古今说史

量子力学为什么会有这么多“梗”？

一直以来都有民间都有一种说法：“遇事不决，量子力学”，量子力学其实是让一般人误解最深的一个科学理论。关于量子力学其实还有很多“梗”，比如：薛定谔的猫，上帝不掷骰子等等。

那么问题就来了，为什么关于量子力学会有这么多的“梗”？比如：薛定谔的猫？

今天，我们就来详细的说一说。

让人无法理解的量子力学

尼尔斯·波尔是是量子力学的奠基人之一，哥本哈根学派的领袖，他就曾经说过这么一句话：

而后来量子力学的大牛，曾经参与曼哈顿计划，也拿到诺贝尔奖的物理学家费曼，也曾经说过这么一句话：

量子力学的另一个奠基人薛定谔，也就是提出薛定谔波动方程的科学家，他直接就站到了量子力学的对立面，当然不止薛定谔，爱因斯坦其实也是量子力学的奠基人之一，他最早提出“光量子假说”用来解决了光电效应问题。后来爱因斯坦也站到了量子力学的对面。

而薛定谔提出“薛定谔的猫”其实就是用来刁难量子力学哥本哈根学派的理论的。

他到底是在反对什么呢？

实际上是这样的，上世纪初期，科学家就一直在研究微观世界的物理规则。这是因为恰好在上个世纪初期，观测技术突飞猛进，当人们拿“牛顿理论”来套用微观世界的物理学规律时，就发现误差大到无法忍受的程度。

实际上，网上天天有人叫嚣着“推翻”物理学理论。可很多人不了解物理学家们，他们是一群最激进的保守主义者。他们一般都会用现有的理论去套用新的物理学现象。这是因为旧的物理学理论是最可靠的，你想牛顿力学经历了几百年的考验屹立不倒，这都不相信还能信啥？

因此，如果牛顿力学还足够精准，物理学家们就会用牛顿力学来解释物理学现象。但是还有一种情况会让物理学家们变得非常激进。这种情况就是用牛顿力学解释新的现象时出现了无法拟合的误差。这时候物理学家就会开始着手新理论的建设。因此，我们才说物理学家们其实是激进的保守主义者。

微观世界的现象就是当时科学家们想要攻克的。他们在研究微观粒子的运动时，就发现很多无法理解的现象，十分诡异，完全和宏观低速的世界是不同的。这才有了上文中，波尔和费曼所说的那些话。

后来，海森堡提出了不确定性原理、薛定谔提出的薛定谔波动方程解释了微观粒子的物理学规律，而狄拉克证明了不确定性原理和薛定谔波动方程是等价的。

海森堡的不确定性原理说：微观粒子的动量信息和位置信息是不可能同时获得的，测量本身也会影响到微观粒子的状态。这也是哥本哈根学派对于量子力学的一个主流解释。

按照这个理论，我们熟悉的原子结构都会发生改变，原本大家认为电子是绕着原子核运动的，就像太阳系模型一样。但是不确定性原理告诉我们，我们不可能准确地知道电子具体在哪里，我们知道它出现在哪的概率是多少，所以只能用概率云来描述

“薛定谔猫”的目的

爱因斯坦和薛定谔对此并不买账，他们认为这个“概率”的解释太诡异了。于是，爱因斯坦和在波尔争论时就说，上帝不会掷骰子。而波尔说：“爱因斯坦，你别指挥上帝如何做事。”

薛定谔更绝，他直接提出“薛定谔的猫”，这其实就是让一般人也能理解“量子力学中诡异的现象”，也就是猫处于生存与死亡的叠加态中

这其实是一个思想实验，事实上这实验没办法做，但它却讽刺了量子力学哥本哈根学派的“叠加态”的解释，以及吐槽“观测者对于实验结果影响”的观点。

不过，随着后来的科学水平的发展，事实证明，目前的结果是更倾向于哥本哈根学派这边的，也就是说，量子力学并非是不完备的，而是坚实可靠的理论，虽然它看起来可能很匪夷所思。

