薛定谔那只怪“猫”,与量子力学有啥关系,为何还扯出平行宇宙?|微观世界|薛定谔|猫

　　“薛定谔的猫”大概算得上是这个世界最著名的一只“猫”吧，它的问世搅闹了足足85年，把世人弄得纷纷扰扰。那么它到底与量子力学有啥关系，本身又是一个什么逻辑，还是让许多人看不明白。今天我们就来掰扯掰扯，一起来顺着这只“猫”的毛梳理梳理，看能不能闹明白些。

　　薛定谔的猫到底是怎样一只猫呢？

　　薛定谔的猫思想实验大致意思为：在一个封闭的盒子里，有一一只猫和一瓶毒药，装毒药的瓶子上有一个锤子，受一个电子开关控制，这个开关又受到放射性原子控制，只要原子衰变，就会触动开关，锤子落下砸碎毒药瓶，猫就必死无疑。原子衰变虽然有半衰期，但衰变的时间是随机的，人们无法知道某个放射性元素准确的衰变时间，这样我们就无法知道这个元素是不是已经衰变了，因此也无法知道那只锤子是不是落下了，盒子里的猫是死是活，只有等到打开盒子，才能够确定这只猫是死是活。

　　那么经典力学和量子力学的分歧就在打开盒子的一瞬间。经典宏观理论认为，猫是死是活其实在没有打开盒子前早就确定了，只不过是打开盒子的一瞬间我们能够知道这只猫是一个什么状态而已；哥本哈根诠释则认为，没有打开盒子，这只猫就永远处于死和活的混沌叠加态，只是在开盒子那一瞬间，才确定了这只猫的死活，是观测让粒子从波粒二象性的叠加态坍缩为本征态，这就是所谓的波函数坍塌。

　　因此，薛定谔的猫思想实验，是把量子力学微观表现放在宏观世界来观察，用宏观理论来解释这种不死不活的现象，从常识判断，这当然就非常不符合逻辑了。争论了几十年，一直到1964 年，约翰·贝尔发表了非常重要的贝尔不等式，证明了定域性隐变数不可能存在，哥本哈根诠释成为被科学界广泛认同的量子力学正统理论。但至今非定域性的数诠释仍未被推翻，争论依然还在继续。

　　但不管怎样，薛定谔的猫在宏观视角来看是不符合逻辑的，但在微观世界这只猫就永远处于既死又活状态，只有观测才会改变它。这就是所谓薛定谔猫符不符合逻辑的问题，不知道各位是否理解了？不过没有理解也不要紧，因为相对经典理论和生活常识来说，量子力学的确有许多反常识现象，难怪量子力学著名大师尼尔斯·玻尔曾经表示：“如果你第一次接触量子力学而不感到惊讶，那你一定是没有弄懂它”。

　　现在来认识一下薛定谔其人和他那只猫的来历。

　　埃德温·薛定谔是最著名的量子力学奠基人之一，也是分子生物学的发展的先驱，由于其在原子理论方面的贡献，他和狄拉克分享了1933年诺贝尔物理学奖。“薛定谔的猫”就是薛定谔在1935年提出的一个著名思想实验，旨在证明量子力学在宏观条件下的不完备性，也就是与爱因斯坦一道反对量子力学主流学派提出的哥本哈根诠释。

　　所谓哥本哈根诠释中最重要的思想就是，量子系统的量子态，可以用波函数来描述，也就是微观世界物质存在形式是波粒二象性，以波和粒子的叠加混沌状态存在，处于不确定性状态，只有观测，叠加态才会坍缩为本征态，也就是粒子态。

　　爱因斯坦和薛定谔等一些物理学家拒绝接受这种理论，认为量子力学的不确定性原理只不过是一种唯象理论，并非事物的真相，在其内部一定含有一个隐变量，也就是还有内在机制没有找到，只要找到这种内在规律，量子世界也是可以认识的。爱因斯坦最著名的论断：“上帝不掷骰子”，说的就是这回事。

　　薛定谔尝试用一个思想实验来说明量子理论不确定性原理的荒谬，但他设计的这个“猫”思想实验，是把微观世界不确定性原理变成了宏观世界不确定性原理，按照经典力学和生活常识来看，这样一只既死又活的猫看起来当然是违背逻辑的。但问题是微观量子世界的粒子表现，在实验中就是与宏观世界完全不一样，因此这个实验并没有推翻哥本哈根诠释，反而引起了人们对量子世界的思考，并推动了量子理论的完善。

　　薛定谔的猫与平行宇宙。

　　薛定谔的“猫态思想实验”不但没有驳倒哥本哈根诠释，还引申出了平行宇宙理论。这是因为在量子力学里，随机性和偶然性成为常态，世界是由不确定、随机事件决定，这样就有了猫既死又活的状态。但猫是不可能既死又活的，只能把世界将分为两个，一个是活着的猫世界，一个是死了的猫世界。只有这样，这只猫才不必再为死活问题困扰，也就不存在死活叠加的问题了。

　　这个理论认为，宇宙诞生以来，宇宙每时每刻都在为解决这两张状态而分裂，现在宇宙已经分裂了无数次了，而且分裂速度还依然在以指数级增加，并趋于无穷，现在我们所处的宇宙只不过是其中之一而已。但人类只能在自己的宇宙中生活，因此所谓平行宇宙永远也无法证实，只能是一种假设。