测量与量子—经典边界

薛定谔的猫

薛定谔的猫,是埃尔温·薛定谔在一九三五年构想的一个思想实验,用来把量子叠加放大到日常物体时变得何等荒谬演绎得淋漓尽致。一只猫被封进一个箱子,里面有一小份放射性样品、一个探测器,以及一瓶被装置成「只要有一个原子衰变就会被打破」的毒药。原子在一小时内是否衰变,是一桩货真价实的量子的、五五开的事。若原子处于「衰变」与「未衰变」的叠加,因果的链条似乎就把猫置入了「死」与「活」的叠加。

薛定谔的用意并不是他相信存在半死的猫。恰恰相反:他觉得这个结论荒谬,并以此作为一种批评。这个故事逼出了一个问题:既然底层方程不加评论地照搬下去似乎要求如此,我们为何从未在庞大、可触的世界里遇到这种怪诞的叠加?这只猫把一个量子的「也许」一路护送到一只我们能在脑海中描画的生灵身上,从而让测量问题变得鲜活。

现代物理在很大程度上解释了为何任何真实的猫都不会被发现处于这样的状态:一只温暖、巨大、由众多粒子构成的动物,会通过它与空气、箱子以及自身身体不停歇的相互作用而几乎瞬间退相干,于是任何叠加早在箱盖被掀开之前,就已被无可挽回地搅乱。这只猫最好不要被读作一种真实的可能性,而应读作一件教学工具——一座令人难忘的路标,径直指向关于量子在何处、如何让位于经典的那些仍然敞开的问题。

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

若严格照搬,方程允许一种「死而又活」的叠加;退相干确保我们绝不会观测到这样的状态。

这只猫是一种批评,也是一件教学工具,而非主张猫真的会处于半死状态。薛定谔本人认为,这个情景表明对理论的天真解读缺了点什么。

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