作业|薛定谔的猫

今天，向大家介绍近代物理学史上一只非常出名的猫——薛定谔的猫。从它出现的那一刻起，它的生死问题就一直牵动着许多物理学家的心。许多近代物理学家穷其一生都一直在探索一个问题：薛定谔的这一只猫到底是活的、还是死的？

其实，准确的讲，薛定谔的猫是一个非常著名的物理学假想实验，由物理学家薛定谔提出。

在一个完全看不到里面情况的封闭箱子里住着一只倒霉的猫，这只猫正面临着它的猫生中一个非常艰难的时刻：在它面前有一支装满危险毒气的瓶子，瓶子的上方是一把随时可能落下的锤子。锤子由电子开关控制，而电子开关由一种放射性物质控制。如果这种放射性物质处于衰变周期，它会释放出一种微小的粒子，电子开关被打开，锤子落下瓶子被打碎，可怜的猫就得去上帝那里报道；如果这种放射性物质没有处于衰变周期，没有微小颗粒被释放，它就能活着，直到哪位好心人把它从万恶的薛定谔手里救出去。

薛定谔的猫实验

看到这里，有些同学可能会想：这个实验有什么特殊的，不就是猫活着或者猫死了两种结果吗？就这么一个实验还能让那么多物理学家一辈子都没想明白？

不，同学们，这个实验可没那么简单。在解释这个实验之前，让我们先了解这个实验的产生背景。

上个世纪，量子力学经历了初期的萌芽阶段后，进入到蓬勃发展的成长阶段。这个期间，很多伟大的物理学家，像是爱因斯坦、波尔、海森堡、薛定谔等，纷纷提出各自的理论假说，为量子力学这座高楼大厦不断地添砖加瓦。

很快，量子力学走到了它历史上的一个分水岭。以玻儿、海森堡为代表的物理学家们提出一个即使在近100年后的今天也非常惊世骇俗的论点：组成我们这个世界的微小颗粒（如分子、原子）的本质是随机性，因果性是不存在的。比方说，当我们“看到”一个分子出现在位置A，完全没有任何原因导致它出现在这里。因为它出现在这里，所以它就该在这里。

而这个结论的得出，则是基于玻儿等人的一个研究结果。

经过长期的研究分析，玻儿等人发现细微粒子，比如电子，在一些实验中它表现出波的特性，而在另外一些实验中又表现出粒子的特性。那么电子的本质到底是波还是粒子呢？波尔他们认为越过观察手段直接谈论电子是波还是粒子就是耍流氓。波尔们的结论是：如果你用观测方式A去观察电子，电子就是波；你用观测手段B去观察电子，电子就是粒子。

需要注意的是，我这里的用词是“是”，而不是“呈现”。这里的意思是，我们的观测手段会导致电子变成波状态或者变成粒子状态。那在我们观测之前电子是什么状态？它是一团混沌，是各种可能性的叠加状态。它是光，它是电，它在左，它在右，它是唯一的神话……

因为我们的“观测”会影响到细小微粒的状态，导致不可预知的变化，所以玻儿他们认为微观粒子的世界不存在严格意义的“因果性”，而只有“随机性”。

是不是感觉很乱？觉得简直就不是在谈论物理学，而是在谈论神学。“观测”决定物质形态，这不就是说“意识”决定物质了吗？

薛定谔也一样被玻儿他们的这个理论惊到了。于是他提出了这个著名的“薛定谔的猫”实验，决定来恶心一下这群让自己感觉三观被颠覆的家伙们。

玻儿们觉得一个细微粒子在被观测前是各种状态的叠加是吧？OK,，那我就在试验中放入放射性物质，它何时会衰变完全是概率性的。按照玻儿们的理论，只要没被观测，此时的放射性物质就应该处于衰变/不衰变的叠加状态，直到被观测它才会随机选择一种状态出现。

那么此时的猫是什么状态呢？按照我们正常的想法，猫自然只有活着或者死了两个状态。但是由于放射性物质此时处于衰变/不衰变的叠加状态，按照推论，此时的猫只能处于活着/死了的叠加状态，直到我们观测箱子里的情况，猫才会真正死或者真正活。

怎么样？看到这里是不是有一种毛骨悚然的感觉？稍微有一些常识的人都无法接受一个生物在生活中会处在这样一个状态。当时看到这个实验的玻儿们也是同样的想法，以至于相当长一段时间内，他们对这个问题都一筹莫展。

今天面对“薛定谔的猫”这个问题，一些物理学家尝试从其他理论方向去解释这个现象（如平行宇宙论），也有一些物理实验证明了或者还真的存在“薛定谔的猫”这种现象。至于事实的真相到底是什么，还需要我们不断地研究探索，去揭开量子力学背后神秘的面纱。