薛定諤的貓，物理學(xué)界“四大神獸”之一，是由物理學(xué)家薛定諤在 1935 年提出的思想實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)把微觀世界的量子效應(yīng)擴(kuò)展到了宏觀世界，試圖通過宏觀世界的表現(xiàn)描述微觀世界的不可理喻性。

該思想實(shí)驗(yàn)并不復(fù)雜。一個(gè)密封的箱子，里面有一個(gè)放射性原子，衰變概率為 50%，還有一個(gè)開關(guān)，一把錘子和一個(gè)瓶子，瓶子里裝滿了毒氣，還有一只貓。如果放射性原子衰變了，開關(guān)就會(huì)打開，錘子落下砸碎瓶子，瓶子釋放毒氣，把貓毒死。如果放射性原子沒有衰變，貓就不會(huì)被毒死。

也就是說，貓到底是死的還是活的，取決于放射性原子是否衰變。

按照我們宏觀世界的理解，貓最終的狀態(tài)只能有一種，要么活要么死，同時(shí)我們只有通過觀測(cè)才能知道貓最終的狀態(tài)。

但是按照量子力學(xué)的不確定性和疊加態(tài)來理解，在沒有觀測(cè)之前，盒子這個(gè)封閉系統(tǒng)一直處于不確定性的波態(tài)，放射性原子一直處于衰變和不衰變的“疊加態(tài)”，于是貓就處于“生和死”的疊加態(tài)。

而當(dāng)人們想看看一只“既死又活”的貓到底是什么樣的時(shí)候，就需要觀測(cè)，但在觀測(cè)的一瞬間，貓就會(huì)從“生和死”的疊加態(tài)坍縮為“要么生，要么死”的唯一確定狀態(tài)，這個(gè)過程就是“波函數(shù)坍縮”。

薛定諤當(dāng)初提出該思想實(shí)驗(yàn)的目的其實(shí)很簡(jiǎn)單，并不是想證明什么，而是為了表達(dá)對(duì)哥本哈根學(xué)派的不滿，諷刺該學(xué)派關(guān)于不確定性和疊加態(tài)的解讀，要知道當(dāng)時(shí)的薛定諤和愛因斯坦一樣，都是經(jīng)典物理學(xué)的堅(jiān)定擁護(hù)者，認(rèn)為世界是可認(rèn)知的，是確定的，可描述的。

不過，讓薛定諤沒有想到的是，薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)在一定程度上推動(dòng)了量子力學(xué)的發(fā)展，把微觀世界和宏觀世界聯(lián)系起來，讓人們對(duì)量子力學(xué)有了更深層的認(rèn)識(shí)和解讀，這樣的結(jié)果只能說是“無心插柳”！

那么，該如何解釋薛定諤的貓呢，一只“既死又活”的貓是怎么回事呢？

這里有必要了解一下量子力學(xué)中一個(gè)非常重要的概念：疊加態(tài)。

量子力學(xué)有一個(gè)核心思想，不確定性，簡(jiǎn)單講就是在沒有觀測(cè)之前，微觀粒子的位置和速度信息是不確定的。說白了，微觀粒子可能在這里，也可能在那里，還可能同時(shí)在兩個(gè)不同的地方，這就是所謂的“疊加態(tài)”。

疊加態(tài)的核心其實(shí)還是不確定性，同時(shí)疊加態(tài)包括很多情況，比如說上面的位置疊加，還有微觀粒子的自旋方向疊加，同時(shí)處于“朝上和朝下”的方向，剛才所講的放射性原子“衰變與不衰變”的疊加態(tài)。

疊加態(tài)在我們看來是無法理解的。就好比擲硬幣的游戲，當(dāng)我們把硬幣拋向空中，并不知道在某一時(shí)空硬幣到底是正面還是反面。但硬幣的狀態(tài)其實(shí)已經(jīng)確定了，只是我們不知道而已。

但是如果這枚硬幣在量子世界，就完全不同了，在我們觀測(cè)之前，永遠(yuǎn)無法知道硬幣的狀態(tài)，因?yàn)橛矌乓恢碧幱凇罢婧头疵妗钡寞B加態(tài)，意味著在任何一個(gè)瞬間，硬幣都處于“既是正面又是反面”的疊加態(tài)。

