薛定諤的貓，相信很多人都聽說過這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。之所以叫“思想實(shí)驗(yàn)”，就是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中根本無法做這種實(shí)驗(yàn)，只要靠我們的想象。
薛定諤提出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的很簡單，就是為了質(zhì)疑諷刺以波爾為首的“哥本哈根學(xué)派”關(guān)于量子力學(xué)的不確定性。薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)是基于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的詭異現(xiàn)象提出來的。
下面先簡單說說電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。
一個(gè)電子發(fā)射儀器，一個(gè)擋板上用兩條狹縫，擋板后面是接收電子的屏幕。我們通常認(rèn)為電子是一種粒子，正常情況下當(dāng)科學(xué)家朝著擋板一個(gè)一個(gè)發(fā)射電子時(shí)，屏幕上呈現(xiàn)的應(yīng)該是兩條條紋才對。
但是結(jié)果并非如此。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)屏幕上呈現(xiàn)的是多條干涉條紋，很明顯，電子也具有波的特性，說白了，一個(gè)電子可以同時(shí)穿過兩條狹縫，然后自己與自己發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉條紋。
而當(dāng)科學(xué)家想觀察一個(gè)電子到底是如何同時(shí)穿過兩條狹縫時(shí)，電子好像能讀懂科學(xué)家們的心思一下，“乖乖”地表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)，不再自己與自己發(fā)生干涉，而是一個(gè)一個(gè)通過兩條狹縫，最終屏幕上呈現(xiàn)兩條條紋。
電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓科學(xué)家很苦惱，也出現(xiàn)了多種觀點(diǎn)試圖詮釋這種詭異的現(xiàn)象。
最著名的當(dāng)屬“哥本哈根學(xué)派”的不確定性原理，該原理表明，電子等微觀粒子的行為是不確定的，這種不確定性是微觀粒子的內(nèi)在秉性。微觀粒子的位置和速度都是不確定的，我們只能用概率去描述微觀粒子可能所在的位置，它們可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方。
微觀粒子的狀態(tài)只能用波函數(shù)進(jìn)行概率描述，當(dāng)我們試圖觀測微觀粒子時(shí)，就會(huì)發(fā)生“坍縮”，粒子的狀態(tài)也就隨之確定下來了。
總之，不確定性，是微觀世界的內(nèi)在屬性。
薛定諤愛因斯坦等人極力反對“哥本哈根學(xué)派”關(guān)于微觀世界的不確定性原理，他們認(rèn)為世界是可觀測，可描述的，而不是不確定的。
為了質(zhì)疑不確定性，薛定諤就提出了“薛定諤的貓”這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)其實(shí)也很簡單。一個(gè)密閉的箱子，箱子里有毒氣瓶，放射性物質(zhì)，開關(guān)，還有一只貓放射性物質(zhì)具有半衰期，通過衰變來控制開關(guān)，而開關(guān)控制著毒氣瓶。
我們都知道，放射性物質(zhì)的衰變與否是不確定的，可能衰變也可能不衰變，也可以說處于“衰變與不衰變”的疊加態(tài)。由于放射性物質(zhì)的衰變與否控制著開關(guān)，所以開關(guān)就處于“開與關(guān)”的疊加態(tài)。
那么，毒氣瓶就處于“打開與不打開”的疊加態(tài)，于是貓就處于“生與死”的疊加態(tài)。
當(dāng)我們想知道貓到底處于一個(gè)什么樣的狀態(tài)時(shí)，就需要打開箱子，然后看到的并不是“既死又活”的貓，而會(huì)看到“要么活要么死”的貓。
但按照量子力學(xué)的不確定性詮釋，貓的確應(yīng)該處于“既死又活”的狀態(tài)，而這顯然是不可能出現(xiàn)的。
薛定諤把整個(gè)荒唐的結(jié)果講給波爾等人聽， 讓他們給予解釋。
目前還沒有完美地解釋。波爾等“各奔哈哥學(xué)派”給出了自己的觀點(diǎn)，他們認(rèn)為貓的狀態(tài)當(dāng)然是確定的，但這并不意味著量子世界也是確定的，貓的狀態(tài)早在人們打開想起前就已經(jīng)確定下來了，人們打開箱子只是看一下到底是什么狀態(tài)。
波爾表示，觀測并不只是人類的行為，在箱子里的貓同樣會(huì)進(jìn)行“觀測”，進(jìn)而讓放射性元素的“疊加態(tài)”變成“本征態(tài)”（確定狀態(tài)），這并沒有改變微觀世界的不確定性。
但這種解釋顯然并不能讓薛定諤和愛因斯坦信服。
之后又出現(xiàn)了平行宇宙理論，多維空間理論，隱變量理論，甚至還有意識局定論等多種解釋，但都無法讓人完全信服。
最后，“貝爾不等式”給出了“終極裁決”：我們的世界真的是不確定的，具有非定域性（不實(shí)在的），上帝真的會(huì)擲骰子。
而量子世界的不確定性也成為了現(xiàn)代物理學(xué)的主流認(rèn)知，愛因斯坦真的錯(cuò)了！當(dāng)然，也有可能量子世界的背后真的隱藏著更加深?yuàn)W的隱變量，等著人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)！
