什麼是薛丁格的貓[1]
？這要從頭說起。薛丁格（e.schrodinger，1887—1961）是奧地利著名物理學家、量子力學的創始人之一，曾獲2023年諾貝爾物理學獎。量子力學是描述原子、電子等微觀粒子的理論，它所揭示的微觀規律與日常生活中看到的巨集觀規律很不一樣。處於所謂「疊加態」的微觀粒子之狀態是不確定的，例如：電子可以幾乎同時位於幾個不同的地點，直到被觀察測量（觀測）時，才在某處出現。這種事如果發生在巨集觀世界的日常生活中，就好比：我在家中何處是不確定的，你看我一眼，我就突然現身於某處——客廳、餐廳、廚房、書房或臥室都有可能，而在你看我之前，我像雲霧般隱身在家中，穿牆透壁到處遊蕩。這種「魔術」別說常人認為荒謬，物理學家如薛丁格也想不通。於是薛丁格就在2023年編出了這個佯謬，以引起注意。薛丁格想要藉此闡述的物理問題是：巨集觀世界是否也遵從適用於微觀尺度的量子疊加原理。「薛丁格的貓」佯謬巧妙地把微觀放射源和巨集觀的貓聯絡起來，旨在否定巨集觀世界存在量子疊加態。是薛丁格試圖證明量子力學在巨集觀條件下的不完備性而提出的乙個思想實驗。
把乙隻貓放進乙個不透明的盒子裡，然後把這個盒子連線到乙個包含乙個放射性原子核和乙個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。設想這個放射性原子核在乙個小時內有50%的可能性發生衰變。如果發生衰變，它將會發射出乙個粒子，而發射出的這個粒子將會觸發這個實驗裝置，開啟裝有毒氣的容器，從而殺死這只貓。根據量子力學，未進行觀察時，這個原子核處於已衰變和未衰變的疊加態，但是，如果在乙個小時後把盒子開啟，實驗者只能看到「衰變的原子核和死貓」或者「未衰變的原子核和活貓」兩種情況。薛丁格在2023年發表了一篇**，題為《量子力學的現狀》，在**的第5節，薛丁格描述了那個常被視為惡夢的貓實驗：哥本哈根學派說，沒有測量之前，乙個粒子的狀態模糊不清，處於各種可能性的混合疊加。比如乙個放射性原子，它何時衰變是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變/不衰變的疊加狀態中，只有確實地測量了，它才會隨機地選擇一種狀態而出現。那麼讓我們把這個原子放在乙個不透明的箱子中讓它保持這種疊加狀態。薛丁格想象了一種結構巧妙的精密裝置，每當原子衰變而放出乙個中子，它就激發一連串連鎖反應，最終結果是打破箱子裡的乙個毒氣瓶，而同時在箱子裡的還有乙隻可憐的貓。事情很明顯：如果原子衰變了，那麼毒氣瓶就被打破，貓就被毒死。要是原子沒有衰變，那麼貓就好好地活著。
這個理想實驗的巧妙之處，在於通過「檢測器－原子－毒藥瓶」這條因果鏈，似乎將鈾原子的「衰變－未衰變疊加態」與貓的「死－活疊加態」聯絡在一起，使量子力學的微觀不確定性變為巨集觀不確定性；微觀的混沌變為巨集觀的荒謬——貓要麼死了，要麼活著，兩者必居其一，不可能同時既死又活！難怪英國著名科學家霍金聽到薛丁格貓佯謬時說：「我去拿槍來把貓打死！」
如果我們不揭開密室的蓋子，根據我們在日常生活中的經驗，可以認定，此貓或者死，或者活，這是它的兩種本徵態。但是，根據量子力學，我們用薛丁格方程來描述薛丁格貓，則只能說，它處於一種活與不活的疊加態，我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道此貓是死是活，此時，貓的波函式由疊加態立即收縮到某乙個本徵態。 這與我們的日常經驗嚴重相違，揭開蓋子前，要麼死，要麼活，怎麼可能不死不活，又死又活？
薛丁格挖苦說：按照量子力學的解釋，箱中之貓處於「死－活疊加態」——既死了又活著！要等到開啟箱子看貓一眼才決定其生死。（請注意！不是發現而是決定，僅僅看一眼就足以致命！）正像哈姆雷特王子所說：「to be or not to be,that was a question.」 只有當你開啟盒子的時候，疊加態突然結束（在數學術語就是「坍縮（collapse）」，哈姆雷特王子的猶豫才終於結束，我們知道了貓的確定態：死，或者活。
哥本哈根的機率詮釋的乙個優點就是：一次觀測只會出現乙個結果。這雖然與我們的日常經驗相符合， 但是有乙個大的問題：它要求波函式突然坍縮。但物理學中沒有乙個公式能夠描述這種坍縮。儘管如此，長期以來物理學家們出於實用主義的考慮，還是接受了哥本哈根的詮釋。付出的代價是：違反了薛丁格方程。這就難怪薛丁格一直耿耿於懷了。
