“薛定谔的猫”想表达什么思想？真的存在“既死又活”的猫吗？

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薛定谔的猫，只是一个简单的思想实验，之前也做过很多次科普。之所以会多次科普薛定谔的猫，就是因为这绝不仅仅是一个简单的思想实验，如果你详细了解了薛定谔的猫在什么背景下诞生的，意味着对量子力学已经有了相当深入的了解。

具体背景是这样的。

爱因斯坦和玻尔两位物理学界大佬，都是量子力学的创始人之一。既然如此，按道理讲，爱因斯坦和玻尔不应该有什么冲突，毕竟两人都不会质疑量子力学。

不过在第五届和第六届索尔维大会上，爱因斯坦与玻尔之间出现了激烈的“冲突”，当然不是打架，而是辩论。

爱因斯坦质疑玻尔关于量子力学“不确定性”的诠释，说白了就是“哥本哈根诠释”，而玻尔是哥本哈根学派的代表人物之一。爱因斯坦坚决不承认量子力学中的“不确定性”和“叠加态”，认为背后一定存在未被发现的“隐变量”，只要找到“隐变量”，就可以用经典物理学解释量子力学的诡异现象。

不过玻尔坚持认为“不确定性”和“叠加态”就是量子世界的固有属性，这才有了两人的激烈辩论。

你可能会不解：这也没有薛定谔和薛定谔的猫什么事啊，说这些干嘛呢？

别着急，听我慢慢讲。

爱因斯坦与玻尔之间的辩论并没有最终结果，两人谁都没有说服对方。爱因斯坦并不服气，于是便联合波多尔斯基和罗森一起提出了著名的“EPR佯谬”，EPR分别是三人名字的首字母。

EPR佯谬到底什么意思呢？

它针对的其实还是哥本哈根诠释中的不确定性原理，通俗理解是这样的。

不确定性原理表明，我们不可能同时测量出微观粒子准确的位置和速度信息，位置越准确，速度就越不准确。而位置的不确定性与速度不确定性乘积必须不小于一个常数，这个常数虽然很小，但比零要大。

爱因斯坦等三人认为，如果把纠缠中的两个粒子A和B分开，相距很远。之后测量粒子A的位置，根据不确定性原理，位置确定了，速度自然就确定不了。但是可以测量B的速度，由于A和B处于纠缠态，根据动量守恒，就可以间接获取A的动量，自然也就知道A的速度了。

这不就相当于我们同时知道了粒子A的准确位置和速度信息了吗？果真如此的话，就与不确定性原理发生了矛盾。

再通俗点可以这样理解。有一副手套，分别被装在两个密封的箱子里，我们并不知道两个箱子里的手套哪个是左手套，哪个是右手套。现在把两个箱子放在相距一千光年远的两个地方，玻尔打开其中一个箱子发现是左手套，那么立刻就知道另一个箱子里是右手套，相当于玻尔瞬间获取了一千光年外的信息，远超了光速，这显然是不可能的。

该薛定谔登场了。

与爱因斯坦一样，薛定谔也是经典物理学派的坚定支持者，他对哥本哈根诠释中的不确定性原理也非常反感。

薛定谔这家伙确实聪明绝顶，是物理学天才，提出了著名的薛定谔方程，该方程在量子世界的地位就相当于牛顿定律在宏观世界的地位，描述的是微观粒子的运行规律。不过薛定谔无法解释公式中的“波函数”到底是什么意思，还有玻恩给出了解释，认为所谓的“波函数”其实就是概率波，玻恩也因为“概率波”诠释获得了诺贝尔物理学奖。

按说你薛定谔应该感谢玻恩才对，但玻恩也是哥本哈根学派的成员之一，他提出的概率波诠释本质上还是不确定性，薛定谔本人对此非常生气，他把EPR佯谬又定义为“量子纠缠”，这个名字在当时确实很不受欢迎，甚至会成为被戏谑的对象。

之后，薛定谔又提出了著名的薛定谔的猫这个思想实验，讽刺并质疑哥本哈根学派所谓的“叠加态”。不得不承认，薛定谔真的是天才，思维很具有跳跃性。

原本薛定谔只是想借助这个思想实验恶心哥本哈根学派，一开始也确实“恶心”到了，不过随着量子力学不断发展，这个思想实验到后来竟然成了推动量子力学发展的的某种动力，最起码成为了一个几乎众人皆知的科普知识。

