薛定谔猫之死活，还要研究

导读：如果你对薛定谔猫很熟悉，请直接跳到第二节。

今天是物理界大神薛定谔的生日，他老人家1887年8月12日生于奥地利首都维也纳。关于他趣事很多，这篇聊聊薛定谔猫。

一、薛定谔猫

薛定谔方程是偏微分方程，要掰扯偏微分方程，就要有足够的门槛，不是什么人都能扯上两句的(估计扯了也没人听)，但是“薛定谔猫”似乎不需要什么高深的数学手段，什么人都能扯上一通，所以在网上和自媒体上时不时的跳来跳去。据说围绕它争论直到现在也没有确切的说法。

我们首先来看看，薛定谔的猫究竟是什么样的猫。

说是薛大神(脑补式)把一只猫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锤子。锤子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，猫就活得好好的。

因为量子系统处于叠加态，故而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(混合)态之中，这就使得这只猫处于一种既活又死的叠加(混合)态之中。只有打开盒子进行观测，在这一瞬间混合态会瞬间坍塌成本征态，这只猫就从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。

究竟是死还是活，有人提议在盒子上安装一个玻璃来看这只猫。然而根据量子力学主义的“信仰”：任何的观测行为都会影响实验。我们通过玻璃看到猫的状态，是照进了盒子再反射出来，这些光子就影响了原来的量子系统。这就不是“纯洁”的原始量子态。

也就是“纯洁”的原始量子态中，薛定谔猫是死是活“客观”不确定的。这与宏观的认知有冲突，因为在宏观系统下，普通猫在盒子中是死是活，与你是否去看它没有关系。你的观察行为不会影响猫死活的宏观客观状态。

顺着薛定谔猫，一些玄而又玄的爱好者造出了N多噱头，比如休·艾弗雷特提出了著名的“多世界诠释”。他扯到：在进行薛定谔的猫的实验时，箱子里原本就有两个世界。这两个世界在箱子外的情况完全相同，只是一个世界里箱子里有个死猫，而另一个世界里箱子里有一只活猫，只不过这两个世界是纠缠在一起的。当我们打开箱子进行观测时，这两个世界就会发生分离，从此之后各自变为一个新的世界，而且彼此毫无影响。

二、胡说八道

KFC没有系统学习过量子力学和理论物理，但是自媒体主流本就是大家凑个热闹，吸引个眼球，弄点流量，点个广告什么的，所以下面也就胡言乱语闲扯一通(欢迎请你以娱乐而不是学究的心态来批判)。

2.1 关于态

薛定谔猫的关键概念是“态”，以及不同“态”之间的不连续性。即这里的“死态”和“活态”，没有从“活态”向“死态”的“过渡态”。

微观世界没有过渡态呢！？

对于微观世界，我们无法“裸眼”测量，基本都是“间接”测量。从间接测量获得的测量值经由数学模型去推断实际的过程。如果这种推断具有很强解释力，而且找不到反例，我们就会把相应的数学模型接受为“真理”。总之，微观系统的各种态，并不是裸眼观察到的，而是要经数学反演出来的。

薛定谔方程是量子力学的图腾，它是线性偏微分方程。这类方程的解，可以表示为多个(或无穷多个)简单解乘上一个权系数的和。这里的简单解不是随便凑的，而是要从上述偏微分方程定出来的“固有”特征，就是经常说的“本”征(本身特征)。

如果上述的偏微分方程果真能够反映客观物理现象，则这些本征的简单解也就对应可实现的物理状态，也就是本征态，即薛定谔猫的“死态”或“活态”。

对于宏观机械振动，固有特征态或本征态可以裸眼观察到，但对于微观量子力学的本征态需要将间接测量结果的数据进行反演。宏观机械振动的两个本征态可以混合在一起，被裸眼观察到。微观世界的“死猫”和“活猫”的两个本征态在“纯洁”量子态说是可以混合的，但是一旦人去观察了(外来干涉)就选择了其中一个态。KFC再次强调这是推断，并不是裸眼观察到的结果。

2.2 关于方程

我们再来看方程。对于线性方程或弱非线性方程，解可以表示为“态”的叠加。对于非线性方程，则没有“本征态”的概念。目前，刻画量子世界的方程是薛定谔方程或薛定谔-狄拉克方程。注意薛定谔方程是“凑”出来了的（不像机械振动的波动方程是由牛顿第二定律导出来的）。

既然是凑出来的，薛定谔方程对不对，也不是不可以讨论的。如果薛定谔方程需要缝缝补补，甚至补成非线性，那么“态”的概念是否还有物理意义，都是可以讨论的。

即便是线性微分方程正确（从而有“态”的概念），目前对本征态喋喋不休，是不是科学家还没有投入足够的精力去念叨混合态呢？。如果实验条件合适，或者线性微分方程是非齐次的，那么所表征物理现象，恐怕也会是纯态那样简单了。

2.3 关于时间和因果

目前的“态”与时间无关，“态”之间的选择也与时间无关。玻璃窗口外的光线照射、与猫态的相互作用，之后反射都是瞬间完成的。实际的物理过程一定是有时间，但目前的量子力学研究更侧重对物理对象的唯像刻画，而演变动力过程则不大怎么受到重视(KFC的胡乱猜测)。

对于准静态过程，可以暂时忽略时间演变因素，但真实物理过程是否真的如此呢？目前显学“量子纠缠”是否考虑了真实物理过程的时间因素呢？

另外宏观世界测量仪器也会对被测对象有干扰，但是人类的聪明在于能通过其他知识或模型把这种干扰校正掉，从而得到更趋近实际的测量结果。为什么到了量子系统，人类这种聪明就不好使了呢？

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