經典?解讀│我們一起喵喵喵，來了解一下薛定諤的貓？

最新 08-11

1.薛定諤的貓也許是科學史上最著名的一隻貓。儘管如此有名，很多人卻並不清楚這個實驗究竟說明了什麼。

簡單來說，它講了一隻貓同時既是死了又仍活著的遭遇。

這聽起來很像某種文學性很強的比喻，或像神話中的故事，不應該出現在嚴肅的科學世界中。

但這是發生在量子力學領域的微觀世界的故事，或許在那個世界中，神話和現實並沒有如此界限清晰的分別。

2.要理解薛定諤的貓，我們先要來了解一個量子的概念，叫做疊加態。

如果量子粒子的狀態有兩種可能的數值，它的狀態並不是其中的某一個數值，而是二者的疊加態，即處於某種狀態的概率的集合。直到進行測量，它才會坍縮成一個具體的數值。

這件事情僅僅發生在微觀物質世界中，在宏觀世界則不存在。擲硬幣也可能有兩種結果，但不屬於疊加態。因為在我們查看之前，硬幣的值已經確定了。而處於疊加態的量子粒子沒有確定的值，只有概率。

3.人們還是很難理解。直到1935年薛定諤提出了一個思想實驗。他的本意其實並不是想解釋粒子的疊加態，反而是想嘲諷這種理論。對他來說，哥本哈根解釋的那一套「波粒二象性」和「波函數坍縮」純屬一派胡言，他希望用這個實驗來證明哥本哈根解釋的荒謬性。但沒想到，這個悖論卻意外爆紅，成了量子力學的推廣者。

這個實驗很簡單，在一個密閉的盒子里放進一隻貓，裡面還有一把小錘，鎚子底下是一瓶毒藥，裡面有劇毒的氰化物。然後我們假設有這樣一種裝置，能用原子的衰變來觸發小錘，使之將毒藥瓶砸破，這樣釋放出來的毒氣就會把貓毒死。

那麼這個原子會不會衰變而觸發將貓毒死呢？對於宏觀世界來說，這個概率是確定的，當你啟動裝置時，貓要麼活著，要麼就死了。問題是，原子的衰變是多種狀態的疊加，這意味著啟動裝置後，貓將同時處於死與活的狀態。

但我們沒有辦法觀測到這種又死又活的狀態。因為按照量子的特性，一旦進行觀測，量子的疊加態就會被破壞，從而坍縮成一個確定的值。也就是說，一旦我們打開盒子查看結果，貓就只會處於一種狀態，要麼活著，要麼死了。但只要我們永遠不去打開這個盒子，這隻可愛的小貓咪就一直處於一種生死疊加的狀態，我們也可以認為它不會死。

4.實驗到這裡便結束了，也許你還在疑惑？沒錯，這裡邊還有一些更令人想要探究的問題。比如為什麼一旦進行觀測量子就會坍縮呢？事實是，我們也不知道，量子的世界太深奧了。但你可以去看一看這些理論是如何發現的。這裡相關的知識有「哥本哈根解釋」，有「海森堡不確定性原理」，有德布羅意提出的光的「波粒二象性」，還有著名的量子雙縫實驗——這是一個真正的實驗，實驗結果也揭示了只要一旦進行觀測（就算測量的同時並沒有人在儀器後邊觀察），波函數就會坍縮。