当然整个过程不只有上述的那几位科学家，参与到整个量子力学发展中来的人前前后后有成百上千个世界顶级的科学家，这其中最关键的人物都在下面这张照片当中。

钟铭聊科学

薛定谔的猫一定的科学界最有名的科普故事。这只猫可以说是让“量子力学”名声大噪、家喻户晓的第一功臣。

薛定谔的猫是什么？

“薛定谔的猫”是由奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个著名思想实验，描述了如何将一只活泼可爱的猫变成“生死叠加”状态。

下面是具体的操作步骤：

将一只可爱猫咪装进一个有量子系统机关的毒气瓶的盒子里，然后密封至不可见。毒气瓶的开关由一个24小时半衰期的放射性原子控制。

在这24小时内，如果原子衰变了，放出α粒子就会触动开关，毒气瓶将被一个铁锤砸碎，那猫就必死无疑；但如果原子没有衰变，毒气瓶完好如初，猫也就不会死去。

由于原子具体何时衰变我们无法确定，那这段时间内盒子里的猫有可能还活着，也可能已经死了，但只有我们打开盒子才能确定猫的生死。

这就好比量子力学对“量子”不可测的描述，当我们没有观察时，量子可以处于一种矛盾的“叠加态”，而当我进行观察时量子从“叠加态”坍缩为唯一确定的经典态。

这种情况下，以哥本哈根学派的解释，可以认为盒子里这只猫正处在一种“生死叠加”状态，也就是即生即死的状态。

为什么要做这个实验？

1926年，薛定谔凭借其深厚的微积分功底，推导出了“薛定谔方程”，并成功运用它解释了氢原子结构，但作为数学大牛的薛定谔却无法解释薛定谔方程中波函数的物理意义。

我们知道，数学公式与物理公式最核心的区别就在于是否具有物理意义，如果没有具体的物理意义就称不上一个完整的理论。而后来德国物理学家马克思·玻恩给薛定谔方程做出了一个让人能够理解的诠释：

玻恩的诠释是一种概率诠释，凭借这个诠释，玻恩获得了1954年诺贝尔物理学奖。

本来薛定谔应该感谢玻恩，奈何薛定谔是支持爱因斯坦的“决定论派”，而玻恩的概率诠释属于“概率论派”并成为了著名的“哥本哈根解释”，这让薛定谔很愤懑。

虽然爱因斯坦与薛定谔都曾对量子力学起到了极大的推动作用，但对于玻尔主导的“哥本哈根解释”一直持否定态度。但三次论战，爱因斯坦都败下阵来，无形中反而成就了量子力学的“哥本哈根解释”。

在1955年爱因斯坦去世之后，作为爱因斯坦的嫡系大将的薛定谔憋了一个大招，就是“薛定谔猫”的思想实验，继续向玻尔一派宣战。

薛定谔的本意是借这个思想实验，将量子态的不确定概念引入到宏观世界，让人们直观体验一下“概率”描述的不靠谱。

其实这个思想实验并不能证明什么？仅仅是再次发泄了薛定谔对于量子力学“哥本哈根解释”的不满，但他自己也知道提不出什么更好的解释。

围绕爱因斯坦与玻尔的量子论战，出现的一系列思想实验，无非是科学家们哲学立场的针锋相对，世界到底应该由什么来支配？是决定论，还是概率论？

这个哲学思考，至今也没有一个明确的答案。

简单了解下“哥本哈根解释”，为什么让爱因斯坦、薛定谔等人难以接受

1、玻恩的波函数概率解释：这个上面已简单说了。

2、海森堡的不确定原理：有一些成对物理量，它们不可能同时被精准测定，一个越确定另一个必定越不确定，此消彼长。

3、玻尔的互补原理：一些物理对象存在看似矛盾的多重属性，原则上不可能用同一种方法同时看见其多种属性，只能用不同是方法观察到它们不同的属性。

4、玻尔的对应原理：量子的各种规则虽然适用于微观尺度，但从规则中得出的结论不能违反宏观上的观察结果，而且宏观尺度上还是遵循经典物理学规则。也就是说，在大量子数极限的情况下，量子体系的运动趋向经典力学体系，量子物理定律和方程可以转化为经典物理定律及方程。

