20世紀(jì)最大的科學(xué)成就，應(yīng)該說除了相對論，就是量子力學(xué)。相對而言，相對論可謂仰望天空，與人們的關(guān)系并不那么直接，而量子力學(xué)的應(yīng)用，則直接改變了我們的生活，從激光、電子顯微鏡、原子鐘，到核磁共振的醫(yī)學(xué)圖像顯示裝置，都運(yùn)用了量子力學(xué)的原理和效應(yīng)。特別是對半導(dǎo)體的研究導(dǎo)致了二極管和三極管的發(fā)明，更為現(xiàn)代電子工業(yè)鋪平了道路。
這樣說吧，如果沒有量子力學(xué)的應(yīng)用，手機(jī)、電腦和互聯(lián)網(wǎng)都將不復(fù)存在，我也不可能敲打鍵盤寫文章。
而在量子力學(xué)的科普中，最著名的恐怕就是“薛定諤的貓”（英語：Schrdinger's Cat），這是奧地利物理學(xué)家埃爾溫薛定諤于1935年提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，目的是用這一思想實(shí)驗(yàn)來討論“EPR佯謬”的。而“EPR佯謬”是以愛因斯坦為首的三個(gè)物理學(xué)家，針對量子力學(xué)的哥本哈根詮釋，質(zhì)疑量子力學(xué)的不完備性的。
那年的8月8日，愛因斯坦在寫給薛定諤的信件中，提出了一個(gè)“粗略宏觀案例”：一桶不穩(wěn)定的火藥，在經(jīng)過一段時(shí)間后，這桶火藥會(huì)處于爆炸與不爆炸的疊加狀態(tài)。
為了進(jìn)一步說明這個(gè)現(xiàn)象，薛定諤在回信中，將疊加態(tài)轉(zhuǎn)移至大尺度系統(tǒng)上，提出了后來著名的“薛定諤的貓”的思想實(shí)驗(yàn)。
薛定諤的貓之所以會(huì)讓許多人產(chǎn)生困惑，是因?yàn)檫@只貓一方面跟高深莫測的量子力學(xué)關(guān)聯(lián)在一起，另一方面又跟一個(gè)看似非常平常的日常生活的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系在一起。如果這是一個(gè)非常專業(yè)并且涉及到了眾多我們壓根就聽不懂的儀器理論的實(shí)驗(yàn)，那就簡單了，我們直接說看不懂，那也不會(huì)困惑；如果是一個(gè)普通假設(shè)了這樣一只貓，我們會(huì)直接說他沒事找事吃飽了撐著瞎想，那樣也沒有困惑了。然后它并不是，所以他出名了，我們困惑了。
薛定諤的貓這個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然有什么箱子、貓、原子、手槍、毒藥、機(jī)關(guān)啥啥啥的，但是它的本質(zhì)就是一句話：在一個(gè)密封的箱子里有一只貓和一個(gè)原子核，這個(gè)原子核如果發(fā)生了衰變那么貓就會(huì)死，如果原子核沒有發(fā)生衰變這只貓就是活的。因?yàn)樵雍耸欠癜l(fā)生衰變是一個(gè)真正的隨機(jī)事件，我們可以精確的知道原子核衰變到原來質(zhì)量一半的時(shí)候所需要的時(shí)間，也可以知道發(fā)生衰變的概率，但是我們無法精確的知道它將在什么時(shí)候衰變，所以在打開箱子的時(shí)候原子核是否發(fā)生了衰變，貓是否死亡我們只知道它的概率，只有在打開箱子的那一瞬間你才知道貓到底是死是活，那么箱子沒有打開之前的貓是死是活還是又死又活呢？
看到這里，我相信大家對這些文字應(yīng)該感到眼熟，但是困惑卻一點(diǎn)也沒有減少。這些文字連起來都看得懂，但是就是看不出這里面奇妙在哪里，我甚至覺得你們的結(jié)論太牽強(qiáng)，但是全世界的物理學(xué)權(quán)威都這么說我也只有認(rèn)了。更加嚴(yán)重的是，很多人慢慢的將薛定諤的貓和平常生活里的宏觀概率事件等價(jià)了，在他們眼里，薛定諤的貓這個(gè)實(shí)驗(yàn)和拋一枚硬幣，正面就殺了貓反面放了貓沒什么不一樣；跟我昨天聽了天氣預(yù)報(bào)說明天可能要下雨，但是是否下雨只有等我明天真正出去才能知道也沒啥不一樣；跟我買了雙色球有可能中獎(jiǎng)，但是是否中獎(jiǎng)只有等我開獎(jiǎng)的那一刻才知道沒啥不一樣等等等等……
