薛定諤的貓，這個聽起來頗具神秘色彩的名字，實際上是一個著名的量子力學思想實驗。它由奧地利物理學家薛定諤於1935年提出，旨在揭示量子力學中的一個核心概念——不確定性原理。
這個實驗設想了一個封閉的盒子，裏面裝有一只貓和一個量子系統，即一個放射性原子。這個原子在一段時間內有衰變的可能，一旦衰變，它將釋放出毒氣，導致貓死亡。反之，如果原子不衰變，貓就將繼續存活。問題在於，在盒子未被打開之前，我們無法知道原子是否已經衰變，貓的生死似乎因此成了一個懸而未決的謎。
傳統上，人們可能會誤解為，在盒子未被打開的狀態下，貓處於一種「既死又活」的疊加態。然而，這種理解實際上是對量子力學的一種誤解。薛定諤的貓真正的意義，並不是要描述一個既死又活的貓，而是要指出，量子力學中的疊加態和我們日常經驗中的物理狀態是有本質區別的。
在我們日常生活中，一個物體要麼存在，要麼不存在，貓的生死也是如此。但是，薛定諤的貓思想實驗卻似乎顛覆了這一常識。傳統解釋中，貓在盒子裏的狀態被認為是同時處於死亡和存活的疊加態，這種解釋讓這只貓成了量子世界的神秘象征，被賦予了半死不活的神秘狀態。
然而，這種理解其實是一個誤區。量子力學中的疊加原理是指，在量子尺度上，一個粒子可能同時處於多個可能的狀態之中，但這並不意味著宏觀物體，比如貓，也會呈現這樣的疊加態。薛定諤的貓實驗真正的含義是，在盒子未被打開之前，貓的生死雖然尚未確定，但已經存在於一種確定的狀態中，只是我們無法在不乾擾其狀態的情況下得知這個結果。
簡而言之，貓要麼活著，要麼已經死去，而不是同時處於生死之間。這種未確定性僅存在於量子層面，當我們試圖觀測或測量時，量子態會坍縮為一個確定的經典態。
薛定諤的貓思想實驗揭示了量子力學中的一個關鍵概念——概率性。在量子世界中，放射性原子的衰變並不是一個確定的事件，而是具有一定的概率。這種概率性意味著，在一定的時間內，一個放射性原子有可能衰變，也有可能不衰變。
當這個原理應用到薛定諤的貓實驗中時，我們就會發現，貓的生死實際上取決於放射性原子的衰變概率。如果原子衰變，貓就會死；如果原子不衰變，貓就會活。而在盒子未被打開之前，我們無法確定原子是否已經衰變，因此貓的生死似乎處於一種不確定的疊加態。
但重要的是，這種疊加態並不意味著貓真的同時處於死和活的狀態。它只是反映了量子力學中概率性的一個特點，即在觀測之前，量子系統的狀態是不確定的。當我們打開盒子進行觀測時，量子態的不確定性就會消失，貓的生死也就會以一種確定的狀態呈現在我們面前。
為了更好地理解薛定諤的貓，我們需要回顧一個著名的量子力學實驗——雙縫乾涉實驗。在這個實驗中，當單個光子或電子被發射通過兩個非常接近的縫隙時，它們會在屏幕上形成乾涉條紋，表現出波動性。
這種現象似乎違反了我們的直覺，因為單個粒子不應該能夠同時通過兩個縫隙並產生乾涉。然而，量子力學告訴我們，光子和電子等微觀粒子既具有粒子性，也具有波動性。
當它們不被觀測時，這些粒子表現為波，可以同時存在於多個位置，通過兩個縫隙並發生乾涉。
當觀測發生時，粒子的波動性就會坍縮為其粒子性，它們會表現為一個確定的位置，屏幕上的乾涉條紋也會消失。這表明，觀測或測量行為本身會對量子系統的狀態產生影響。
雙縫乾涉實驗對薛定諤的貓的啟示在於，貓的量子態在未被觀測時，可能也處於一種類似的波函數疊加狀態。在盒子未被打開之前，貓的生死沒有一個確定的狀態，而是處於一種概率性的疊加態。只有當盒子被打開，觀測發生時，貓的量子態才會坍縮為一個確定的狀態，生死也就成為了現實。
在探討薛定諤的貓的思想實驗時，一個關鍵的問題是：在盒子未被打開之前，貓的實際狀態是什麼？根據量子力學，當我們不觀察一個量子系統時，它可能處於多種可能狀態的疊加態。然而，這並不意味著貓在盒子裏真的處於既死又活的狀態。
實際上，貓的生死在盒子未被打開之前就已經確定。薛定諤的貓實驗只是想要表達，在不進行觀測的情況下，我們無法知道貓的確切狀態。這種不確定性並非意味著貓同時處於兩種狀態，而是說我們無法預測放射性原子是否已經衰變，因此無法確定貓的生死。
當盒子被打開，觀測發生時，量子態的不確定性就會消失，貓的生死也就會以一種確定的狀態呈現在我們面前。這個過程揭示了量子力學中的觀測問題，即觀測行為本身會對量子系統的狀態產生影響，導致量子態的坍縮。
在薛定諤的貓思想實驗中，觀察者的角色至關重要。盒子被打開的那一刻，相當於進行了一次觀測，這個行為決定了貓的生死狀態。在此之前，貓的生死雖然已定，但我們無法得知，因為任何試圖觀測的行動都會乾擾量子系統的狀態。
當觀察者打開盒子，放射性原子的衰變狀態就會被確定，貓的生死也就隨之確定。如果原子已經衰變，貓就會被發現是死的；如果沒有衰變，貓就會被發現是活的。觀察者的行為在這裏起到了關鍵的作用，因為它打破了量子態的不確定性，使量子系統從疊加態坍縮為一個確定的經典態。
這一點也反映出了量子力學中的一個重要原理，即觀測者的存在和行為直接影響量子系統的狀態。這種影響並不僅限於生命體，任何能夠進行觀測的物體或儀器都可以發揮觀察者的作用。
薛定諤的貓不僅是量子力學中的一個思想實驗，它還觸及了科學和哲學的深層次問題。這個實驗反映了我們對未知領域的探索，以及我們對現實本質的理解。
科學上，薛定諤的貓試圖解釋量子力學中的不確定性和疊加原理。通過這個實驗，我們可以理解，量子世界的規律與我們日常生活經驗中的物理規律有很大的不同。在量子世界中，一個物體的狀態在觀測之前可能是不確定的，這種不確定性是量子力學的一個基本特征。
哲學上，薛定諤的貓引發了關於現實本質、觀測者的角色以及自由意志等問題的討論。它挑戰了我們對客觀現實的傳統觀念，提出了觀測者對現實的影響問題。這些問題至今仍然是哲學和科學界討論的熱點。
因此，薛定諤的貓不僅是科學解釋的工具，它更是一個哲學思考的平台，讓我們反思我們對現實的認識和理解。
來自：宇宙怪談