5、叠加态原理：如果A和B是一个粒子的两种状态，那么A+B也是这个粒子的第三种状态，并同时具有A\\B的特征。

6、波函数坍缩：在一次测量与下一次测量之间，除了概率波函数以外，微观物体不存在，它只有各种可能的状态，只有进行了观察或测量，“可能”状态才坍缩为实际的“确定”状态。

看了是不是觉得头大，为了描述一个量子，竟然总结了这么多原理。对于物理学追求的简洁、统一来说，这无疑太多了。就像一个人说话，说了一大堆却无法总结出一个中心思想一样。

但这些结论却与实验观察结果完美匹配，又缺一不可。然而在爱因斯坦、薛定谔等人心中量子力学的“哥本哈根解释”是不完备的，绝不是量子力学的本质，但作为量子力学的正统解释，也没有人能给出比“哥本哈根学派”解释的更好。

“薛定谔的猫”催生“薛定谔猫态”科学实验。

“薛定谔的猫”实质可以看成是一个科学家的赌气或玩笑，但它却开启了科学家们把微观世界的量子特性引入宏观世界来的实验探索。

2005年美国科学家就曾宣布成功让6个铍离子实现了自旋方向完全相反的宏观量子叠加态，戏称“薛定谔猫态”。

自此这样的实验在世界各地大量的进行着，不过目前的结果是所有的实验都无法持续，也就是无法让量子叠加态持续出现在宏观世界里。

但如果哪天真能做到，薛定谔的玩笑可就开大了，说不定我们还真能“生死叠加，不死不灭”呢？呵呵！

想法捕手

相信很多人对薛定谔的猫的理论了解都是来自《生活大爆炸》这部美剧。在这部剧里，Penny就自己是否要和莱纳德交往这个问题咨询了谢耳朵，谢耳朵在回答她的问题时引用了这个理论。但是penny显然一脸困惑。

这个理论是一个理想状态下有关量子理论的实验。科学家薛定谔把一只猫放进一个不透明而且密闭的盒子里，盒子里有一个盛有毒气的玻璃瓶和一个放射性原子核构成的理想装置。一个小时之内，这个原子核有50%的可能会发生核衰变，一旦衰变，这个毒气瓶就会被打开导致猫死亡。但是你如果不打开盒子，你就不知道猫是活着还是死了。所以在打开盒子之前，这个猫既有可能是死的也有可能是活得。

我想谢耳朵引用这个理论，应该是想告诉penny，如果不去尝试和莱纳德在一起，就不会知道他们两适不适合在一起。

但是这个理论的真正意义是什么？要从薛定谔以及量子力学说起。

薛定谔（E.Schrodinger ，1887—1961）是奥地利著名的物理学家，也是量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，薛定谔的猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬。这些年来许多物理学家绞尽脑汁，试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验，这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月，《自然》报道了最新的实验结果。

量子力学是有关电子、原子等微观粒子的理论，它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观世界很不一样。原子的大小是10的-15次方米，原子核的大小是10的负18次方米。我们平常所能看到的一切，哪怕是最小（最短）的任何东西里面都有不是成千上万。而是数以亿亿计的原子或分子.