实验过程就不详述了，简单讲就是，通过一个放射性元素的衰变与否，来控制开关，然后开关控制毒气瓶是否打开释放毒气。

按照量子力学中的“叠加态”，放射性元素一直处于“衰变与不衰变”的叠加态，最终猫自然也处于“生和死”的叠加态。而要想知道这只猫到底是死是活，只有通过观测，而在观测的一瞬间，猫的状态就发生了坍缩，从叠加态坍缩为“本征态”，也就是某一个确定状态，要么死，要么活。

很显然，这样的猫现实中是不存在的，薛定谔就是想用这个思想实验讽刺哥本哈根学派。

薛定谔设计的这个思想实验真的很高明。因为在爱因斯坦和玻尔大辩论的时候，玻尔总是会强调量子力学中的诡异现象，比如说不确定性和叠加态只会出现在量子世界，不会出现在宏观世界。

而薛定谔用一个简单的思想实验，成功地把微观世界的量子效应（放射性元素的叠加态）与宏观世界（那只猫）联系起来。对于这个思想实验，一时间连玻尔本人也有点懵，毕竟如果叠加态真的存在，那里理论上“既死又活”的猫也会存在，但现实中怎么可能存在这样的猫呢？

而如果叠加态不存在，不等于自己打自己脸吗？相当于玻尔和哥本哈根学派自己否定到了自己。

于是，随着薛定谔的猫这个思想实验不断发酵，最终这只猫也成了物理学界四大神兽之一，可谓家喻户晓，现实中很多人把自己家的猫就起名为“薛定谔”，可见这只猫有多出名了。

但物理学该如何解释薛定谔的猫这个思想实验呢？衍生了很多假说。

比如说多世界假说，这个假说确实让人感觉很疯狂。认为在我们观测的一瞬间，世界就发生了分裂，分裂为两个世界，其中一个世界里的猫是活的，另一个世界里的猫是死的，如果我们世界里的猫是活的，不代表死猫就不存在，只是出现在了另一个世界。

更深层的意思是，由于我们日常生活中每时每刻都在观测，意味着我们的世界每时每刻都在发生分裂，你的任何一次选择，任何一次决定都会分裂成两个世界。你在做出一个选择的同时，自然会放弃其他选择，但并不是说其他选择没有出现，只是出现在了其他世界。

打个不恰当的比方，有两个女孩你都很喜欢，你都不想放弃，但现实中你不得不做出选择，只能选其中的一个女孩，放弃另一个女孩。但其实在你选择的时候，就会分裂成两个世界，你在另一个世界选择的是另一个女孩。

可以看出，多世界假说太疯狂了，也很难通过实验去验证，所以至今也不被大众接受。

还有就是“退相干”诠释，也是目前相对最可靠的诠释。所谓“退相干”，说白了就是“不再具有相干性”，也就是说“不再具有量子力学中的纠缠，叠加态和不确定性”。

退相干理论认为，薛定谔的猫这个思想实验其实是没有意义的，因为在实验甚至还没开始时，放射性元素的叠加态就已经发生了“退相干”，不再具备“叠加态”。为什么？

因为放射性元素不可避免地会与周围环境发生相互作用，就相当于是“观测”。密封的箱子不可能是绝对的真空，即便假设是绝对的真空，箱子里面仍旧有开关，毒气瓶，当然还有猫本身。由于任何形式的观测都会导致叠加态发生坍缩，成为本征态，因此猫也可以是观测者。

也就是说，在哥本哈根学派眼里，叠加态确实是存在的，是量子世界的固有属性，只不过这种叠加态很难表现在宏观世界里。

而随着上世纪60年代贝尔不等式的问世，也让爱因斯坦与哥本哈根学派之间的争论暂时告一段落，结果就是爱因斯坦错了，哥本哈根学派笑到了最后。

贝尔不等式是从爱因斯坦的“隐变量理论”推导出来的一个属性，这里就不具体展开了，简单讲就是，如果隐变量存在，那么量子纠缠的结果应满足一定的统计规律，即贝尔不等式。

也就是说，如果贝尔不等式成立，那么隐变量就存在，爱因斯坦对了。如果贝尔不等式不成立，那么隐变量就不存在，玻尔为首的哥本哈根学派就对了。

而实验证明，贝尔不等式确实不成立，因此哥本哈根学派笑对了，这也是为什么不确定性原理会被如今主流科学界认可。

而很多实验也确实表明量子纠缠现象的确存在，比如说我国的墨子号量子卫星，早在2016年就实现了两个纠缠光子被分发到相距1200公里远处，仍保持纠缠态。

完！

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