乙隻貓同時又是死的又是活的？它處在不死不活的疊加態？這未免和常識太過衝突，同時在生物學角度來講也是奇談怪論。如果開啟箱子出來乙隻活貓，那麼要是它能說話，它會不會描述那種死/活疊加的奇異感受？恐怕不太可能。 換言之，「薛丁格貓」概念的提出是為了解決愛因斯坦的相對論所帶來的祖母悖論，即平行宇宙之說。
薛丁格貓佯謬實際上提出了乙個十分重要的問題：什麼是量子力學的觀測？觀察或測量都與人的主觀有關，而人在箱外，所以必須開啟箱子才能決定貓的死活。誰都知道箱中貓的死活是由鈾的衰變決定的——衰變前貓是活的，衰變後貓就死了，這與是否有人開啟箱子進行觀察毫不相干。所以毛病出在觀測的主觀性上，應該朝這個方向尋根究底。
微觀的觀測與巨集觀的觀測有所不同。巨集觀的觀測對被觀測物件沒有什麼影響。俗話說：「看一眼總行吧。」意思是對所看之物並無影響，用不著擔心。微觀的觀測對被觀測物件有影響，會引起變化。以觀測電子為例，要用光照才能看見，光的最小單位光子的能量雖小但不是零，光子照到被觀測的電子上，對電子的影響很大。所以，在微觀世界中看一眼也會惹禍！
量子力學認為，觀測的結果使得被觀測物件的狀態改變了：乙個確定態從原先不確定的疊加態中蹦了出來。再追究下去，觀測無非是觀測手段（如光子）與被觀測物件（如電子）之間的一種相互作用，這種相互作用並不一定與觀測者聯絡起來，後者可以用檢測器之類的儀器代替。經過幾十年的探索，物理學家終於認識到：在由疊加態到確定態的轉變中，觀測曾經扮演的角色應該以相互作用來代替，這樣不僅更普遍而且更客觀。具體到薛丁格貓佯謬，就能將人的主觀因素完全排除——貓的死活不是由人開箱看貓一眼所決定的。
讀者會說：「不就是乙隻假想的貓嗎，讓霍金開槍打死不就完了。」事情並非那麼簡單，否則許多物理學大師就不會那麼孜孜以求了。薛丁格貓佯謬衍生出更深刻的問題：大量原子、分子所構成的生物與這些微觀粒子遵從的量子力學規律之間的關係究竟是什麼？這不僅是重要的理論問題，而且具有實際意義。例如，自我意識的機制至今仍然是未解之謎，有人認為可能與量子力學或者更深層次的微觀規律有關。再如思維過程中的「頓悟」，會不會與前述之「乙個確定態就從原先不確定的疊加態中蹦了出來」有關呢？可能有關的還有：生命的起源、物種的變異、光合作用的機制……如此等等。總之，生命的秘密和思維的奧妙不可能與量子力學的規律無關。這就難怪薛丁格後來轉而對生命科學很感興趣了。2023年他寫出了著名的《生命是什麼》一書，提出了一些很有創見的觀點。遺憾的是，在他有生之年，那可憐的箱中之貓依然生死不明。
「薛丁格貓」是被作為質疑量子力學的極端例子提出來的，但圍繞著它一系列量子力學基本問題的研究，其寓意是十分深刻的。一方面，薛丁格貓為我們提供了從量子力學過渡到經典力學的範例，使人們充分領略到退相干過程的基本物理含義，並尋求比量子力學更基本的底層理論；另一方面，由於人們能夠在特殊的條件下，製備出各種各樣薛丁格貓態，使得量子力學適用的領域，從微觀直接延伸到巨集觀，其進一步應用有可能發現新的、更宜於實際實現的量子資訊載體。的確，站在量子與經典邊界上的「薛丁格貓」的告訴了我們許多自然界的秘密，雖然到目前為止，我們尚不能確切地知道這個邊界究竟在**。 尋求量子與經典邊界的研究，或許會導致二十一世紀物理學的重大進展。
那只薛丁格的貓
你在台上或者大庭廣眾之下發表講話是否會感到緊張？在陌生人面前，你被與乙個比你優秀的人所比較，你是否會感到自卑？而在面對乙個比你強大的敵人或者困難時，你是否會感到恐懼？你想要克服緊張 自卑 恐懼等其它一切自我牴觸的負面狀態，你想要塑造乙個完美的精神世界，以便自己可以從容應對各種事情，你想要自己的內心狀...
（日常作死）薛丁格之貓
薛丁格的貓實驗，是有前提條件的，就是符合量子力學的隨機觸發裝置。先簡單介紹一下實驗流程吧。在乙個封閉的盒子裡，有乙隻貓，和乙個裝滿毒氣的裝置。裝置有50 的概率開啟，如果開啟的話，裝置內的毒氣會殺死盒子裡的貓。好，現在回到這個前提條件，就是裝置的隨機性。這50 的概率，不是簡簡單單的投一枚硬幣，50...
從「薛丁格的貓」聯想到「好奇害死貓」
對於量子論從愛因斯坦 波爾時代至今，一直是人們討論的焦點。因為量子論只存在於理論和思維實驗，理論上是咩有辦法實物驗證的，用哲學家的話來說量子論是一種很懸很懸的存在。言歸正傳，人天生就有好奇的思想觀念，對於自己捉摸不透的或者懷疑的東西總是想親身體驗或者親眼見到，而這正是體現了薛丁格的貓。舉個例子 有一...