薛定谔的猫，则是描述量子力学“叠加态”的一个假设。

叠加态，指的是一颗粒子在同一时间可能处在两种不同的状态里。在宏观世界里，这是不可能的。比如一个人不可能既在家中又在屋外。但是在量子世界里，一个电子，可能处于这个电子云的任何位置。就好比，一个人在家中何处是不确定的。你看他一眼，他可能在任何地方——客厅、厨房、餐厅、卧室或书房都有可能；在你看他之前，就无处不在。

这个规律明显是难理解的，有的科学家甚至拒绝承认某些规律的真实性，比如著名的科学家爱因斯坦。所以薛定谔的这个虚拟实验，更像是一个“同时处于生和死两种状态的猫”的比喻，来解释这种（两种不同性质同时存在的）叠加状态。是一种现象的描述，而不是什么理论或者原理。

这个理论听起来有点像中国“方生方死”的诡辩论。但是这是宏观上的表达。量子力学是关于微观世界的物理，它的准则可能与我们所熟知的物理完全不同。

需要注意的是，在这个实验中，盒子关着的时候，我可以看作还没有对它进行观测。打开盒子的这个动作，从宏观上说可能只是“看一眼”的动作，不会发生什么变化，在微观里就是对它进行测量，相当于，从外界介入了它的状态，他的状态被改变了。

从这个理论可以看出：一切事物的状态都不是确定的，除非进行观测。也就是谢耳朵对penny说道这个理论的初衷。爱因斯坦认为，量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述，这是一种唯象理论，它本身不是终极真理。

镁客网

　“’薛定谔的猫”是物理学家薛定谔提出的著名思想实验，

　　做为有智慧的生物的人类一直在对自然世界的本质进行不懈的探索。中国古时有：“一尺之棰日取其半万世不竭”之说法，这是包含物质无限可分的思想。

　　西方的物理学家通过科学手段对物质进行无限拆分，发现了物质的分子结构，进而又发现了原子。当然原子也是可以拆分的，中子、质子、电子组成了原子。

　　当物理学家们继续这一拆分工作时，就遇到了困难。物质可以无限可分，但达到一定程度就会进入一个阶段，也就是进入了微观世界，这肯定会与我们比较容易观察的宏观世界有很大的不同。

　　微观世界探索进行中，在对“黑体辐射”现象解释，科学家引入量子概念。后来的研究表明，不但能量表现出这种不连续的分离化性质，其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。

　　在量子的世界里，确定性被概率取代了，无论是粒子的位置、能量还是速度，都处于一种不确定的状态之中，我们在没有进行观测时，不能确定一个量子的位置和速度等信息，因此量子系统就处于一种叠加态。例如粒子既可能在A处，也可能在B处，它就处于A和B两处的叠加态；一个原子核可能衰变也可能没有衰变，它就出于衰变和未衰变的叠加态。

　　量子力学的不确定性原理与宏观世界是相悖的。有些物理学家用这解释起量子现象得心应手，但确遭到很多其他物理学家的反感。薛定谔就是其一，为了说明量子力学的荒谬性，他设计了“薛定谔的猫”的实验。

　　一只猫被关在一个封闭的铁容器里面，并放入少量的放射性物质。这些物质在一小时内有50%的概率发生衰变，还有50%的概率不发生衰变。如果物质发生了衰变，旁边的探测器会探测到，这样会通过一个装置启动一个铁锤。铁锤就会打碎一个装有有毒物质的瓶子。瓶子里的有毒物质扩散到容器里，就会把猫毒死。如果物质没有衰变，那么有毒物质不会扩散，猫就是活的。

放射性物质衰变是用量子力学来解释的， 因此在人们没有打开盒子看的时候，这些放射性物质处于衰变和没有衰变的叠加态之中，这就使得这只猫也处于一种既活又死的叠加态之中。只有打开盒子进行观察，这只猫才会从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。

　　这个实验把宏观世界与微观世界联系起来，用猫处于即活又死的叠加状态的荒谬性来讽刺量子力学叠加态的荒谬。

　　这个让人抓狂的实验，虽然并没有得到确切的解释，但也没有把量子力学置于死地，反而变相传播了量子力学，这倒是薛定谔始料未及的。

在我们日常会有很多不确定现象，列如远方的年长亲戚多年未见，到底如何，是生是死，只有去打听或见上一面才能确定，当信息确定了，年长的亲戚就会由即生又死的不确定到了健在或不健在的唯一状态。在一期节目上，撒贝宁用快递小哥的例子说了“薛定谔的猫”。 简单来说，你在拆快递之前，快递盒里的东西可能是好的，也可能是坏的，只有在打开盒子的一瞬间，才知道是好是坏。

