解读“薛定谔的猫”，真的存在一只“既死又活”的猫吗？

发布者：逸飞而过 2023-5-9 01:24

这个问题有两部分：

「生死叠加状态」是什么，它和我们通常理解的经典状态有什么区别？「打开盒子」的时候发生了什么？

我强烈建议大家把这两个问题分开来看，因为前者是非常成熟的量子力学的基础。说得不好听一点，没有一点功夫的人努力接受就好了，不要想着去推翻它。而后者是一个悬而未决的问题，称为量子测量诠释问题，好在它对理论预言并不产生什么影响，换句话说目前它是个「哲学」问题，所以你在不违背客观实验事实的基础上怎么瞎掰都行。

所以我这里不会解释第二个问题，大家有兴趣的可以去找找量子诠释相关的文章。

关于第一个问题，很多人说了，薛定谔的猫最早是为了揭示哥本哈根诠释的荒谬而被提出的，然而就像我说的，大家最后的结论是所谓「诠释」暂无客观的判别办法，也就是说即便薛定谔的猫也无法判哥本哈根诠释的死刑，换句话说就是，量子力学承认薛定谔猫态——生死叠加态的存在。

问题的关键在于「叠加」。量子力学中的「叠加」态是没有经典对应的，它不会像你想象中的任何例子——任何科普中的比喻都是不恰当的，比如你考试卷的例子。理解这个概念需要你对「系统可能的状态」重新思考，一个变量（比如你的考试成绩）经典的物理状态可能是几个值（90分和91分），而量子力学中可能的物理状态则是这几个值张成的（复投影）线性空间，这样的状态不仅包含一组基（90分和91分）上的概率（比如20%和80%），甚至还有它们的相对相角，这显然已经不是经典的概率描述可以概括的。

理解这样一个东西，难点在于——如果你不用它去做计算，那么它的意义只依赖于测量诠释，不谈诠释的话你不理解它，而要谈诠释的话就会陷入无休止的哲学思辨中。这就是为什么物理学家面对这个问题常说「shut up and calculate」，只有深入计算后才能从诠释以外的角度体会叠加态的本质。所以我虽然给出了叠加态的概念，你仍然不知道它是什么，我也无法告诉你它是什么，我只能告诉你它不是什么。这也是为什么我在上面说你们努力接受就好了。

这样的状态对于微观粒子来说是常态，但当粒子数增加时系统会倾向于一组基，而基矢间的叠加变得不稳定——比如生与死这组基，也就是说宏观叠加态存在，但是系统很难被放到这样的态上去。目前的量子计算工程努力地构造「猫态」，也仅仅是得到几十或上百个粒子之间的纠缠（一种非定域的叠加），而真正的「宏观」则涉及阿伏伽德罗常数这么多的粒子。所以薛定谔猫态之所以荒谬，并不是因为它不可能存在，而是因为它难以实现以至于我们都没有见过。

就好像经典物理中的低熵态，原则上是存在于相空间的，但是统计上它是极难发生的。当年发展出热力学的统计诠释时可能也有人说「为什么没有人见过盒子里的气体全部自动缩到了一个角落？」我认为薛定谔的猫也是类似的思想实验。

埃尔温·薛定谔哲学物理

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