如果是這樣想的那你就大錯(cuò)特錯(cuò)了，這種理解下的薛定諤的貓沒有任何價(jià)值，并且還會(huì)對量子力學(xué)造成巨大的誤解。薛定諤的貓跟雙色球等宏觀概率事件一個(gè)本質(zhì)的不一樣，這個(gè)本質(zhì)就是——隨機(jī)。
我十分強(qiáng)調(diào)這個(gè)隨機(jī)，是因?yàn)槠匠Ｎ覀兩钪杏龅降哪切┧^的隨機(jī)事件概率事件都不是真正的隨機(jī)，不管是拋硬幣、雙色球還是明天的天氣預(yù)報(bào)，他們只是看起來是隨機(jī)的。比如拋硬幣，看起來正面反面朝上都是50%的概率，看起來我們需要等到硬幣落地停下來的時(shí)候才能知道真正的結(jié)果，其實(shí)不然，硬幣在拋出的那一瞬間它最終的結(jié)果朝向就是決定了的，如果你的測量手段足夠精確，在硬幣拋出的那一瞬間精確的測量硬幣的速度角度力度等各種因素你就能精確的算出硬幣的運(yùn)動(dòng)軌跡，精確的判斷最終是正面還是反面朝上。天氣預(yù)報(bào)雙色球啥的也是一樣，我們現(xiàn)在無法精確的預(yù)測出明天的天氣并不是因?yàn)樘鞖膺@個(gè)事無法預(yù)測，只是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)手段還沒有發(fā)達(dá)到能夠那么精確的對他做預(yù)測。
但是，但是但是，下面就是問題的關(guān)鍵了：在薛定諤的貓這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，這只貓沒有什么特殊的地方，它就是一只普通的貓，它問題的關(guān)鍵在那個(gè)可能衰變的原子核上。量子力學(xué)告訴我們：微觀粒子的行為是真正隨機(jī)的，這個(gè)隨機(jī)并不是說我的技術(shù)手段不夠高明科技不夠先進(jìn)無法預(yù)測它未來的狀態(tài)，而是他的狀態(tài)本來就是隨機(jī)的，本來就是無法預(yù)測的。比如那個(gè)原子核，你的科技水平再發(fā)達(dá)，測量手段再精確，你也只能得到它下一秒可能衰變的概率，而無法確切的知道它下一秒是否會(huì)衰變。這就是量子力學(xué)里最奇妙的事情之一，確實(shí)不符合日常生活的常理，但是卻又是擺在眼前讓你不得不相信的事實(shí)。
在平常的宏觀生活里，我們相信一切都是可以預(yù)測和計(jì)算的，只要測量足夠的精確，我們相信一只貓要么是死的要么是活的；在量子物理的世界里，科學(xué)家們也已經(jīng)習(xí)慣了那些怪異的微觀粒子的特性，但是這些微觀粒子畢竟是處在微觀世界了，它的特性再奇妙也不影響宏觀的世界。這就像在我們的神話里有人界和鬼界，兩個(gè)世界的人生活方式完全不一樣，但兩個(gè)世界相互沒什么影響，所以相安無事。薛定諤的貓最奇妙的地方就在于通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)將微觀世界的原子核和宏觀世界的貓緊密的聯(lián)系在了一起，微觀世界里特性奇妙不可捉摸的原子核通過一些毒藥手槍機(jī)關(guān)什么的居然可以決定宏觀世界里一只貓的生死，這就是大事了。這就好比鬼界里發(fā)生了什么事情會(huì)直接影響人間的狀態(tài)，在各種神話或者修仙小說里這都是要出大事的節(jié)奏。
所以，要解決對薛定諤的貓理解上的困惑，要真正搞清楚這個(gè)實(shí)驗(yàn)在表達(dá)什么問題，核心就是要抓住這兩點(diǎn)：原子核的衰變是完全隨機(jī)的事件，完全不同于我們?nèi)粘＠斫獾膾佊矌趴刺鞖獾入S機(jī)事件；原子核是微觀世界，貓是宏觀世界，薛定諤的貓這個(gè)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)行將兩個(gè)世界聯(lián)系在了一起，讓你從此無法單獨(dú)的再去看這兩個(gè)世界。
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