启科Q课堂：薛定谔的猫怎么“撸”？

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提起四大神兽，很容易让人想起中国古代神话中的“左青龙，右白虎、上朱雀、下玄武”，而物理学中也有四大神兽，分别是芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖和薛定谔的猫，这四大神兽分属微积分、经典力学、热力学第二定律、量子力学四大“门派”，并拥有独家绝技——芝诺的乌龟能缩地成寸，拉普拉斯兽可善推演、能知万物，麦克斯韦妖能逆转时空，薛定谔的猫能超越生死。

今天启科量子Q课堂要讲的就是量子力学门派那只，让人“撸”不动（懂）的薛定谔的猫。

薛定谔是奥地利物理学家，也是量子力学的奠基人之一。他在1926年提出了薛定谔方程，用来描述量子态的波函数随着时间的演化，并在1933年获得诺贝尔物理学奖。

薛定谔虽然创立了薛定谔方程，却非常不满意正统的哥本哈根诠释对波函数及叠加态的几率解释。于是，薛定谔便设计了一个思想实验，即薛定谔的猫，他把量子力学中的反直观效果转嫁到日常生活中的事物上来，得出一个荒谬的结论来嘲笑对手。

实验是这样的：

把一只猫关一个封闭的箱子里面，同时在箱子里还放有一种放射性原子核、一个盛有毒气的玻璃瓶以及一套触发装置，设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。

如果发生衰变，它将会发射出一个粒子，而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置，击碎玻璃瓶，最终释放出毒气将猫毒死。

如果没有衰变，那么毒气不会扩散，猫就活得好好的。

在整个过程中，箱子都是关闭的，猫是死是活你并不知道，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，这只猫就不再处于叠加态，它从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。

薛定谔认为，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。玻尔认为，只有测量之后看到的才是真实存在的，测量之前的量子世界是虚拟的、不真实的，正是测量决定了薛定谔猫是死还是活的命运。

霍金曾表示：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就想跑去拿枪，干脆一枪把猫打死！”

在我们的日常生活中，一只猫，要么生，要么死，怎么可能会既死又活？这个听起来似乎荒谬的物理理想实验，却描述了微观世界的真实现象。在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在，以及被测量时叠加态的坍缩。通过薛定谔的猫，人们认识到微观现象与宏观之不同，微观叠加态的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。

1957年，科学家埃弗雷特提出了著名的“多世界理论”，给这只猫找了个“归宿”。

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，在A世界中，猫活着，而B世界中，猫死去。

时至今日，对于薛定谔的猫，物理学界一直争论不休。薛定谔的猫至今仍是一个举世皆知却神秘莫测的“顶流明星”，引无数学者竞折腰。（文中图片来自于网络，如有版权问题请联系删除）