薛定谔的猫

量子力学思维实验
薛定谔的猫(Schrödinger's Cat),是奥地利物理学家薛定谔(Schrodinger)提出的一个思想实验。实验将一只猫与装有毒气的瓶子关在一起,同时在盒子内设置一个由放射性物质控制的机关,机关连接着一个锤子,当机关被触发时锤子会打碎装有毒气的瓶子。放射性物质有几率发生衰变,如果放射性物质发生衰变,会触发机关打碎瓶子,放出毒气,猫会死;如果放射性物质不发生衰变,猫就存活。这个实验的核心在于:外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果;按照量子力学的解释,在没有打开盒子之前,不能说猫是死的也不能说猫是活的,猫的死活一直保持在这种不确定的状态下,即:猫既生又死,处于一种生与死的叠加态,[3]但在宏观经验上,猫的死活是一个确定的状态,不存在既生又死的猫,这是一个悖论[4]
20 世纪初,量子力学对微观现象的解释逻辑已经能够自洽,但量子力学的前提即关于不确定性和测量作用的假设,仍引起了当时许多物理学家包括爱因斯坦(Einstein)与薛定谔的质疑,薛定谔在与爱因斯坦的通信中,提出了这个思想性实验,以“薛定谔猫”的悖论性质疑哥本哈根学派的量子力学解释,由此而掀起一场载入史册的科学争论,使得的针对量子理论的各种争论开始出现,不少量子力学效应如量子隧穿量子纠缠等在宏观尺度的推广也会导致类似薛定谔猫的悖论,通过这些争论,哥本哈根学派的量子力学的理论解释越来越完善,开始被广为接受。[5]

起源与提出历史

学者们希望量子力学具有宏观与微观的普适性。1925到1935年间,以薛定谔爱因斯坦为代表的传统经典观点一直与以玻尔(Bohr)、海森堡(Heisenberg)和玻恩(Born)为代表的哥本哈根学派(Copenhagen School)进行论战。[6][7]