物理学四大神兽 | 薛定谔的猫

量子力学是研究微观世界的一门科学理论。世间万物都是由原子，电子等基本粒子构成。而区别于具体的实在粒子，量子本质上只是一种物理概念。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。

量子态的叠加与坍缩

量子力学揭示了一个极其怪异的微观世界，而这些怪异现象在宏观世界是不可能存在的。我们的人体就是个宏观物体，但是组成宏观物体的却是无数个微观粒子。其中最神奇的是量子叠加原理。简单地说，一个微观粒子可以同时处于两种状态。它既是A状态，也是B状态。只要不去观测它，它永远都处于两种叠加状态。而一旦观测到它处于哪种状态，此时的叠加态就瞬间坍缩。这明显违背宏观世界的常识。

1935年，薛定谔为了让普通人也明白量子世界的反常识现象，提出了有关猫生死叠加的著名思想实验。“薛定谔的猫” 是这样描述的：在一个密闭的黑盒子里面有一只猫，以及少量放射性物质。这些放射性物质有50%的几率会发生衰变并释放出毒气杀死猫，同样也有50%的几率不发生衰变而使得猫可以活下来。外部观测者只有打开盒子才能知道里面的猫是处于存活还是死亡状态。当盒子处于封闭状态时，猫将处于既死又活的叠加态。

薛定谔的猫是将量子叠加态扩展到宏观世界的一种阐释，帮助人们理解量子世界的不可思议性。

量子力学告诉我们，微观粒子是可以同时处于两种状态。以光子为例，光子在不被观测时，具有波粒二象性。所以光子在不被观测时，既具有波动性也具有粒子性。只有当我们观测它时，它才会瞬间坍缩，立马确定成一面性。

恐怖的双缝干涉实验

1801年，英国物理学家托马斯 · 杨进行了有名的双缝干涉实验，他让一束点光源的光通过一个双缝，然后在双缝后面的光屏上面观察到了干涉条纹。这是由于光具有波动性，光通过双缝到达显示屏上时由于走过的路程不同，从而产生相位的相长或相消。因此产生了明暗相间的干涉条纹。

后期，科学家们针对该实验，作出许多猜想：粒子的波动性是许多粒子的集体行为还是单个粒子的本征行为？如果在做电子的双缝干涉实验时，可以有效控制电子流量，让电子一个一个通过双缝，一个一个打到屏幕上，还会出现波的干涉条纹吗？

1974年，意大利物理学家皮耶尔弗兰科 · 德蒙蒂斯等人成功进行了单电子双缝干涉实验。像量子理论中预言的那样，他们仍然观测到了单电子的干涉条纹。

于是有科学家想知道为什么一个个电子发射也会有波的现象，就将高速摄像机对准双缝来记录粒子的运动情况。但得到的结果是：粒子互不干涉地运动，穿过双缝落到屏幕上的只有两道条纹，干涉现象消失了。而将摄像机拿掉时，干涉条纹居然又重新出现了。

也就是说，当不被观测时，电子表现出了波动性，而一旦对它进行观测时，电子却表现出了粒子性。

维格纳认为，是意识作用于外部世界，使波函数坍缩。无论猫是死是活，只要一有人的意识参与，就变成要么是死，要么是活，就不再是模糊状态。同样，人的观测意识介入，使得电子的波函数瞬间坍缩，表现出来实实在在的粒子性。意识可以改变客观世界，使不确定状态变成确定的状态。

如此说来，便是意识决定物质，世界并不是客观存在的？我们所看到的世界其实是我们所希望看到的世界，当我们一转身，不去看这个世界，这个世界表现出的却是一个我们完全陌生的世界？

微观粒子既然都是处于叠加态，那么它们是不是就不确定了。而我们人体就是由无数个这样的微观粒子构成，那么我们的人体是不是也不具有确定性。只有当我们观测自己时，自己才变得确定吗？难道正是我们用意识感知世界，世界才变得真实而确定吗？不用意识去观测头上的月亮，月亮就不存在了吗？

当然，这个猜测我们肯定难以接受。总所周知，世界上本不存在既生又死的情况，这种状态最多只能存在于人的主观想象中，而这种想象也根本不可能影响到客观世界。观测者第一眼改变只能是观念性的东西，所坍缩的也只是“猫既生又死”的这个观念，而根本没有可能改变或决定猫本身的生存状态。

至于单电子双缝实验，给出的有关意识的说法本就是基于主观的角度进行解释的。因而之后说它会影响客观事实是行不通的。要相信客观事物是始终存在的，也许只是目前未发现确凿的科学依据。人类探究科学之路仍旧相当漫长。