而想要知道硬幣到底是正面還是反面，或者說放射性原子到底衰變了沒有，只有通過觀測(cè)。而在我們觀測(cè)的一瞬間，放射性原子就會(huì)從“疊加態(tài)”坍縮為的“要么衰變，要么不衰變”的唯一確定狀態(tài)。

也就是說，無論如何我們都不可能看到“疊加態(tài)”到底是一種什么狀態(tài)，只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去倒推。原因很簡(jiǎn)單，這純粹就是一個(gè)邏輯問題：要想知道就必須觀測(cè)，但只要已觀測(cè)，疊加態(tài)就坍縮了不存在了。但不觀測(cè)就更不知道疊加態(tài)到底是一個(gè)什么狀態(tài)了。

有人可能會(huì)說，實(shí)在不行把密封的箱子換成透明的不就行了，這樣就不需要打開箱子也能悄悄地觀察貓的狀態(tài)。

但是，我要強(qiáng)調(diào)的是，所謂的“觀測(cè)”并不只是指人類的觀測(cè)，也不是指“用眼睛看”，任何形式的觀測(cè)行為都會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮。

波函數(shù)是哥本哈根詮釋中一個(gè)很重要的概念，通俗理解就是量子世界里微觀粒子的狀態(tài)只能用波函數(shù)去描述，說白了微觀粒子本質(zhì)上就是波，而不是粒子。量子力學(xué)中實(shí)際上從來都沒有粒子的概念。

任何測(cè)量行為都會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮，至于為什么會(huì)坍縮，我們并不知道。因?yàn)椴ê瘮?shù)坍縮只是一個(gè)假設(shè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出的假設(shè)，就相當(dāng)于公理。

那么，該如何解釋薛定諤貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)中那只“既死又活”的貓呢？

有好幾種觀點(diǎn)，比如說多世界解釋，退相干詮釋等。多世界詮釋，也就是所謂的平行宇宙理論，認(rèn)為在我們觀測(cè)的一瞬間，宇宙就發(fā)生了分裂，分裂出了其他宇宙。如果在我們的宇宙里看到的貓是活的，意味著在平行宇宙里的貓是死的。

多世界詮釋太具顛覆性了，很難被我們接受，最關(guān)鍵的是很難通過科學(xué)驗(yàn)證。

而退相干詮釋更容易被我們接受。何為“退相干”？退相干指的是一個(gè)量子系統(tǒng)狀態(tài)間相互干涉的性質(zhì)，會(huì)隨著時(shí)間逐漸喪失，最終變?yōu)榻?jīng)典行為，導(dǎo)致量子疊加態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定的狀態(tài)。

這個(gè)過程通常是由于量子系統(tǒng)與其環(huán)境相互作用，因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)都不是孤立存在的。拿薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來講，封閉的箱子是一個(gè)系統(tǒng)，但其實(shí)根本不用我們觀測(cè)，放射性元素早就因?yàn)橥讼喔啥チ睡B加態(tài)，因?yàn)檫@個(gè)箱子系統(tǒng)里有很多物體，這些物體都會(huì)與放射性元素發(fā)生作用，甚至那只貓本身也會(huì)對(duì)放射性元素有觀測(cè)行為，導(dǎo)致波函數(shù)發(fā)生坍縮。

這就是量子力學(xué)和薛定諤的貓帶給人們的震撼。一百多年過去了，其實(shí)至今人們也不明白量子世界的底層邏輯到底是什么，只知道那些詭異現(xiàn)象的確存在，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果做出了很多自洽的假設(shè)來解釋，比如說波函數(shù)坍縮，疊加態(tài)，波粒二象性等。

完。

小編還為您整理了以下內(nèi)容，可能對(duì)您也有幫助：

薛定諤的貓是什么意思

這只貓指處于生死疊加態(tài)的既死又活的貓。

薛定諤的貓是奧地利物理學(xué)家薛定諤提出的一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)描述的是一只被放置在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里的貓。由于鐳的衰變存在幾率性，貓的生死狀態(tài)在未被觀測(cè)前處于既死又活的疊加態(tài)。薛定諤實(shí)驗(yàn)試圖從宏觀角度解釋微觀世界的量子疊加原理，揭示了觀測(cè)介入時(shí)量子存在形式的奇妙特點(diǎn)。

