現(xiàn)在來到最后一只神獸，薛定諤的貓，這是四大神獸中最廣為人知的一只。奧地利物理學(xué)家薛定諤在1935年提出了這樣一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)：將一只貓放進(jìn)一個(gè)不透明的盒子里，同時(shí)還放入一個(gè)放射性的粒子和一瓶毒藥。放射性粒子發(fā)生放射的概率是50%，不放射的概率也是50%。一旦放射，將觸發(fā)機(jī)關(guān)打破藥瓶毒死這只貓。那么過了幾天之后，請(qǐng)問貓是否還活著？這個(gè)恐怕只有在我們打開盒子之后才能確定。但是在打開盒子之前，我們也不知道放射性粒子是否還活著，因此盒子里的貓具有兩種狀態(tài)，一種是已經(jīng)死了，一種是還活著。但是我們都知道，貓要不就是死了，要不就還活著，怎么能具有兩種狀態(tài)呢？

沒錯(cuò)！薛定諤要的就是這種荒謬的感覺，目的就是要推翻當(dāng)初哥本哈根學(xué)派的疊加狀態(tài)觀點(diǎn)。雖然薛定諤是量子力學(xué)的奠基人之一，他提出的薛定諤方程更是量子力學(xué)的基本方程。但是這并不能說明薛定諤本人對(duì)自己的觀點(diǎn)堅(jiān)信不疑，相反，他對(duì)量子力學(xué)的這種屬性始終抱有懷疑的態(tài)度，并且寫出了這樣的一個(gè)假象實(shí)驗(yàn)來表達(dá)對(duì)玻爾統(tǒng)計(jì)解釋的不滿以及諷刺哥本哈根學(xué)派的“不確定性”理論。

那么盒子里的貓究竟是死還是活呢？我們姑且不管這個(gè)，如果實(shí)在想知道，那打開盒子看一下好了。我們從量子力學(xué)的角度來看看這個(gè)貓究竟是怎么一回事：

盒子里的貓?zhí)幱诨钪c死去的疊加態(tài)，那么什么是疊加態(tài)？在量子的世界里，不確定性才是這個(gè)世界的特性，而非確定性。簡(jiǎn)單來說，我們不能描述某個(gè)粒子是否處在某個(gè)位置，只能說這個(gè)粒子處在這個(gè)位置的概率為多少。打一個(gè)不太準(zhǔn)確的比喻，你半夜爬起來上衛(wèi)生間，在黑暗中你從床底下摸出一只拖鞋，你不知道這只拖鞋是左腳的還是右腳的，因此這只鞋就有50％的概率是左腳，50％的概率是右腳。根據(jù)哥本哈根學(xué)派的觀點(diǎn)，此時(shí)拖鞋就處于左腳和右腳的疊加態(tài)。

玻恩受到了愛因斯坦的影響，類似于愛因斯坦把解釋為“光子密度的概率量度”，玻恩把解釋為在給定時(shí)間，在處的單位體積中發(fā)現(xiàn)一個(gè)粒子的概率。玻恩指出：“相應(yīng)于空間的一個(gè)狀態(tài)，就有一個(gè)由伴隨這狀態(tài)的德布羅意波確定的概率，若與電子對(duì)應(yīng)的波函數(shù)在空間某點(diǎn)為零，這就意味著在這點(diǎn)發(fā)現(xiàn)電子的概率小到零”。人們把這種對(duì)于波函數(shù)和量子力學(xué)基本問題的解釋成為哥本哈根詮釋。

那么到底那只拖鞋是左腳還是右腳的呢？我只要打開燈看一看就知道了。在我打開燈的一瞬間，屬于這只拖鞋的波函數(shù)就會(huì)發(fā)生坍縮，由疊加態(tài)坍縮成了本征態(tài)。因此在我們打開盒子的一瞬間，貓的疊加態(tài)也就不存在了，對(duì)應(yīng)變成了死去或者活著的本征態(tài)。但是坍縮過程本身沒有物理規(guī)律來描述，于是人們便提出了“平行宇宙學(xué)說”。1957年，科學(xué)家休·艾弗雷特提出了著名的“多世界詮釋”。他認(rèn)為：

在薛定諤的貓思想實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)我們打開盒子的一瞬間，原本的世界線分為了兩條，在一條世界線上，這只貓還活著，而在另一條世界線上，這只貓已經(jīng)死去了。而我們只能從中選擇一條世界線走去，即這只貓可能在我們的世界里是活著的，但是在平行世界中它已經(jīng)死去了。但是目前為止人們還無法證明平行宇宙的存在與否，因此薛定諤的貓是至今依舊“存活”的唯一一只神獸。那么這只貓的壽命有多長(zhǎng)呢？我想，當(dāng)這只貓的生命達(dá)到盡頭時(shí)，物理學(xué)上將會(huì)發(fā)生一個(gè)里程碑式的突破吧。

來源: 原創(chuàng)