文/老余
薛定谔的猫你肯定听说过，但你不一定了解薛定谔到底要表达啥意思，而薛定谔的这只猫，其实至今也没有得到解决。
这个思想实验的结论让人费解，很诡异：
——在人们观察盒子里的那只猫之前，它处在「即活着又死了」的叠加状态。
这句话让人非常恼火，有种智商被侮辱的感觉。
在我们的认知里，一个活物要么是死了，要么就活着，怎么会有即死又活的东西存在呢？
就连霍金都很烦：“当我听说薛定谔的猫，我就想去拿我的枪。”我估计要么是想去打猫、要么是打自己，或者是打薛定谔。
为何连霍金都烦这只猫？
因为宏观世界里的很多物理定律在微观里是失效的，而微观世界里粒子的很多行为非常诡异，宏观物理理论完全无法解释。
比如上面提到的「叠加态」，什么是叠加态？这是一个微观世界的概念：
——粒子，在被人类观测之前，可以没有一个固定的状态，是两种及以上状态的叠加。
说白了，就是“即... ...，又... ...”的状态。比如粒子双缝干涉实验，就精准的表达了粒子的这个性质。
双缝实验我们在初中就学过了，但我估计99.99%的朋友没有细品过实验结论的诡异性，就像量子物理大神波尔说的：
——如果你不为量子力学感到困惑，那你就是根本没有理解量子力学。
双缝实验，就是困惑之一。
而要把薛定谔的猫说透，我们就得明白叠加态是个什么意思，所以我们先重温下双缝实验到底是怎么回事。
上图我们应该并不陌生，坐左边的是光源，中间的挡板上有两条缝，光子从缝隙中穿过去打在最右侧的屏幕上形成了明暗相间的干涉条纹。
这样的干涉条纹之所以能出现，必须是两束光子同时（绝对的同时）穿过两条缝，根据光“波粒二象性”的波动性，波峰在最右边的屏幕上叠加，加强了亮度，波峰与波谷叠加，刚好抵消，亮度就消失了，而波谷与波谷叠加，就更暗了。
但我们知道，这需要两个波，也就是两束光才行。
那要是把最左端的光源换成一个光子，结果会如何？会不会出现干涉条纹呢？在我们的常识里，这是不可能的，因为有两条缝，起码得需要两个光子且同时穿过细缝才行。
随着技术的发展，当物理学家真的在左边只发射一个光子时，诡异的一幕出现了：
——干涉条纹依然存在。
这就太不可思议了，就只有一个光子，它是和谁发生了干涉？
你可能会说，这还不好解释嘛，光有波粒二象性，光子也有，一颗光子也能表现出波的特性，这个波同时经过两条缝了呗。
但物理学家拿质子做实验，结果还是一样的，有干涉条纹，且是规整的条纹。
物理学家虽然是这个世界上头脑最聪明的一群人，但思来想去这个现象只有一个解释：
——光子、质子，在同一时刻经过两条缝，然后自己遇见了自己，发生了干涉。
虽然这很难理解，但这是唯一合理的解释，就像福尔摩斯说的，当排除了一切可能性，剩下的那个即使再离奇，你也不得不相信它。
——粒子，即在这里，又在那里，即处于这个状态，又处于那个状态。
除了自己与自己相遇外，再比如粒子的自旋，即是正的又是负的，而当你观测的那一刻，这个叠加态就立马坍缩成了唯一形态，你看到它时有可能是正旋的，也可能是负旋的，你最后到底观测到了啥状态，只是个概率问题。
这就是微观世界的「叠加态」。
请注意：这里不是文字游戏，这里的“即...又”是「和」，不是「或」的关系。所以，在我们教科书里对原子内部结构的描述是错误的。
教科书里的电子与原子核的关系
在你印象里原子核不是上图这样的？电子围绕着原子核做圆周运动，由此还有很多朋友感慨这就像行星围绕恒星转一样——微观世界模拟了宏观世界的运动，宏观微观原来是一回事。
但事实上，完全不是一回事。
真实的原子内部结构是下图这样的：
真实的电子与原子核的关系
最中间的点就是原子核，而外围的颜色深浅不一的，就是一个电子的状态，注意，是一个电子。
它不是一个点，不是围绕原子核做圆周运动，而是一片云，它根本没有具体的位置，在你测量它到底在什么地方之前，它「同时出现在原子核周围的所有地方」。
由此，甚至有个叫辉勒的科学家脑洞大开，既然一个电子可以同时出现在任何地方，那整个宇宙的万事万物（包括你我）会不会就只是由一个原子组成的？
这个想法真的太大胆了... ...
