网上说薛定谔的猫既死了又活着:那么薛定谔的猫的意义到底是什么?
微观粒子具有波粒二象性,在量子力学中用一个波函数来描述。 而波函数具有一个重要的性质:它可以展开成若干个本征状态的叠加,这叫作态叠加原理,就好比一个粒子可以既是自旋向下的状态又是自旋向上的状态。 这是一种很难直观想象但是却被无数实验证实了的微观世界的特征。 在薛定谔的猫的实验中,某个粒子处于衰变与不衰变的叠加态,而实验仪器规定一旦粒子衰变则释放毒气将猫毒死。 所以既然粒子可以处于衰变与不衰变的叠加态,与粒子衰变绑定在一起的猫的性命是不是也就处于生和死的叠加态了呢?
必须澄清,用现代的观点来看,薛定谔的猫是一个比喻性大于严肃性的思想对象。 态叠加原理虽然也可以直接运用到宏观物体上,但我们通常不这样做。 不这样做的原因是量子叠加,量子纠缠这些现象其实非常脆弱,需要非常小心地保护。 宏观物体时时刻刻与环境进行无法避免的相互作用,这些相互作用会很快破坏掉脆弱的量子态。 一个宏观物体哪怕一开始处于量子叠加态,它的量子叠加态也会迅速因环境相互作用的扰动坍缩掉。 这个时间尺度是极快的,快到人根本无法察觉。 这个过程叫作宏观物体与环境作用的热退相干。 也正因如此,量子力学虽然一直是对的,但你在现实生活中从来就不会看到一只猫处于死活叠加态。
这是一个初期提出来时非常生动且非常有启发性的物理学比喻,但由于过于生动,后来反而误导了不少非专业人士。 为薛定谔老师擦把汗。