“遇事不决 ， 量子力学” ， 这句话作为一个梗广为流传 。其实这句话中的量子力学就与我们今天要讲这一只富有传奇色彩的猫有关 。
薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔于1935年提出的一个思想实验 ， 是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界 ， 试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题 。
实验过程如下：
把一只猫放进一个封闭不透明的箱子中 ， 箱子里面放上一个放射性原子（衰变概率为50%） ， 一个粒子探测装置 ， 一瓶剧毒物质 ， 一把锤子 。如果放射性物质发生衰变 ， 粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子 ， 然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子 ， 这样猫就必死无疑 ， 如果粒子不衰变 ， 猫就会活着 。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定 。
根据经典物理学 ， 在盒子里必将发生这两个结果之一 ， 而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果 。在量子的世界里 ， 当盒子处于关闭状态 ， 整个系统则一直保持不确定性的波态 ， 即猫生死叠加 。猫到底是死是活必须在盒子打开后 ， 外部观测者观测时 ， 物质以粒子形式表现后才能确定 。薛定谔提出此思想实验的初衷并不是要证明什么 ， 而是表达对波恩统计解释的不满 ， 并对哥本哈根诠释进行讽刺 ， 只不过无心插柳柳成荫 。薛定谔用猫实验将微观和宏观联系在了一起 ， 把量子行为拓展到了宏观世界 ， 以此求证观测介入时量子的存在形式 。但是 ， 此实验成功地使问题从讨论微观不确定原理变成了宏观不确定原理 ， 客观规律不以人的意志为转移 ， 猫既活又死违背了宏观世界的逻辑思维 。作为物理学四大神兽之一 ， 薛定谔的猫的诞生备受争议 ， 也是目前唯一幸存的一只神兽 。随着量子物理学的发展 ， 薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议 。各类学者不断努力试图做出宏观下薛定谔猫的实验 ， 却无法看到怎样去检测是否存在多重宇宙 ， 只能证明量子力学的随机并不是决定论 。
以上是简单的介绍 ， 如果需要进一步诠释 ， 需要涉及量子力学的知识 。这里需要引入一个概念——叠加态 。
（一）叠加态
量子世界区别于宏观世界的显著特点是 ， 在量子的世界里 ， 确定性被不确定性（概率）取代了 ， 无论是粒子的位置、能量还是速度 ， 都处于一种不确定的状态之中 。
我们中学就已经学过『电子云』理论 ， 它是原子结构模型发展研究到今天的产物 。以氢原子为例进行简单诠释：氢原子是由原子核和核外的一个电子组成的 ， 电子会围绕原子核高速运动 。最初波尔在解释氢原子时 ， 认为氢原子的电子存在不同的轨道 。但是他发现这种理论只对氢原子有效 ， 稍微复杂一点的原子都无法解释 。后来的研究表明：<b>电子并不存在确定的轨道 ， 他的空间位置是随机的 ， 于是人们画出了电子云 ， 表示氢原子中的电子出现在各个不同位置的概率 。
在德布罗意提出物质波的概念之后 ， 波恩通过概率说解释了物质波和波函数的含义：波函数表示量子系统中某个事件的概率 。
例如：波函数|ψ(r,t)|表示一个随着位置r和时间t演化的波函数 ， 那么|ψ(r,t)|^2就表示在位置r和时刻t找到粒子的概率 。波尔等人认为这种观点是正确的 ， 人们把这种对于波函数和量子力学基本问题的解释称为哥本哈根诠释 。
因为量子系统的概率诠释 ， 我们在没有进行观测时 ， 不能确定一个例子的位置和速度等信息 ， 因此量子系统就处于一种『叠加态』 。例如粒子既可能在A处 ， 也可能在B处 ， 它就处于A和B两处的叠加态；一个原子核可能衰变也可能没有衰变 ， 它就处于衰变和未衰变的叠加态 。
这个粒子到底处于A还是处于B ， 或者原子核到底有没有衰变 ， 就需要进行观测 。我们可能发现粒子在A处 ， 也可能发现粒子在B处 ， 一旦确定了 ， 则该粒子由叠加态坍塌成了本征态』 。似乎我们的观测是会影响结果的 ， 因为在观测之前 ， 粒子究竟在哪里是不确定的 ， 而观测之后 ， 粒子立刻选择了A位置或B位置 ， 这个过程就是在我们观测的一瞬间发生的 。而且从此之后 ， 粒子的状态就确定了 。之所以比较难以理解 ， 是因为我们看到的宏观世界不是叠加态 ， 而是处于本征态 ， 我们的思维习惯了这种宏观层面上的理解 。
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