这就是微观世界，一个与我们所处的宏观世界完全不一样的世界，在那里，我们现在掌握关于位置、速度、距离、甚至时间等一切概念，都得重塑，都得推倒后重新思考。
难怪量子力学的大神波尔都会发出那样的感慨。
而薛定谔在当时，与你我一样，是完全不屑这种解释的，确实是太诡异了，脑洞开得太大了。
本来，宏观世界与微观世界是井水不犯河水，你玩你的经典力学和相对论，我玩我的波函数坍缩理论，虽然两个世界的理论水火不容，但也算是相安无事。
而薛定谔用那只猫，让后世物理学家们不得不面对这个“矛盾”的世界了。
下面我们来说说薛定谔的猫是到底要说明什么问题？
薛定谔（1887年8月12日—1961年1月4日）
薛定谔不喜欢哥本哈根学派关于量子叠加态的解释，于是给他们出了这个难题——一个关于猫和毒气的思想实验。
在一个完全封闭的箱子里放一只猫，箱子还有一个复杂的装置，装置的一头连着毒气瓶，另一头连着放射性粒子，且粒子在一段时间内可能会衰变，当然也可能不会衰变。
如果衰变了，就会触发打碎毒气瓶的装置，猫立马毙命；如果没衰变，毒气瓶不会破，猫也自然还会活着。
薛定谔的猫
薛定谔就此发难：请问哥本哈根学派，既然你们说微观粒子在观测之前处于叠加态，那宏观世界里的这只猫在你观测之前，是死了还是活着？按照你们的理论，应该处于叠加态吧？即：
——这只猫即是死的，又是活的。
这显然非常荒谬，只要是个精神正常的人，都无法面对这个答案。
这也难怪连霍金都发出那样的感慨，一想到薛定谔这只该死的猫，他就想去拿他的枪。薛定谔的这只猫，确实让物理学家们非常为难。
其实一直到现在，叠加态到底是怎么一回事，到底该怎么理解，还没有定论，薛定谔那只猫的问题，也一直没有得到很好的解决。
但或许正是这样，我们所处的这个世界才显得如此深邃，如此让人敬畏和感叹。
量子力学，特别是我国的量子计算已经处于世界领先水平。
但有有意思的是，量子力学里很多问题就像薛定谔的猫一样，并没有得到完美的解释，可这并不妨碍我们运用量子力学的实验成果。
——虽然我还不知道你是什么，但我已经知道了怎么用你。
我想总有一天，会有大神出来把这一切解释清楚，并继承爱因斯坦的衣钵，想办法统一宏观与微微观世界的一切物理理论。
就像当年哥白尼（1473年-1543年）看破了天与地，像开普勒（1571年-1630年）看破了天体运动的引力本质，像牛顿（1643年-1727年）坐在苹果树下看破了地球引力，还像麦克斯韦（1831年-1879年）看破了「电、磁与光」的关系。
最后像爱因斯坦看破了「光」的特殊——在任何坐标系下它的速度都是30万千米/秒，由此看破了宏观世界的时间、速度和距离的本质一样。
这个牛人一定会出现，只是时间问题，而当他看破宏观与微观的那一刻，整个人类看这个世界的眼光会截然不同，想想都有点兴奋。
所以，如果你正身处阴沟，也别忘了抬头看一看漫天星斗，或许你会发现，自己的困境，竟是如此渺小，如此微不足道
（完）
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