幾乎所有人都聽說過薛定諤的貓。薛定諤的貓其實跟貓沒有什麽關係,換成薛定諤的狗、薛定諤的獅子或者大象,都完全一樣。這其實是早年薛定諤發明出來用以諷刺哥本哈根詮釋的一個思維實驗。薛定諤在量子力學大戰中,是愛因斯坦一方的一員大將。
哥本哈根詮釋說的是一個量子係統,可以同時處在不同狀態的疊加狀態,當你探測它的時候,係統會隨機地坍縮到其中一個狀態。也就是在你測量前,係統可以以不同概率同時處在多種狀態,應對多種可能的測量結果。而當你測量的時候,你隻能隨機地獲得其中一個測量結果。
我們可以假想有這樣的一套裝置:盒子裏麵有一隻貓和一瓶毒藥,毒藥瓶子的開啟與否是靠一個量子開關控製的。量子開關其實是一個量子係統,這個係統處在兩種狀態的疊加,它有50%的概率處在狀態A,50%的概率處在狀態B。當你去測量這個係統時,如果你獲得的結果是狀態A,則開關打開,毒藥放出,貓就死了。如果你獲得的結果是狀態B,則開關關閉,毒藥未被釋放,貓就是活的。我們定義測量行為就是打開盒子的行為,換句話說,如果我們不打開盒子,測量行為便沒有發生。
我們在不打開盒子的情況下,是不知道這個量子開關到底處在狀態A還是狀態B的。根據哥本哈根詮釋,我們隻能說這個開關是處在50%可能的狀態A和50%可能的狀態B。相應地,隻要不打開盒子,這隻貓就是半死半活的。但根據現實生活中的經驗,半死半活是不可能的事情,貓要麽是死的,要麽是活的。即便是一隻半死不活的病貓,它依然是一隻活著的貓。薛定諤試圖用這個思維實驗,用來表達哥本哈根詮釋是多麽的荒謬。
果真如此荒謬嗎?未必,我們認為貓一定隻能是死的或者是活的,其實是基於我們的生活經驗:生活中的貓隻有死和活兩種狀態。但我們既然能判斷一隻貓的死活,必然是對這隻貓進行了“測量”。我們生活中遇到的貓,都是我們“測量”過的貓,譬如我們聽到了這隻貓在叫,看到了它在跑或者伸懶腰,我們一定接收到了來自這隻貓的信息。也就是“貓除了是死的就是活的”這一論斷,全是基於我們接觸過的貓所做出的。薛定諤的半死半活的貓,是我們關著盒子無法做出判斷的貓。雖然從經驗上看,半死半活無論如何都是荒謬的。但薛定諤的貓是一隻未被觀測過的貓,我們隻是在描述一隻未被觀測的貓的“可能的狀態”,它從邏輯上其實並非謬誤。直到我們打開盒子,我們看到的貓一定隻有一種狀態,不是死就是活。