薛定谔的猫 (2016) - 豆瓣电影
薛定谔的猫（Schr"odinger&#;s Cat）。这个思想实验是量子力学中最著名、也最常被误解的概念之一。
首先，请记住一个关键点：薛定谔提出这个实验并不是为了说明量子力学很有趣，而是为了讽刺和批判当时量子力学（哥本哈根诠释）的荒谬性。 他认为，如果把量子理论套用到宏观世界，会得出一个非常可笑的结论。
一、思想实验是什么？
薛定谔在年设计了这样一个思想实验：
1. 准备一个盒子，内部完全隔离，不受外界观测影响。
2. 在盒子里放入：
· 一只猫。
· 一个极其微量的放射性原子（例如，在一小时内，该原子有%的概率发生衰变，也有%的概率不衰变）。
· 一个盖格计数器（用于探测原子是否衰变）。
· 一个锤子。
· 一瓶氰化物毒气。
3. 设计一个残酷的机制：
· 如果原子发生衰变，盖格计数器会探测到，然后触发锤子砸碎毒气瓶，猫被毒死。
· 如果原子没有衰变，则什么也不会发生，猫安然无恙。
4. 关键问题：在我们打开盒子观察之前，盒子里的猫是处于什么状态？
二、量子力学的“荒谬”推论
根据量子力学的哥本哈根诠释（当时的主流观点）：
· 微观粒子（如那个放射性原子）可以处于叠加态（Superposition），即“既衰变又未衰变”的状态。
· 这种叠加态只有在被观测（测量） 的一瞬间，才会“坍缩”到一个确定的状态（要么衰变，要么未衰变）。
现在，将这套逻辑应用到整个系统：
· 既然原子的状态是“衰变”和“未衰变”的叠加态，那么整个系统的命运也与之关联。
· 因此，在打开盒子之前，猫的命运也应该是原子状态的叠加。
· 结论就是：猫处于一种“既死又活”的叠加态之中。
这显然违背了所有常识！我们都知道一只猫不可能同时是死的又是活的。
三、薛定谔的真正意图：讽刺与批判
薛定谔用这个极端的例子来指出哥本哈根诠释的问题：
“看吧，如果你们把那套量子理论生搬硬套到宏观世界，就会得到‘既死又活的猫’这种荒谬绝伦的结论。这说明你们的理论（认为波函数只有在观测时才坍缩）是不完备的，或者至少不能直接这样推广。”
他旨在强调一个问题：从微观的量子叠加到宏观的确定现实，这个界限在哪里？ “观测”究竟是如何以及何时导致波函数坍缩的？
四、现代的理解与解答
如今，物理学家们并不认为真的存在一只既死又活的猫。薛定谔的猫作为一个思想实验，极大地推动了人们对量子力学 foundations 的思考。现代主要有以下几种解释：
1. 量子退相干（Quantum Decoherence） - 最主流的物理解释
· 猫不可能处于叠加态，因为它无法与外部环境完全隔离。
· 即使盒子是密封的，猫本身也是一个由数十亿粒子组成的巨大复杂系统，它会不断地与盒内的空气、容器壁等发生相互作用。
· 这种相互作用会极其迅速地破坏“死”和“活”状态之间的量子相干性（这个过程就叫退相干），使猫在极短的时间内（快到你无法察觉）就变成要么是死的、要么是活的经典状态。
· 所以，猫在你看之前早就已经是死或活了，并不是因为你看了才决定它的生死。 退相干解释了“量子行为”为何在宏观世界中消失。
2. 多世界诠释（Many-Worlds Interpretation）
· 这个诠释认为，波函数从未坍缩。
· 当原子处于叠加态时，宇宙就“分裂”了：在一个宇宙中，原子衰变，猫死了；在另一个宇宙中，原子未衰变，猫活着。
· 两个世界同时存在，只是你打开盒子时，你“体验”到了其中一个世界的结果。不存在既死又活的猫，而是存在两只猫，它们分别在两个平行的世界里，一死一活。
3. 哥本哈根诠释（传统解释）
· 仍然有一些支持者，但需要定义“观测”的本质。通常认为，像猫这样大的物体本身就可以作为“观测者”，它不需要人来观察。一旦原子衰变（或不衰变）的信息被宏观仪器（盖格计数器）获取，坍缩就已经发生了，猫的状态就确定了。
总结与比喻
· 薛定谔的猫是什么？ 它是一个思想实验，旨在揭示量子力学传统解释中的逻辑困难。
· 它的核心悖论？ 将微观粒子的叠加态属性看似合理地推广到宏观物体（猫），会得出违背常识的结论（猫既死又活）。
· 它的贡献？ 它迫使物理学家更深入地思考测量问题、经典与量子的边界，从而催生了像退相干这样的重要理论。
· 今天的答案？ 基于量子退相干，科学界的共识是：猫永远不会处于既死又活的状态。由于它无法避免与环境相互作用，其量子效应会瞬间消失，从而表现为确定的经典状态。