趣操盘深度科普：薛定谔的猫，为何是整个物理学界的“灾难”？

1935 年趣操盘，奥地利物理学家薛定谔提出了一个极具争议的思想实验 —— 薛定谔的猫。

在这个实验中，一只猫被关在一个装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭是一种放射性物质，它的衰变具有不确定性，存在一定的几率。如果镭发生衰变，就会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，氰化物挥发出来，猫就会死亡；如果镭不发生衰变，猫就会存活。

根据量子力学理论，在没有对这个系统进行观测之前，放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加。那么，按照这种逻辑推导，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫，就是所谓的 “薛定谔猫” 。然而，在我们的日常生活经验中，猫要么是活的，要么是死的，不可能同时处于两种状态，这就形成了一个看似矛盾的局面。

薛定谔的猫这一思想实验，看似简单，却引发了物理学界的轩然大波，成为了经典物理学与量子力学之间激烈冲突的导火索。它就像一面镜子，清晰地映照出了这两大物理学理论体系之间的巨大分歧。

在经典物理学的宏伟殿堂里，因果律是其坚如磐石的根基，确定性则是贯穿其中的核心准则。在这个理论框架下，世间万物的运动和变化都遵循着严格的因果关系，每一个结果都必然有其对应的、明确无误的原因。

就如同法国数学家拉普拉斯曾提出的 “拉普拉斯妖” 设想：如果有一个智者，能够知晓宇宙中所有粒子在某一时刻的位置和动量，那么他就能够依据牛顿力学，精准无误地预测出宇宙在未来任意时刻的状态，也能够毫无偏差地回溯宇宙在过去任意时刻的模样。

在日常生活中，我们也能真切地感受到经典物理学因果律的存在。

例如，当我们用力推动一个静止的小球时，根据牛顿第二定律，小球必然会产生加速度，从而开始运动，其运动的轨迹、速度等都可以通过经典力学的公式进行准确的计算和预测；又比如，苹果从树上掉落，必然是受到了地球引力的作用，这也是经典物理学因果律的生动体现。

这种确定性和可预测性，让我们对周围世界的运行规律有了清晰的认知，一切都显得那么的井然有序。

对于一只猫而言，在经典物理学的认知范畴内，它的状态是确定无疑的，要么是活的，处于一种具有生命体征、能够自主活动、进行新陈代谢的状态；要么是死的，生命体征完全消失，身体机能停止运转。

猫的生死状态是由一系列明确的物理和生物过程所决定的，不存在任何模糊不清或者模棱两可的情况。这种明确的状态判断，符合我们日常生活中积累的经验和直觉，我们可以通过观察猫的呼吸、心跳、体温等生理指标，准确地判断出它是活着还是已经死亡。

然而，量子力学的横空出世，彻底打破了经典物理学所构建的确定性世界的宁静。

量子力学主要研究微观世界的现象和规律，在这个微观的量子领域里，展现出了与我们日常生活经验截然不同的奇特景象，不确定性和概率性成为了微观世界的主宰。

在量子力学的理论体系中，微观粒子的状态具有令人难以理解的不确定性。一个粒子在被观测之前，并不存在一个确定的状态，而是处于多种可能状态的叠加之中。

例如，电子在原子核外的运动状态，就不能像经典物理学中那样，用确定的轨道来描述，而是用概率云来表示电子在不同位置出现的概率。电子可能出现在这个位置，也可能出现在那个位置，在被观测的瞬间，它的状态才会从多种可能性的叠加中 “坍缩” 为一个确定的状态。

