薛定谔的猫

一个量子力学的思想实验,用来讲【叠加态】
1935年物理学家薛定谔提出来的,注意:现实里没有真的做这个实验,只是脑洞推理,而且薛定谔本来是想用这个荒谬例子,吐槽当时量子力学的解释有问题
实验设定
把猫、放射性原子、毒药瓶一起封进密闭盒子:
原子有概率衰变 → 触发机关,毒药释放 → 猫死
原子不衰变 → 猫活着
按早期哥本哈根量子解释:没打开盒子观测前,原子同时处于【衰变+不衰变】的叠加态,连带猫也是【既活又死】的叠加状态;一旦打开盒子去看(观测),叠加态瞬间消失,结果坍缩成唯一一种:要么活,要么死
现在网上最常用的引申意思(日常聊天、网文里)
指一件事在没确认、没揭晓之前,多种结果同时成立,状态不确定;只有去验证的那一刻,才会落定成一个结果。 举例:
薛定谔的offer:还没收到通知,你同时处于“拿到了/没拿到”两种状态,等出结果才确定
薛定谔的体重:不上秤之前,体重可以是瘦也可以是胖
误区
不是“50%概率活、50%概率死”(概率是我们不知道;叠加态是量子层面同时拥有两种状态,完全不一样)
现实里猫狗、人这种宏观物体不会出现既A又B,叠加态只稳定存在在微观粒子上
多世界诠释(平行宇宙版本,休·埃弗雷特 1957年提出)

核心:不存在“既死又活”的猫,也没有波函数坍缩;观测不会把多种可能性压成一个结果,而是整个宇宙直接分叉、分裂成互不干扰的平行世界。
还是这个盒子实验:
哥本哈根版本:没开盒,猫是叠加态;一开盒,叠加态坍缩,随机只剩下一种结果(活/死)。
多世界版本:当原子发生“衰变/不衰变”这个量子事件时,世界就已经分成两条分支: 分支A:原子衰变 → 猫死掉,这个分支里的你打开盒子,看见死猫 分支B:原子没衰变 → 猫活着,这个分支里的你打开盒子,看见活猫 两个分支同等真实、同步继续演化,互相再也感知不到对方。
重点误区纠正: 不是“打开盒子一瞬间才分裂”(通俗常这么简化讲);严格来说,是量子事件发生、系统发生纠缠退相干的时候就分开了,打开盒子只是你落入其中一个分支、意识到结果而已。
延伸脑洞(网上玩梗常用)
每一次量子随机事件,都会催生新的分支宇宙。 放在生活里玩梗: 投一次硬币,宇宙一分二;一次考试能不能上岸,分出两个世界,一个你上岸、一个落榜;所有可能性,全都在别的平行分支里真实发生了。
对比表
| 哥本哈根(主流课本版本) | 多世界/平行宇宙 | |
|---|---|---|
| 叠加态 | 多种状态叠加在一起 | 多个世界各自只有确定状态 |
| 观测的作用 | 让叠加态坍缩,随机锁定唯一结果 | 你跟着进入其中一条宇宙分支 |
| 猫 | 没看之前既死又活 | 一个世界死猫,一个世界活猫 |
| 地位 | 教学最常用的标准解释 | 自洽、时髦,但目前没有实验证据证明是真的,属于理论假说 |
补充
很多科幻片、网文里的平行宇宙设定,源头就是这个诠释;但记住:它只是量子力学的一种解读方式,不是已经证实的事实。