薛定諤的貓不僅是對(duì)量子力學(xué)原理的一種生動(dòng)闡述，也引發(fā)了關(guān)于平行宇宙等物理問題和哲學(xué)爭(zhēng)議。實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的傳統(tǒng)理解，揭示了微觀世界與宏觀世界之間的奇妙聯(lián)系。

薛定諤的貓通俗解釋

薛定諤的貓通俗解釋如下：

薛定諤的貓是奧地利著名物理學(xué)家薛定諤提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，是指將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發(fā)生衰變，會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會(huì)死；如果鐳不發(fā)生衰變，貓就存活。

根據(jù)量子力學(xué)理論，由于放射性的鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。但是，不可能存在既死又活的貓，則必須在打開容器后才知道結(jié)果。

該實(shí)驗(yàn)試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質(zhì)在觀測(cè)后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯(lián)系起來，以此求證觀測(cè)介入時(shí)量子的存在形式。隨著量子物理學(xué)的發(fā)展，薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題和哲學(xué)爭(zhēng)議。

如果原子發(fā)生衰變，裝置就會(huì)啟動(dòng)，釋放毒藥，貓就會(huì)死亡。然而，在箱子被打開之前，我們無法確定貓是死是活。因此，根據(jù)量子力學(xué)的疊加原理，貓既處于死亡狀態(tài)，又處于生存狀態(tài)，直到有人打開箱子并觀察到貓的狀態(tài)為止。

薛定諤的貓影響及意義：

量子力學(xué)作為20世紀(jì)最有突破的科學(xué)成就之一，也是最具爭(zhēng)議的科學(xué)之一。“薛定諤的貓”很好的闡述了這一現(xiàn)狀。人們不能接受量子力學(xué)是因?yàn)樗牟淮_定性。對(duì)于傳統(tǒng)的物理學(xué)來說，只要找到了事物之間相關(guān)的聯(lián)系，就能在每時(shí)每刻確定，事物之間相關(guān)的物理數(shù)據(jù)。

比如說，物體運(yùn)行距離等于物體的速度乘以物體運(yùn)行的時(shí)間，只要知道物體的速度，你每時(shí)每刻都能計(jì)算出物體運(yùn)行了多遠(yuǎn)，然而海森堡提出的量子不確定性原理使得你無法預(yù)知一個(gè)微觀粒子未來的狀態(tài)。

薛定諤的貓，為什么說貓?zhí)幱凇鞍胨啦换睢薄凹人烙只睢钡臓顟B(tài)

薛定諤的貓說的是貓?jiān)跊]有打開箱子來看的情況下，則該貓是有可能死也有可能活著的，即這只貓?zhí)幱谝环N不穩(wěn)定的狀態(tài)，也就是貓就理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。這是薛定諤對(duì)量子學(xué)的一種假設(shè)理論。

量子疊加就是指一個(gè)量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經(jīng)形象地表述為“一只貓可以同時(shí)既是活的又是死的”。

擴(kuò)展資料：

薛定諤的貓是試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質(zhì)在觀測(cè)后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯(lián)系起來，以此求證觀測(cè)介入時(shí)量子的存在形式。

由于量子系統(tǒng)處于疊加態(tài)，因此在人們沒有打開盒子看的時(shí)候，這些放射性物質(zhì)處于衰變和沒有衰變的疊加態(tài)之中，這就使得這只貓?zhí)幱谝环N既活又死的疊加態(tài)之中。只有打開盒子進(jìn)行觀測(cè)，在這一瞬間疊加態(tài)會(huì)瞬間坍塌成本征態(tài)，這只貓就從一個(gè)既死又活的狀態(tài)立刻變?yōu)榛畹幕蛘咚赖呢垺?/p>

參考資料來源：百度百科——薛定諤的貓

參考資料來源：新華網(wǎng)——全球首顆量子衛(wèi)星成功發(fā)射 帶你了解神奇的量子世界