世(shì)界的(de)直觉之间的(de)冲突。

量(liàng)子力学对于薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)的(de)解(jiě)释，核心在(zài)于叠加態(tài)與(yǔ)本征態(tài)的(de)概念。

在(zài)量(liàng)子力学中，微觀(guān)粒子的(de)状態(tài)可以用波函数来描述，而波函数反(fǎn)映的(de)是粒子可能存在(zài)的(de)各种状態(tài)的(de)概率。当粒子未被觀(guān)测时，它处于多种可能状態(tài)的(de)叠加態(tài)；只有在(zài)被觀(guān)测时，波函数才会坍缩，粒子的(de)状態(tài)才会变成确定的(de)本征態(tài)。

这种解(jiě)释意味着，微觀(guān)粒子的(de)不(bù)确定性是其固有的(de)属性，而不(bù)是因(yīn)为我们的(de)觀(guān)测引起的(de)。觀(guān)测行为本身并不(bù)改变微觀(guān)世(shì)界的(de)不(bù)确定性，只是使我们能够了解(jiě)粒子在(zài)某一(yī)时刻的(de)确定状態(tài)。因(yīn)此，在(zài)薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)中，貓(māo)在(zài)觀(guān)测前可能处于生死叠加的(de)状態(tài)，但觀(guān)测后其状態(tài)变得确定。

除了量(liàng)子力学的(de)标准解(jiě)释外，还有其他理论试图解(jiě)释薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)。

平行宇宙理论提出，貓(māo)在(zài)另一(yī)个宇宙中可能是活的(de)或死的(de)，而我们觀(guān)测到的(de)只是其中一(yī)个结果。隐变量(liàng)理论则假設(shè)存在(zài)未知变量(liàng)影响實(shí)騐(yàn)结果，试图在(zài)不(bù)放弃決(jué)定论的(de)前提下解(jiě)释量(liàng)子现象。

意識(shí)決(jué)定论更是将意識(shí)作为實(shí)騐(yàn)结果的(de)決(jué)定因(yīn)素，认为是觀(guān)测者的(de)意識(shí)导致波函数坍缩，但这些理论都未能获得广泛的(de)认可。

科学界对于薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)的(de)裁決(jué)，最终归结于贝尔不(bù)等式的(de)发现。

这一(yī)理论证明了量(liàng)子世(shì)界的(de)非定域性和不(bù)确定性。如今，量(liàng)子世(shì)界的(de)不(bù)确定性已成为现代物理学的(de)主流认知，尽管仍有一(yī)些学者对此持有保留意见，认为量(liàng)子世(shì)界背后可能隐藏着尚未发现的(de)隐变量(liàng)。

薛定谔的(de)貓(māo)實(shí)騐(yàn)不(bù)仅是物理学的(de)一(yī)大难题，也引发了关于生命和死亡的(de)哲学思考。它推(tuī)动了量(liàng)子力学的(de)深入研究，促使科学家探索微觀(guān)世(shì)界的(de)奥秘，对于现代物理学的(de)发展具有重要意义。