科学家为何不做“薛定谔的猫”这个实验是有技术难度吗？

  这是一个思想实验，源于薛定谔对波尔及其所代表的哥本哈根学派的哲学观念的反驳，它本质上属于哲学讨论的范畴，并不属于科学实验的范畴。

  如若按照哥本哈根学派的解释，薛定谔的猫必定处于生死交织的奇特状态，这无疑是一个悖论，而这个悖论的解决成为了量子物理后续发展的哲学挑战。

  哥本哈根学派的哲学理念认为，在量子世界，物质只有在被观测之后才得以真实存在，在此之前，它们并不真实存在。此处的“真实”，指的是经典物理学中的定义，即在未被观测之前，物质以概率波的形式存在，只有在被观测时，概率波才会坍缩，成为经典物理学中的实体。将这一思想推而广之，便得到了薛定谔的猫悖论（即在观测之前，猫是处于生死叠加的状态吗？），同时也引出了另一个鲜为人知的悖论：

  当我们不看月亮时，它是否会化为一个在时空中弥漫的随机概率波？只有在我们观测它时，它才会坍缩成经典物理学中的月亮实体吗？

  哥本哈根学派初期的解释中，以波尔为首的物理学家认为，的确如此。即便在许多现代物理学家和爱好者中，这种观点也颇有市场。但在人类出现之前，整个宇宙是否就是一团概率波？量子物理学家如今解释猫处于生死叠加状态的悖论，他们都以为，物质间的互动导致概率波的坍缩，无需有意识的观察者介入，猫自身就是观察者，整个实验装置能自我观察，无需人类打开箱子去确认猫的生死。当然，这样的解释并非所有人都能接受。

  实际上，无论箱子是否打开，猫都不会真正处于生死叠加的状态，结果是确定的。只要你放弃那种认为必须由有意识的人进行观察才算观测的哲学观念即可。

  在凶杀案中，只要可提供不在场证明的客观证据，就能确定被害者不是此人所杀，至于是否雇佣他人，则是另一码事。在现实世界中，你无法同时出现在两个不同的地方。

  但这种常识和直觉在量子世界被颠覆了。单电子双缝实验似乎表明电子同时通过了两条缝隙，换句话说，电子同时处于两个位置。通过巧妙的实验设计，可以让一个系统逐个释放电子，让它们通过两道缝隙，最终在屏幕上形成特定的干涉图案。对此现象的唯一解释便是，每个电子都同时通过了两条缝隙。

  一次性释放大量电子或光子所形成的干涉图案，通常用爱因斯坦提出的波粒二象性来解释，光子既是粒子又是波，它们通过波峰波谷的干涉，形成有规律的明暗条纹。但单个光子或电子实验得到相同的实验结果，却令人不知所措。

  回想一下原子的构成：原子核和电子，电子围绕原子核旋转，如同行星围绕其恒星。电子分层排布，能量低的电子靠近原子核，而能量高的电子远离它。

  当低能量的电子吸收一个光子后，会发生轨道跳跃，从内层轨道跳至外层，当它再从外层轨道返回内层时，会释放一个光子。

  高能光子（如X射线和伽马射线）对人体造成了严重的伤害的原理，也与电子的跃迁有关。如果光子的能量足够大，电子吸收光子能量后，有可能直接逃离原子核的束缚，成为正离子，这一过程被称为电离。那些能引发电离的辐射，就是医院X光检查、CT检查室外的恐怖标志——电离辐射警告标志。

  然而，在1926年，奥地利物理学家薛定谔在一次滑雪度假期间，突然领悟了“天机”，写下了让他获得诺贝尔奖的薛定谔波函数方程。正是这个方程，让曾经和谐美好的量子世界变得光怪陆离，引发了顶尖物理学家间的大分裂，形成了波尔和爱因斯坦领导的两大阵营。薛定谔本人站在爱因斯坦一方，反对自己提出的波函数方程背后的哲学寓意。

  薛定谔的波函数是个极好的方程，它描述了量子世界中亚原子粒子的行为和属性，以及所有可能的状态，包含了能量、动量和位置等信息。但薛定谔本人并未完全理解他写下的波函数方程的物理学意义。他坚持认为电子并不存在，波尔提出的电子轨道也不存在，电子不是一个粒子，而是一个弥漫的电子波，也被称为电子云。