　　正是这样，如今“薛定谔的猫”被很多人拿来调侃生活中大量的不确定现象。当然这并不是严肃的科学行为，也不那么令人信服，只能算是一时流行的娱乐手段。

　　“薛定谔的猫”至今，科学家也没有统一的解释。有的科学家用平行世界来解释，但这没有得到多数人的认可，“薛定谔的猫”可能会让人们一直抓狂下去。

原虚幻境

薛定谔的猫，是物理学家薛定谔提出的一个思想实验。

其宏观部分是：将一只猫与毒物一起放在密闭容器里，猫触动机关，毒物释放，猫就死亡；猫不触动机关，就存活。

但是，这一切在打开容器之前，外面的人是不会知道结果的，猫的生死永远都各有几率，是未知数。

而打开容器，则代表了得到明确结果，实验进入了一个新的阶段。

这个实验的重点在于，薛定谔的猫代表了一种多结果重叠的状态。这个状态客观存在，而不同的选择，会将这个多结果重叠的状态打破，出现一个明确的结果。

薛定谔的猫，就是在描述这个从混沌的叠加状态，到确定状态的过程。

可以简单理解为，“薛定谔的猫”这个词，是对一种过程的描述。它不代表实体，而是过程。

这个实验的重点在于，向人阐释了“客观规律不以人的意志为转移”的道理。不论猫是死是活，影响它死活的因素永远存在。

量子力学钻研这个问题，提出了“平行宇宙”的存在。当“薛定谔的猫”呈现出某种明确的结果时，其他结果并不会消失，而是以平行宇宙的方式分裂出去。

纯钧LHGR

首先，我们要弄清楚，薛定谔不姓薛，不是中国人，他是奥地利的物理学家，就像傅立叶，不姓傅，不是中国人，他是法国的数学家，张伯伦不是中国人，是美国的NBA球员一样。

薛定谔全名埃尔温·薛定谔，研究量子力学的。具体介绍自己百度就可以。实验是这样的，把一只猫关进一个不透明的盒子里，然后把这个盒子连接到一个含有放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。这个放射性原子核在一段时间内有可能性发生衰变。如果发生衰变，它将会触发这个实验装置，打开装有毒气的容器，从而杀死这只猫。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，但是，如果一段时间后把盒子打开，实验者只能看到"衰变的原子核和死猫"或者"未衰变的原子核和活猫"两种情况，这就出问题了，因为这只猫会随着原子核的叠加进入一种不死不活，半死不活，又死又活的状态，完了，这是与我们的认知不符的，猫要么死，要么活，一定有一种情况发生，粒子却处于叠加状态。这个实验是想象出来的，具体操作是做不了的。这个实验的意义就在于，有一只猫死了，有一只猫活着，但它们位于平行的两个世界。这个实验对于通信技术具有重要意义，肯定也有很多牛人在研究它。当然，你为什么叫薛定谔的猫，而不是薛定谔狗呢？其实无所谓，阐述的道理是一样的，在人们怎么命名而已。

小金老师说

首先，薛定谔的猫是为了证明量子力学中的叠加态是不存在的而提出来的。但目前反过来被量子力学支持者们用来证明量子叠加态的存在了；

其次，要从最基本的时间、空间和运动速度定义出发，才能更清晰地揭露量子力学叠加态的诡辩论嘴脸！无论是带质量的电子、质子，还是不带质量的场，其任意特定时刻在任意特定的空间位置上的状态均是唯一的，无论你的运动速度有多快，除非你的运动速度是无穷大！由此就可反驳其叠加态的存在可能性了。

