“一只猫同时活着和死去”—— 这样违背常识的描述,却成了量子力学最经典的 “代言人”,它就是物理学家埃尔温・薛定谔在 1935 年提出的思想实验 “薛定谔的猫”。
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这个看似荒诞的设想,并非为了 “为难” 猫,而是为了揭开微观量子世界与宏观日常认知之间的巨大鸿沟。
实验的核心设定十分简洁:一个密封的箱子里,装着一只活猫、少量放射性物质、一台盖革计数器和一个盛有剧毒氰化物的烧瓶。放射性物质的特性是关键 —— 在一小时内,它有 50% 的概率发生衰变,也有 50% 的概率保持稳定。若衰变发生,盖革计数器会检测到辐射,触发一个机械装置,让小锤子砸破烧瓶,剧毒释放后猫会死亡;若未衰变,烧瓶完好,猫就能继续存活。
矛盾的焦点,来自当时量子力学主流的 “哥本哈根学派” 理论。该学派认为,微观粒子(比如实验中的放射性原子核)在没有被观测时,会处于 “多种状态同时存在” 的 “叠加态”。
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简单说,没人打开箱子时,原子核既不是 “已衰变”,也不是 “未衰变”,而是两者同时存在;只有当人打开箱子观测的瞬间,这种模糊的叠加态才会 “坍缩”,变成一个确定的结果 —— 要么原子核衰变、猫死亡,要么原子核稳定、猫存活。
可一旦将这个微观世界的规则套用到宏观的猫身上,荒诞感就出现了:在箱子未打开的一小时里,猫会跟着原子核一起,处于 “既活又死” 的叠加态。要知道,在现实生活中,猫的生死只能是唯一状态,这种 “双重状态” 完全突破了我们对宏观世界的认知边界。
薛定谔提出这个实验,本质是对当时量子力学解释的 “质疑”。他并非否定量子力学的科学性,而是想通过 “微观规律放大到宏观物体” 的方式,指出理论中的漏洞:既然微观粒子能处于叠加态,为何宏观物体(比如猫、桌子、杯子)从未出现过类似状态?微观与宏观之间,是否存在一条明确的 “分界线”?
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更重要的是,实验把 “观测” 这个抽象概念推到了聚光灯下。到底什么才算 “观测”?必须是人类用眼睛直接看吗?如果在箱子里装一台摄像机,让机器提前 “记录” 猫的状态,算不算完成了 “观测”?此时猫的叠加态会提前坍缩吗?这些问题至今没有统一答案,却催生了 “平行宇宙”“退相干” 等多种量子理论 —— 比如 “平行宇宙” 认为,观测的瞬间宇宙会分裂成两个,一个宇宙里猫活着,另一个宇宙里猫死去。
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如今,“薛定谔的猫” 早已超越物理学领域,成了 “不确定状态” 的代名词。它像一面镜子,照出人类认知的局限,也提醒我们:微观世界的规则与日常经验截然不同,探索宇宙的道路上,还有无数未知等待我们揭开。这个看似奇怪的思想实验,不仅推动了量子力学的发展,更教会我们 —— 对未知保持好奇,才是认识世界的起点。
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