薛丁格的貓——是什麼鬼？

薛丁格的貓（Schrödinger's Cat）是關於量子理論的一個思想實驗 。

儘管量子論的誕生已經過了一個世紀，其輝煌鼎盛與繁榮也過了半個世紀。量子理論曾經引起的困惑直到21世紀仍困惑著人們。正如玻爾的名言：「誰要是第一次聽到量子理論時沒有發火，那他一定沒聽懂。」

是諸多量子困惑中有代表性的一個。

薛丁格嘗試著用一個思想實驗來檢驗量子理論隱含的不確定之處。

設想在一個封閉的匣子裡，有一隻活貓及一瓶毒藥。當衰變發生時，藥瓶被打破，貓將被毒死。按照常識，貓可能死了也可能還活著。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。原子核的衰變是隨機事件，物理學家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時間。如果一种放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。物理學家卻無法知道，它在什麼時候衰變，上午，還是下午。當然，物理學家知道它在上午或下午衰變的機率——也就是貓在上午或者下午死亡的機率。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，貓或者死，或者活。這是它的兩種本徵態。如果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，才能確切地知道貓是死是活。此時，貓構成的波函數由疊加態立即收縮到某一個本徵態。

量子理論認為，如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道貓是死是活，它將永遠處於既死又活的疊加態，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。

薛丁格挖苦說，按照量子力學的解釋，容器中的貓處於「死－活疊加態」——既死了又活著！要等到打開容器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（引用自莎士比亞的名言）所說：「生存還是死亡，這是一個問題。」只有當你打開盒子的時候，疊加態突然結束（在數學術語就是「波函數坍縮（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優點：只出現一個結果，這與我們觀測到的結果相符合。有一個大的問題，它要求波函數突然坍縮，可物理學中沒有一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或許實用主義的考慮，還是接受了哥本哈根的詮釋。付出的代價，違反了薛丁格方程。這就難怪薛丁格一直耿耿於懷了。

思想實驗告訴我們：除非進行觀測，否則一切都不是確定的，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。愛因斯坦和少數非主流派物理學家拒絕接受由波爾及其同事創立的理論結果。量子力學告訴我們，存在一個中間態，貓既不死也不活，直到進行觀察看看發生了什麼。愛因斯坦認為，量子力學只不過是對原子及亞原子粒子行為的一個合理的描述，這是一種唯象理論，它本身不是終極真理。他說過一句名言：「上帝不會擲骰子。」他不承認薛丁格的貓的非本徵態之說，認為一定有一個內在的機制組成了事物的真實本性。愛因斯坦花了數年時間企圖設計一個實驗來檢驗這種內在真實性是否確在起作用，但沒有完成這種設計就去世了。