活了100万次的猫 死了100次的猫的故事

薛定谔的猫，并不是简单的一只猫，而是一个思想实验，涉及量子力学不确定性的思想实验。

或许你还不清楚薛定谔的猫到底讲述了什么，但应该听过这个名字。在量子力学的发展过程中，这个思想实验扮演着相当重要的作用，某种程度上加快了对普通人关于量子力学的科普工作。

那么，薛定谔的猫到底是什么样的思想实验呢？讲述之前，有必要先了解一下电子双缝干涉实验。

这是一个真实的实验，物理学家们在现实中已经做过很多次的实验。相比薛定谔的猫，大家对双缝干涉实验应该更熟悉。

所以，这里就长话短说。一个电子发射器，一块带有两条狭缝的挡板，一个接受电子的屏幕。

一般情况下认为电子是实实在在的粒子，当物理学家朝着挡板发射电子时，穿越双缝之后屏幕上应该会留下两条条纹，这也符合我们的日常生活经验。

但是当电子不断发射出去之后，物理学家们发现屏幕上并不是两条条纹，而是多条干涉条纹。

这种结果说明一个问题，电子表现出来的是波的特性，电子是波，起码不仅仅是粒子。这让物理学家们很懵圈：电子怎么会是粒子呢？

于是，物理学家们改进了这个实验，这次不再发射大量电子，而是一个一个地把电子发射出去。这样的话，单个电子无论如何都不会发生干涉现象。

但实验结果让物理学家们又一次炸了天。他们仍然在屏幕上看到了多条干涉条纹。这种结果说明一个问题：单个的粒子不但同时穿过了两条狭缝，而且穿过之后自己与自己发生了干涉！

如果不是亲眼所见，打死也不会相信！如果你对一个完全不了解量子力学的人说出这样的实验结果，他肯定会嗤之以鼻，甚至会在心里面暗暗骂你是疯子。

单个电子怎么可能同时穿过两条狭缝？不可能，绝对不可能！

不仅仅是普通人，一开始物理学家们也不相信这样的事实。但结果就摆在那里，不由得他们不信。

物理学家们当然不会轻易妥协，他们又改进了实验，在挡板旁边安装了探测器，想看看单个电子到底是如何同时穿过两条狭缝的。

结果不看不要紧，一看让他们顿时六神无主！电子就好像知道物理学家们在窥探它们一样，当物理学家们用探测器观察电子时，电子乖乖地只穿过一条狭缝，而且屏幕上的多条条纹消失不见，变成两条条纹！

而一旦把探测器关闭，屏幕上再次呈现多条干涉条纹！

物理学家们不禁惊呼：见鬼了！人们的观测行为竟然影响到了电子的表现状态。

对于电子双缝干涉实验的解释有很多种，有些甚至带有科幻色彩。而目前的主流理论是波粒二象性，也就是不确定性。电子的位置是不确定的，是随机的，可以同时出现在任何地方，甚至同时出现在两个不同的地方。

而任何观测行为都会导致电子位置的坍缩，从不确定状态坍缩为确定状态。

了解了电子双缝干涉实验的来龙去脉，就很好理解薛定谔的猫这个思想实验了。

实验很简单，一个密闭的箱子，一只猫，一个开关，一个毒气瓶，还有放射性元素。

这几种事物的关系是这样的，放射性元素可以通过衰变控制开关，而开关控制毒气瓶是否打开，如果打开，就会释放毒气，猫就会被毒死。

根据量子力学的不确定性，放射性元素衰变的概率是不确定的，处于衰变与不衰变的叠加态。

注意，这里的不确定是绝对的不确定，是微观世界的本质属性，与人类的观测水平高低没有任何关系。

而叠加态也是绝对的叠加，并不是“衰变或者不衰变”，而是“既衰变又不衰变”的叠加。如果我们想知道叠加态到底是一种什么状态时，就必须打开箱子观看，一旦这样做，叠加态立刻就会坍缩，变成“衰变或者不衰变”的确定状态。

而打开箱子观看的动作，就相当于电子双缝干涉实验中的探测器观测。

最终的结果就是，箱子里面的猫就处在一个“既死又活”的叠加状态。这显然是不可能的，现实中无论如何不可能存在这样一只猫。

薛定谔当初提出这个思想实验的用意，就是用“既死又活”的猫质疑并讽刺以波尔为首的“哥本哈根学派”提出的不确定性。

让薛定谔没想到的是，这个思想实验在后来大大推广了量子力学的普及工作。对于这个实验的诠释有很多种，比如说对“观测行为”的定义，到底什么才是“观测”？

不仅仅是人类的观测行为，不仅仅是眼睛观看或者探测器观看，那只猫本身也会实施观测行为。事实上在我们没有打开箱子之前，猫的生死早就确定了，我们只是看一眼而已。

当然还有更激进的“平行宇宙”理论，认为箱子里的猫生死的概率确实是一半。当我们打开箱子看到一只活猫时，也一定会存在一只死猫，只不过死猫并不在我们的宇宙，而在另一个平行宇宙。

无论是电子双缝干涉实验还是薛定谔的猫，本质上都是量子力学中不确定性的直接体现。经过一百多年的发展，物理学家们仍然不知道不确定性背后的本质，只知道不确定性确实存在，而且早已应用在我们日常生活中。

也就是说，对于不确定性，我们只知其然，不知道其所以然！