“薛定谔的猫”并不是像名字所说薛定谔养了一只猫,而是薛定谔所假设的一个有关猫的实验。实验的内容是:假设把一只猫放在密闭的房间里,且该房间有一个释放毒气的装置。该装置由放射性原子控制,如果该放射性原子衰变,释放粒子和能量从而变为相对稳定的原子,那么装置就会自动释放毒气,毒死这只猫;如果放射性原子没有衰变,那么毒气就不会释放,猫也能幸免于难。那么在人们没有打开房间观察前,这只猫处于什么状态?
一般人可能会疑惑,这只猫要么是死的,要么是活的,这算什么问题呢?当然薛定谔提出的这个实验不是要以常规的观点思考的。这个问题是针对物理中量子力学哥本哈根学派的观点所提出的。按照哥本哈根学派的理论,一个粒子在未被人观测时,处于各种可能性叠加的状态,只有在被观测到时,才能确定它的状态。同样的,放射性原子衰变也是一个随机事件,我们并不能知道什么时候会发生衰变,只有在观测时,才能确定它有没有衰变。
这个实验神奇的地方在于,将量子力学的理论用于放射性原子是没有问题的,但用在猫的身上时会发现:如果不进行观测,放射性原子处于衰变和没有衰变的叠加状态,衰变时猫就会死,没有衰变猫就是活的,所以猫处于死和活的叠加状态,只有在观测后才能知道猫是活的还是死的。
但死和活的叠加状态是什么状态?一只猫怎么会又是死的又是活的呢?量子力学的理论在这只猫身上看起来是如此的可笑。薛定谔提出的这个佯缪实际上是为了引导科学家注意一个物理现象:微观尺度的叠加原理是否同样适用于宏观世界?该实验将微观的放射性原子和宏观的猫结合在一起,巧妙地否定了宏观世界的量子叠加状态,因而这只猫直至现在仍在科学家中很“出名”。
薛定谔的猫,一只猫可以既是死亡又是活着的,量子力学的经典实验