一个经典量子思想实验揭示神奇新世界!

薛定谔的猫(薛定谔？丁格斯猫)是量子理论的一个理想实验。

虽然量子理论诞生已经有一个世纪了，但它辉煌的全盛时期和繁荣时期也已经过去了半个世纪。但是量子理论引起的困惑仍然困扰着人们。正如玻尔的名言，“如果有人第一次听到量子理论时没有感到困惑，那么他肯定不明白。”薛定谔的猫是典型的量子难题之一。一只猫被关在一个秘密的房间里，里面有食物和毒药。毒瓶子上有一把锤子。锤子由电子开关控制。电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，阿尔法粒子将被释放，电子开关将被激活，锤子将落下，毒瓶将被打碎，氰化物气体将被释放，猫将死去。核衰变是一个随机事件，所有物理学家能准确知道的是半衰期——衰变所需的时间减半。如果一种放射性元素的半衰期是一天，那么该元素将在一天内减少一半，在另一天内减少一半。然而，物理学家无法知道它是在早上还是下午衰变。当然，物理学家知道它在早上或下午衰变的概率——也就是说，猫在早上或下午死亡的概率。如果我们不打开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，我们可以断定猫不是死了就是活着。这是它的两个本征态。然而，如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，我们只能说它处于有生命和无生命的叠加状态。我们只能在盖子打开的时候知道猫是死是活。这时，猫的波函数立即从叠加态收缩到本征态。量子理论认为，如果不打开盖子观察，我们将永远不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加状态。

薛定谔讽刺地说:根据量子力学的解释，盒子里的猫处于“死-活叠加态”——死-活！你必须等到你打开盒子，看看这只猫，决定它是活着还是死了。(请注意！这不是一个发现，而是一个决定。一个眼神就足以致命！正如哈姆雷特王子所说:“生还是死是个问题。”只有当你打开盒子，叠加态突然结束(在数学术语“波函数塌缩”中)，哈姆雷特王子的犹豫才最终结束。我们知道猫的确切状态:死亡或活着。哥本哈根概率解释的优点是只有一个结果，这与我们观察到的结果是一致的。但是有一个大问题:它需要波函数突然崩溃。但是物理学中没有公式可以描述这种崩溃。然而，长期以来，物理学家出于实用主义接受了哥本哈根的解释。付出的代价是:违反薛定谔方程。这也难怪薛定谔一直很苦。

哥本哈根解释长期以来成为“正统”和“标准”。但是那只永远不死也不活的猫总是像一场让物理学家不安的噩梦。格利宾在《寻找薛定谔的猫》中想告诉我们的是，哥本哈根解释在哪里失败了？什么样的解释可以取代它？

世界理论

1957年，埃弗雷特的“多世界解释”似乎给人们带来了好消息，尽管没有人把它当回事，因为它太奇怪了。格利宾认为，多元世界解释有许多优势，可以取代哥本哈根解释。让我们简要介绍一下埃弗雷特的多世界解释。

格利宾在书中写道:“埃弗雷特...指出两只猫都是真的。有一只活的猫和一只死的猫，但是它们在不同的世界里。问题不在于盒子里的放射性原子是否衰变，而在于它是否衰变。当我们看着盒子时，整个世界分裂成两个版本。这两个版本在所有其他方面都是相同的。唯一不同的是，在一个版本中，原子衰变，猫死亡。在另一个版本中，原子没有衰变，猫仍然活着。”

也就是说，上面说“原子已经衰变，猫已经死了；原子没有衰变，猫还活着。”这两个世界将完全独立地进化，就像两个平行的世界一样。格雷本显然很欣赏这种解释，所以他接着说:“这听起来像科幻小说，但是...它基于无懈可击的数学方程，简单、自洽和基于量子力学的逻辑结果。”“在量子的多元世界中，我们通过参与选择自己的道路。在我们生活的世界里，没有隐藏的变量。上帝不会掷骰子。一切都是真实的。”根据格利宾的说法，如果爱因斯坦还活着，他可能会同意并高度赞扬“上帝不能在没有隐藏变量的情况下掷骰子”的理论。

这种解释的优点是薛定谔方程总是成立，波函数从不崩溃，因此它简化了基本理论。它的问题是这个假设太离奇了，代价是这些平行世界都是同样真实的。难怪有人说:“在科学史上，多世界解释无疑是有史以来最大胆、最雄心勃勃的理论。”

结论:量子理论仍处于探索阶段，因为许多理论尚未得到实验的验证。在接下来的100年里，人类可能会跟随量子理论进入一个更加新奇的世界。也许这些意识形态实验永远是物理学家的丰富幻想。