深层解读“薛定谔的猫”, 为什么会存在一只“既死又活”的猫?

数载以来，这一实验已是耳熟能详，然而量子论的篇章却翻开了新的一页。薛定谔当年所设此实验，用以质疑量子理论，甚得爱因斯坦赞许。如今以现代量子理论之眼光回望，或许其发力之处尚有探讨。

下文将细述实验及其关键所在，然我们不应停滞不前，而是需领略现代量子论之新貌。随后，我们将对比旧论，揭示其中矛盾，令您在量子领域的见解，超越薛定谔与爱因斯坦之境界。

冲突之缘由

若将量子论之所知与未知划分两端，所知者如“量子纠缠”、“量子隧穿”与“不确定性原理”等实验成果，未知者则为现象背后之本质。爱因斯坦、波尔、薛定谔等科学巨匠，皆致力于揭示深渊之奥秘。

假设量子现象为深渊所发之光，科学家所求索者即为黑暗深处之所藏。众人之解释虽各有千秋，但彼此争论不休，乃因各执己见。

冲突之本质

所有纷争皆起于微观粒子之测量。原子之结构非如我们所想，电子按固定轨道旋转。实际情形恰似云雾，电子之运动轨迹隐于实验结果之中。为求得物体运动轨迹，需知其速度与位置，以此推算下一刻之位置。

但在测量过程中，科学家发现电子的位置和速度难以确定，其速度与位置呈现出“规律的随机”状态，意味着它们遵循概率分布，然而具体是哪个概率值却是未知数，故我们无法预知电子的确切轨迹。

以通俗之言述之，无数次测量后，我们将结果标记，发现电子形成一云状结构，它在云中任一位置出现皆有可能，唯测量之时，电子才会显现为一点，仿佛在说：“我本为粒子，非云也，你我之不解，在于你未明我之本”。

波尔之诠释是，电子为一粒子，同时存在于云之各处，待我们测量之时，它会随意选取一处显现。

如此诠释令人费解，若其为一粒子，何以同时存在于多处？莫非有分身之术？

爱因斯坦则称，电子为一粒子，不应同时存在于云之各处。在测量之前，它已在某处，故我们得到的结果非全然随机，但具体何处，尚不明了。

美国量子物理学家休·艾弗雷特有言，电子同时存在于云之各处，测量时，在此宇宙它现于某地，而在另一平行宇宙，或许爱因斯坦或波尔之测量结果不同，无数平行宇宙之测量结果组合，形成电子云。

诸多理论，此处不一而足。总之，各家之言，各有其理。

正因这些争论，薛定谔才设计出那想象实验。他设一猫于箱内，箱中放置微量放射性物质。放射性物质一旦衰变，便触发毒药瓶之计数器，导致毒药瓶破裂，猫命悬一线。

放射性物质的衰变受量子力学规律之约束，换言之，量子论之定律掌控猫之生死。薛定谔将量子论中抽象概念，转化为现实中的具体问题。如此，微观世界之电子是否随机出现与宏观世界之猫生死联系起来。

生命无非生死两途，而在此实验中，猫呈现第三种状态——既生又死，因其代表“电子”之量子猫。波尔言，电子既在此又在彼，故薛定谔曰：“若波尔所言不虚，则猫既生又死。若开启箱子以观究竟，则结果仍为随机，生死乃定。”

薛定谔，量子力学之奠基者，构建此实验，旨在嘲讽以波尔为首“哥本哈根”学派之量子状态解释，认为生死“叠加态”之说荒谬，与现实世界不符。

细审之，争论之核心不在于电子是否存在叠加态，而在于打开箱子前后之情景。打开箱子即为测量，而测量由人所驱动。

为何薛定谔选用猫？盖因猫不具自我意识，故实验结果不受猫之自我意识改变。波尔认为，人之测量驱动了量子状态之随机呈现，此现象称波函数坍缩，也就是说，量子之“不确定性”与人的测量有关，故量子力学中有“测不准原理”。

爱因斯坦亦认为“观察者”之影响有误，并支持薛定谔之猫假设。其言如下：“波尔之解释被您放射性原子+盖革计数器+毒药+猫之系统最优雅地反驳了。在一盒中，系统同时含活猫与死猫。仅在物理学家调查时，猫之状态才会定型？”

爱因斯坦之意：

“薛定谔，你之比喻甚妙。

波尔，杯子果真在眼前乎？据你所言，杯子与世间万物皆存又皆无，唯有观之时，方知其存亡。或曰，唯有观之时，杯子方决断其存亡。

波尔，是否在你观之瞬间，上帝掷出骰子，2点小，“显现为小，消失为大”，如是，杯子方显。

新薛定谔之猫与破解之法——波粒二象性

“不确定性”之出现，使得这只猫现身，量子力学亦与自由意识产生牵连，似乎哲学之门已为之敞开，涌现诸多俗文学。实际上，测量与否，与结果无关。理解此点，你已超越薛定谔与爱因斯坦于不确定性上之量子理解。

何为概率分布？譬如问校内学生分数，我们不能草率取一张试卷看其80分，便以为全校皆80分。我们应随机抽取多份试卷，统计分数段，如百分之百占百分之十，六十分占百分之七十......

量子在我们未测量时，犹如全校试卷之分数皆被遮蔽，你不知随意抽出一张分数几何，然你抽取多张，便知其概率分布。下次抽取时，知有百分之十概率抽得百分之百，百分之七十概率得六十分。但你抽取与否，不影响学生之考试成绩。

学校分数与量子唯一之异，是学校为众多学生之成果，而量子仅为一人之考试成绩，或者说一个粒子之结果，此即为波粒二象性。若你未明，则听我一言：

我们曾说电子如云（波动性），犹如全校试卷分数，测量时则为一电子，正如我们抽取一张试卷之分数。然你能断言此粒子仅得八十分乎？不能。正如波尔所言，所有具有确定性概率分布之波函数坍缩为一电子。换言之，所有试卷在你抽取之时，是你随机抽得一张。为何一电子形成云状，在概率分布任意处？为何一校中仅一学生，却能呈现全校不同分数？因其为波，具波动性。

若你尚不能明了，请记此比喻：粒子如孙悟空，拔毛化分身，遍在各处，成悟空军队波动前行。唐僧唤“悟空”，波形军队即消失，唯留一孙悟空回应，告知所在。根据波形不同，各处孙悟空数量不同，数量分布呈概率。

借波粒二象性再审视猫之实验。

问未开箱前，猫何状态？答曰：即生即死，同时存在，然为概率分布：生50%，死50%。

问开启箱后，何为结果？答曰：测量百次，通常生与死各半。

问结果何由？答曰：波粒二象性所定，波函数之坍缩随机，无关测量，人之意志不能转移。