再者，关于薛定谔的猫的实质性问题，也可以用时刻法来进行详细的反驳。本人有一篇专文讨论此问题。有兴趣的朋友可以查阅并欢迎参与讨论。

彭晓韬

停留在“既往权威”、“教科书”上，只管搜索关键词，谁都会。头条，搬砖，不该。

薛猫假说，不过是——世事难料、万物在变、天有不测风云、不能踩在同一河流、运动绝对、发展永恒——换一个说法而已。薛猫假设，与海森堡测不准原理，异曲同工，一个意思。

按照“同一律”与“排中律”的逻辑法则，任何一个事物，在足够短的时间，必定有一个唯一确定的状态，不可能既是又不是，否则人类就不存在认识与思维。

必须警觉，薛猫假设与测不准原理，由于表述上的瑕疵，极易导致人们误解为：量子运动的位移与角动量不能同时确定。不能同时确定，只是因为测量条件、测量技术的限制。

双缝干涉实验，是量子层面。光量子，或电磁波辐射的一个波长，或螺旋运动的一个螺距。从空间螺旋的投影面上看，光子注按大数法则的正态分布，四周是衍射的暗淡斑纹。真实的光子速度，是光子的螺线轨迹速度，即相速度，因频率不同，是几十几百几千几万...的光速c，而仪器测得的光速，是“螺线空间”整体推进的速度。

由于光子的相速度极快，角速度矢量变化极快，显然无法测准，而且，仪器发射的光电子，也会碰撞被测的对象光子，破坏测试环境。

因此，对薛猫或测不准的正解是：由于螺线运动的相速度极快，由于仪器光电子的碰撞影响，量子运动状态飘忽不定无法测量。

物理新视野

薛定谔猫是奥地利物理学者埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个思想实验。通过这思想实验，薛定谔指出了应用量子力学的哥本哈根诠释于宏观物体会产生的问题，以及这问题与物理常识之间的矛盾。

薛定谔自己是这样描述薛定谔的猫的实验的：

把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并且装置以下仪器（注意必须确保这仪器不被容器中的猫直接干扰）：在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质，在一小时内，这个放射性物质至少有一个原子衰变的概率为50%，它没有任何原子衰变的概率也同样为50%；假若衰变事件发生了，则盖革计数管会放电，通过继电器启动一个榔头，榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。经过一小时以后，假若没有发生衰变事件，则猫仍旧存活；否则发生衰变，这套机构被触发，氰化氢挥发，导致猫随即死亡。用以描述整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。

薛定谔的猫是一个非常著名的物理思想实验。它的意义也是非常显著的。要知道，在量子力学发展的历史中，很多物理学家对量子力学的怪异感到难以接受和适应。微观粒子的位置和动量不能同时精确测量，粒子可以同时处于不同的状态。相距遥远的两个粒子之间的量子纠缠可以瞬间传播。面对这些大量违背直觉的结论，当时的物理学家普遍采取一种“实用主义”的态度。即一切以符合实验数据为主，将量子现象看着只有在微观世界才会出现的既有结论强行接受，回避甚至拒绝思考量子物理背后的物质实质和理论的基础。

薛定谔的猫出现之后，量子力学中怪异的叠加状态居然一下从微观世界跑到了宏观世界，让猫处于生和死的叠加态！这个思想实验的意义也正在此处：它将物理学家们狼狈地逼入死角，逼着他们去思考和完善量子理论所存在的问题。

低熵制造机

“薛定谔的猫”，是把猫的“生”和“死”两种状态“均摊到”概率完全相同的放射性物质衰变的“否”和“是”上，构成了“生死未卜”的“叠加态”，完全取决于放射性物质是否衰变的一个特定的“假设”！

这个实验看上去很巧妙，其实就是投掷硬币的正、反面：即是，我们虽然无法确定投掷的硬币怎样落到地上，但我知道落到地上要么“正面/生”，要么““反面/死”，到底是正面还是反面，只要等到硬币落地，跑过去看看硬币，就知道了。

“薛定谔的猫”得到了薛定谔方程的支持和“证实”，也得到了当今科学家们的普遍认同。但“这只猫”明显存在着严重的理论问题，所以，量子力学至今还在“纠缠”和“塌缩”。

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