“薛定谔的猫”到底说明了什么？它是正确的概念还是荒谬的概念？

薛定谔的猫来源于量子的不确定性。在盒子中，如果放射性原子衰变，猫就会死，如果没有衰变，猫就会活下来。这只猫给科幻作者提供了素材，也把量子力学蒙上了一层神秘的阴影。今天我们就来揭开它的面纱，聊聊猫背后的真相是什么。

双缝干涉

图：电子和光子都同时具备波和粒子的性质。当每次像双缝发射一个电子，数量累积足够多了，屏幕上就会出现干涉条纹。

薛定谔的猫源于双缝干涉实验：向两个细细的、间隔很近的缝隙发射一些光线，然后会观察到另一边屏幕上呈现出的干涉条纹，即分别穿过两个缝隙的光波发生了相互作用，产生了干扰。如果发射的是大量的粒子也会出现明亮相间的干涉条纹。

光具有波粒二象性，因此光同时也是由光子构成的，当我们往双缝发射一个光子时，光粒子（光量子）作为独立的一个粒子只能从两条缝中的其中一条穿过，但是当科学家只发送一个光子，仍然会得到干涉图案。这让科学家就懵圈了，干涉的情况，最起码需要两个粒子通过不同的缝隙发生干涉，那么单个的粒子是如何完成干涉的？基于这样的实验结果我们只能得出一个粒子，同时穿过了细缝A和细缝B，就如同它在选择细缝前出现了一个分身进入了另外一个细缝。

图：进行观测，屏幕上不会出现干涉图案。电子(或光子)表现出的不是波的性质，而是经典粒子的性质。

想要搞清楚这件事也很简单，看看、观测观测就知道了，然而情况并没有那么简单，当科学家对粒子的运动轨迹进行监测的时候，发现当发射出一个粒子时，粒子“乖乖“的选择了一条细缝通过，并且在屏幕上留下了一个亮点，干涉消失了。

这个实验说明了我们如果不去观察粒子，那么粒子通过细缝A的概率是100%，通过细缝B的概率也是100%。当我们进行观察时，如果细缝为两个，那么粒子通过任何一个细缝的概率是50%。同时也意味着观测会改变结果，那么在什么条件下观察会改变结果？观察对量子产生了什么影响？会发生影响的“观察者”是否有对象限制？人？还是无机物、非生命也会造成影响？

在“掩模”双缝实验中，狭缝P1打开，狭缝P2打开，或者两个狭缝都打开时，所呈现的结果不同。

薛定谔的猫

薛定谔提出猫的思维实验把双缝实验“过渡”到宏观层面：

建立了一个封闭的盒子，盒子里面有个量子系统，即放射性原子，当原子衰变时，量子系统就会释放毒气，盒子里有一只猫，会被毒死，在一个半衰期之后，猫是死是活？这就是薛定谔的猫思想实验。

打开盒子等同于双缝实验中的观察，

1.你会发现放射性原子衰变，猫死了。

2.你会发现一只活猫，放射性原子还没有衰变。

这就如同双缝干涉实验，原子衰变的概率是不确定的，原子同时处于衰变态和非衰变态的叠加状态。而原子的衰变控制毒药释放与不释放，毒药的状态又决定了猫的生死，那么猫本身，必然处于量子叠加态。这种叠加态会出现一个很大的误区，很多人认为打开盒子之前猫处于两种状态的叠加，这种叠加的状态是50%死+50%活。

薛定谔设计了这个思维实验，但他并没有声称猫本身会处于量子态的叠加状态，即既死又活，就像在双缝实验中我们没有观察光子得到的干涉结果一样。他与爱因斯坦一样认为在打开盒子之前，生死已定，即50%死/50%活，而猫如何出现生死或者光子为什么会发生这样的情况，遵循什么样的物理定律我们还未发现。

他真正的目的是为了说明有些人误解了量子力学，得出一个荒谬结论盒子里是一只既死又活的猫。换句话说，量子系统实际上可以用所有可能的概率加权叠加，观察或测量总是显示一个且只有一个确定的状态。

在传统的薛定谔猫实验中，我们不知道量子衰变是否已经发生，猫死亡与否。盒子里的猫不是死就是活，这取决于放射性粒子是否衰变。如果猫是一个量子系统，那么猫既不是活的也不是死的，而是处于两种状态的叠加状态，直到被观察。然而，我们无法观察到猫既死又活的猫，因为观察就意味着要打开盒子，而盒子打开只有一个结果。

真正的量子叠加态的解释其实就是双缝干涉实验的结果，当猫在盒子中，我们不观察它，它活的概率为100%，死的概率也为100%，打开盒子一瞬间猫死的概率为50%，活的概率为50%。这正是哥本哈根学派波尔的解释，而是如今量子力学的主流解释。

正是在哥本哈根学派对于盒中之猫的解释，美国物理学家休·埃弗雷特提出了“平行宇宙”，因为盒子中的猫生死概率为200%，而打开盒子得到的结果为100%，那么少了100%哪去了。由于量子信息不守恒，他认为如果打开盒子时得到是猫100%活着的信息，那么另外100%死的猫的信息会发生在其他宇宙，即平行宇宙。

最后

这就是薛定谔猫延伸出来的解释，而这一切都基于双缝干涉实验量子通过细缝的不确定性，如果我们理解了双缝干涉实验，对于猫的解释也就见怪不怪了。