这种现象完全违背了我们在经典物理学中所熟知的确定性和因果律趣操盘，让人感到匪夷所思。

就像在薛定谔的猫这个思想实验中，根据量子力学的理论，在没有打开盒子进行观测之前，放射性镭的衰变处于一种不确定的叠加态，既存在衰变的可能性，也存在未衰变的可能性。

而这种镭的衰变状态又直接决定了猫的生死，所以猫也就处于一种既死又活的叠加态。这种既死又活的状态在我们的宏观世界中是无法想象的，它与我们基于经典物理学所形成的认知和经验产生了激烈的冲突。在宏观世界中，一个物体不可能同时处于两种完全相反的状态，这是我们根深蒂固的观念，然而量子力学却向我们展示了微观世界中这种超乎想象的奇特现象。

薛定谔的猫这一思想实验的出现，使得量子力学中的哥本哈根诠释成为了物理学界关注和争论的焦点。哥本哈根诠释作为量子力学的一种主流解释，对量子世界的现象给出了独特的理解，但也正是这种理解，引发了诸多物理学家的质疑和反对。

哥本哈根学派认为，在对量子系统进行测量之前，微观粒子处于一种不确定的量子态，这种量子态由波函数来描述，它包含了粒子所有可能的状态信息，粒子的状态处于多种可能性的叠加之中。

例如，在电子双缝干涉实验中，电子在通过双缝时，其量子态处于同时通过两条缝的叠加状态，这种叠加态使得电子能够产生干涉条纹，就好像电子以波的形式同时通过了两条缝。

然而，当我们对量子系统进行测量时，情况发生了根本性的变化。测量的动作会导致波函数发生坍缩，原本处于概率分布状态的量子态会瞬间坍缩成某一个确定的、可以存在的量子态。也就是说，在测量的瞬间，粒子从多种可能的状态中选择了一个确定的状态呈现出来。

比如，当我们在双缝干涉实验中试图确定电子到底通过了哪条缝时，测量行为会使电子的波函数坍缩，电子只能表现为通过了其中一条缝，此时干涉条纹就会消失，电子表现出粒子的特性。

爱因斯坦作为经典物理学的坚定捍卫者，对哥本哈根诠释提出了强烈的质疑和反对。他无法接受量子力学中的不确定性和概率性解释，认为这种解释违背了客观世界的确定性和因果律，就如同 “上帝在掷骰子选数字一样”，这与他所坚信的物理世界的确定性和可预测性背道而驰。

爱因斯坦认为，物理世界应该是客观实在的，一个物体的物理属性和状态在被观测之前就应该是确定存在的，不应该依赖于观测行为而发生改变。

在他看来，量子力学中的不确定性和概率性只是因为我们目前对微观世界的认识还不够深入，可能存在某些尚未被发现的 “隐变量”，这些隐变量决定了微观粒子的行为，只是我们还没有找到它们而已。

例如，在爱因斯坦与玻尔的多次争论中，爱因斯坦提出了许多思想实验，试图证明量子力学的不完备性，其中著名的 “EPR 佯谬” 就是他对哥本哈根诠释的一次有力挑战。这个佯谬假设了两个相互纠缠的粒子，根据量子力学的理论，这两个粒子之间存在着一种超距的关联，当对其中一个粒子进行测量时，另一个粒子的状态会瞬间发生相应的变化，无论它们之间的距离有多远。

爱因斯坦认为这种超距作用是违反相对论的，因为相对论中光速是信息传递的极限速度，这种瞬间的相互作用是不可能存在的。他坚信在这背后一定存在着某种尚未被揭示的物理机制，而不是像哥本哈根诠释所说的那样，微观世界的现象本质上就是不确定的。

薛定谔的猫所揭示的量子力学的不确定性和叠加态现象，彻底动摇了传统的机械唯物主义世界观。

在机械唯物主义的认知框架里，世界是客观存在的，其运行遵循着严格的因果律和确定性，一切事物的发展和变化都可以通过已知的物理规律进行准确的预测和解释。

例如，在经典力学中，行星的运动轨迹可以通过牛顿万有引力定律精确计算出来，我们能够确切地知道在某个时刻行星的位置和速度。这种确定性的观念深入人心，让人们坚信世界是有序且可理解的。

然而，薛定谔的猫实验却打破了这种传统认知。