測量與量子—經典邊界

薛丁格的貓

薛丁格的貓,是埃爾溫·薛丁格在一九三五年構想的一個思想實驗,用來把量子疊加放大到日常物體時變得何等荒謬演繹得淋漓盡致。一隻貓被封進一個箱子,裡面有一小份放射性樣品、一個探測器,以及一瓶被裝置成「只要有一個原子衰變就會被打破」的毒藥。原子在一小時內是否衰變,是一樁貨真價實的量子的、五五開的事。若原子處於「衰變」與「未衰變」的疊加,因果的鏈條似乎就把貓置入了「死」與「活」的疊加。

薛丁格的用意並不是他相信存在半死的貓。恰恰相反:他覺得這個結論荒謬,並以此作為一種批評。這個故事逼出了一個問題:既然底層方程不加評論地照搬下去似乎要求如此,我們為何從未在龐大、可觸的世界裡遇到這種怪誕的疊加?這隻貓把一個量子的「也許」一路護送到一隻我們能在腦海中描畫的生靈身上,從而讓測量問題變得鮮活。

現代物理在很大程度上解釋了為何任何真實的貓都不會被發現處於這樣的狀態:一隻溫暖、巨大、由眾多粒子構成的動物,會通過它與空氣、箱子以及自身身體不停歇的相互作用而幾乎瞬間退相干,於是任何疊加早在箱蓋被掀開之前,就已被無可挽回地攪亂。這隻貓最好不要被讀作一種真實的可能性,而應讀作一件教學工具——一座令人難忘的路標,徑直指向關於量子在何處、如何讓位於經典的那些仍然敞開的問題。

|cat⟩ = (|alive⟩ + |dead⟩) / √2 (formally; never seen in practice)

若嚴格照搬,方程允許一種「死而又活」的疊加;退相干確保我們絕不會觀測到這樣的狀態。

這隻貓是一種批評,也是一件教學工具,而非主張貓真的會處於半死狀態。薛丁格本人認為,這個情景表明對理論的天真解讀缺了點什麼。

又稱
Schrodinger's catcat paradox猫佯谬貓的悖論