薛定谔的猫理论，薛定谔的猫有什么现实意义

我相信很多人对薛定谔猫理论的了解来自美剧《生活大爆炸》。在这部剧中，佩妮咨询谢尔顿是否想和伦纳德约会，谢尔顿在回答她的问题时引用了这个理论。但是佩妮显然看起来很困惑。

这个理论是在理想状态下对量子理论的一个实验。科学家薛定谔把一只猫放在一个不透明不透气的盒子里，盒子里有一个理想的装置，由一个充满有毒气体的玻璃瓶和一个放射性原子核组成。一个小时内，原子核有50%的几率发生核衰变。一旦腐烂，气瓶就会被打开，猫就会死去。但是如果你不打开盒子，你就不知道猫是死是活。所以在打开盒子之前，猫可能已经死了，也可能还活着。

我想引用谢耳朵的这个理论。我想我是想告诉佩妮，如果我不努力和莱纳德在一起，我就不知道他们是否合适。

但是这个理论的真正意义是什么呢？先说薛定谔和量子力学。

薛定谔(E.Schrodinger，1887—1961)是奥地利著名物理学家，量子力学的创始人之一。他在1933年获得了诺贝尔物理学奖。薛定谔的猫是他在1935年提出的一个关于量子力学的悖论。多年来，许多物理学家绞尽脑汁解决这个悖论。直到最近，经过一系列微妙的实验，这个问题才逐渐成型。2000年7月，《自然》杂志报道了最新的实验结果。

量子力学是关于电子、原子等微观粒子的理论。它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观世界有很大不同。原子的大小是10的-15次方米，原子核的大小是10的-18次方米。我们平时能看到的一切，哪怕是最小(最短)的东西，都包含着成千上万的东西。而是数十亿个原子或分子。

薛定谔的猫是描述量子力学叠加态的假设。

叠加态意味着一个粒子可能同时处于两种不同的状态。在宏观世界里，这是不可能的。比如一个人不可能同时在家和在外。但是在量子世界里，一个电子可能在这个电子云的任何地方。比如一个人在家哪里，不确定。你看他，他可能在任何地方——客厅、厨房、餐厅、卧室或书房；在你见到他之前，他无处不在。

这个定律显然很难理解，有些科学家甚至拒绝承认某些定律的真实性，比如著名科学家爱因斯坦。所以薛定谔的虚拟实验更像是“一只猫同时处于生死两种状态”的比喻来解释这种叠加态(两种不同性质同时存在)。它是对一种现象的描述，而不是一种理论或原则。

这个理论听起来有点像中国的“生在哪里，死在哪里”的诡辩。但这是一个宏表达式。量子力学是关于微观世界的物理学，它的原理可能和我们熟悉的物理学完全不同。

需要注意的是，在这个实验中，当盒子关闭时，我可以看到我还没有观察到它。这个开箱的动作，从宏观的角度来看可能只是“一瞥”，什么都不会改变。从微观的角度来说，就是去衡量它，相当于从外部干预了它的状态，它的状态被改变了。

从这个理论可以看出，除非观察，否则任何事物的状态都是不确定的。也就是谢尔顿把这个理论的初衷告诉了佩妮。爱因斯坦认为，量子力学只是对原子和亚原子粒子行为的合理描述，是一种现象学理论，它本身并不是终极真理。

薛定谔的猫实验结论是什么？

薛定谔的猫不是真正的实验，所以任何事情都没有科学证明。薛定谔的猫甚至不是任何科学理论的一部分。薛定谔的猫只是一个教学工具。薛定谔用这个教学工具来解释一些人是如何曲解量子理论的。薛定谔用猫构造了他的假想实验，以证明对量子理论的简单曲解会导致与现实世界不符的荒谬结果。

不幸的是，今天的许多科普人士已经接受了薛定谔的猫的荒谬，并声称这是世界真正的运行方式。在量子理论中，量子粒子可以同时存在于态的叠加中，在与其他粒子相互作用时坍缩到单一态。

当时有科学家认为量子理论在发展(20世纪30年代)。他们从科学转向哲学，指出量子粒子只会坍缩到有意识观察者眼中的状态。薛定谔认为这个概念是荒谬的，并设计了他的思想实验来阐明这种说法荒谬却合乎逻辑的结果。

在薛定谔的假想实验中，你把一只猫放在一个装有少量放射性物质的盒子里。当放射性物质衰变时，它会触发盖革计数器，导致毒物释放或爆炸，杀死猫。现在，放射性物质的衰变受量子力学定律支配。这意味着原子开始处于“即将衰变”和“不会衰变”的组合状态。

如果我们将观察者驱动的思想应用于这种情况，没有有意识的观察者(一切都在一个密封的盒子里)，所以整个系统将仍然是两种可能性的组合。猫同时死了，还活着。因为同时死亡和活着的猫的存在是荒谬的，在现实世界中不会发生，所以这个思想实验表明波函数的坍缩不仅仅是由有意识的观察者驱动的。

爱因斯坦对观察者驱动的想法也有同样的问题，并祝贺薛定谔的巧妙说明。他说，“这个解释被你的放射性原子+盖革计数器+放大器+火药+盒子里的猫最完美地驳倒了。在一个盒子里，系统的波函数既包含活着的猫，也包含被炸成碎片的猫。猫的状态是不是只有物理学家在某个时间调查情况时才产生的？”

从那以后，有充分的证据表明，波函数的坍缩不仅仅取决于有意识的观察者。事实上，量子粒子的每一次相互作用都会使其状态坍缩。仔细分析表明，薛定谔的猫的“实验”在现实世界中会起到以下作用:

一旦放射性原子与盖革计数器相互作用，它将从非衰变状态坍缩到确定状态。肯定会触发盖革计数器，肯定会把猫弄死。或者永远不会触发盖革计数器，猫一定还活着。但这两种情况都不会发生。

总之，量子态的坍缩不仅仅是由有意识的观察者推动的。《薛定谔的猫》只是一个教学工具，旨在通过将观察者驱动的概念还原到荒谬，让这个事实更加明显。不幸的是，今天许多科普作家继续传播这样一种误解，即量子态(以及现实本身)是由有意识的观察者决定的。

他们以这种虚假的陈述为跳板，用一种非物质的、不科学的方式来讨论现实、意识乃至东方神秘主义的本质。对他们来说，“薛定谔的猫”并不意味着他们的主张是错的，而是证明了这个世界有他们宣称的那么荒谬。这些作者要么是误解了薛定谔的猫，要么是故意扭曲它来卖书。