  这个问题的解决引发了激烈的争论，并导致经典物理学世界观在量子世界中的坍塌。在此过程中，因果律被概率所取代。按照波尔的说法，电子轨道是波函数方程中电子出现概率最大的区域。但事实上，电子能出现在任何地方，你还可通过薛定谔的波函数方程计算电子出现在特定位置的概率。但是，一旦对电子进行观测，那么它就会从无处不在的波，坍缩到一个特定的位置。

  当然，根据海森堡的测不准原理，你对电子的位置了解得越精确，对它的动量的了解就越不准确，它们的乘积恰好等于普朗克常数。一般的理解是，观测行为本身会改变亚原子粒子的状态。这引发了一个哲学问题：在未观测之前，电子是否拥有确定的位置和动量？这正是经典物理学的观点，宏观物体的位置和动量独立于我们的观察，它们是客观存在的。但波尔所倡导的哥本哈根学派从哲学上提出，海森堡测不准原理是量子世界的本质，当我们不观察量子世界时，电子同样不具备客观的具置和特定的动量，一切都只是概率。

  1927年，在索尔维物理学会议上，最顶尖的物理学家分裂为三大阵营，但这次分裂意外地促进了量子物理学的快速发展。

  1927年的物理学家全明星阵容中，如果三体中的智子存在，只需抹去这些人，我们现在所拥有的大多数高端技术都将消失无踪。这些人都是打开量子物理学大门的关键人物，但他们开门后所见的一切，让他们分裂为三个阵营，这其实就是一件幸运的事情。

  后来，因为对量子物理学抛弃因果律感到绝望，另一个奥地利物理学家埃仑费斯特自杀。在这次会议上，他写信告诉他的弟子们：爱因斯坦就像一个弹簧玩偶，每天早上都带着新的想法（新的思想实验）从盒子里弹出来，向波尔提出质疑。而波尔总是能找到比较合适的工具，将爱因斯坦的思想实验一个接一个地推翻。

  爱因斯坦老人家曾有名言：“上帝不掷骰子。”但随后数十年的研究证明，上帝确实在掷骰子，有时甚至把骰子扔到看不见的地方。

  新一代的物理学家很快就对这场哲学争论感到厌倦，他们投身于量子世界的奇妙旅程，只关心实验结果，不关心结果背后的世界观。这些物理学家们取得了一个又一个令人震惊的成果，并迅速转化为改变现实的技术，如核弹、原子能技术、半导体、计算机等，如今个人会使用的许多技术都建立在量子物理学的发展之上。

  在这场论战中，爱因斯坦提出了著名的“量子纠缠”悖论，当时波尔用这样的论点来应对：

  在观测之前，并不存在两个分开的粒子，观测才产生了两个粒子，因此无论这两个粒子相隔多远，它们都是一个整体，而不是独立的两个粒子。这能解决量子纠缠悖论中，信息将以超光速传播的问题，因为这违背了狭义相对论。

  有趣的是，量子纠缠被证实是真实的，随技术的发展，曾经想象中的量子纠缠现象已经被证实。这可能是爱因斯坦和波尔之争最重要的收获。有趣的是，量子纠缠现象并非由波尔为首的物理学家们首先想到，这展示了争论的价值和意义。

  当波尔以观测结果决定概率，非观测状态下的量子状态不具有经典物理现实中的确定性，以此对抗爱因斯坦提出的量子纠缠疑难时，薛定谔便提出了那项令人瞩目的“猫”假说。他利用这只思想实验中的猫——同时处于生与死的叠加状态——去质疑波尔及其哥本哈根学派。他们只得固执地回应说，在进行观测之前，那只猫的确同时处于生与死的状态。而这种既生又死的叠加状态的实际体验和感知，则又是一个迥异的话题。

  薛定谔构思的这只猫，似乎“逼疯”了无数量子物理学者。霍金在一次讲述中提到，当他初次听到关于薛定谔猫的悖论时，他的第一反应是拿枪立刻结束那只讨厌猫的生命。

  要解决这只猫的生死叠加问题，一个简单的方法是扩展我们对“观测”一词的理解。并不是说只有当人类亲眼所见才算数，实际上，整个实验装置自身就构成了一个观察者，观察的本质是物质之间的相互作用。在这个实验里，检测中子是否被释放的盖革计数器扮演了观察者的角色，它决定了那只猫的最终命运是生还是死。

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