薛定諤提出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的很簡單，就是質(zhì)疑和諷刺以玻爾為首的“哥本哈根學(xué)派”量子力學(xué)的不確定性。 薛定諤的貓是基于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的奇怪現(xiàn)象而進(jìn)行的思想實(shí)驗(yàn)。
我們簡單講一下電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。
電子發(fā)射儀器使用擋板上的兩個(gè)狹縫，擋板后面是接收電子的屏幕。 我們通常認(rèn)為電子是一種粒子。 通常，當(dāng)科學(xué)家將電子一一射向擋板時(shí)，屏幕上應(yīng)該出現(xiàn)兩條條紋。
但事實(shí)并非如此。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)屏幕上出現(xiàn)了多條干涉條紋。 顯然，電子也具有波動特性。 說白了，一個(gè)電子可以同時(shí)通過兩個(gè)狹縫，然后與自身發(fā)生干涉，產(chǎn)生干涉條紋。
而當(dāng)科學(xué)家想要觀察一個(gè)電子如何同時(shí)通過兩個(gè)狹縫時(shí)，電子似乎能夠讀懂科學(xué)家的心思，并且“乖乖”地表現(xiàn)得像粒子一樣。 它不再干擾自己，而是一一穿過兩條狹縫，屏幕上終于出現(xiàn)了兩條條紋。
電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓科學(xué)家們感到困擾，并出現(xiàn)了許多觀點(diǎn)試圖解釋這種奇怪的現(xiàn)象。
最著名的是“哥本哈根學(xué)派”的不確定性原理，該原理指出電子等微觀粒子的行為是不確定的，而這種不確定性是微觀粒子的固有本質(zhì)。 微觀粒子的位置和速度是不確定的。 我們只能用概率來描述微觀粒子的可能位置。 它們可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方。
微觀粒子的狀態(tài)只能用波函數(shù)概率性地描述。 當(dāng)我們試圖觀察微觀粒子時(shí)，“塌縮”就會發(fā)生，粒子的狀態(tài)就被確定了。
簡而言之，不確定性是微觀世界的固有屬性。
薛定諤、愛因斯坦等人強(qiáng)烈反對“哥本哈根學(xué)派”關(guān)于微觀世界的不確定性原理。 他們相信世界是可觀察和可描述的薛定諤的貓是什么，而不是不確定的。
為了質(zhì)疑不確定性，薛定諤提出了思想實(shí)驗(yàn)“薛定諤的貓”。
實(shí)驗(yàn)其實(shí)很簡單。 一個(gè)密封的盒子，里面有毒氣瓶、放射性物質(zhì)、開關(guān)和一只貓。 放射性物質(zhì)有半衰期，通過衰變控制開關(guān)，開關(guān)控制毒氣瓶。
我們都知道，放射性物質(zhì)是否會衰變是不確定的。 它們可能會腐爛，也可能不會腐爛。 也可以說處于“衰變與不衰變”的疊加狀態(tài)。 由于放射性物質(zhì)的衰變控制開關(guān)，使開關(guān)處于“開與關(guān)”的疊加狀態(tài)。
那么薛定諤的貓是什么，毒氣瓶處于“開與不開”的疊加狀態(tài)，那么貓就處于“生與死”的疊加狀態(tài)。
當(dāng)我們想知道一只貓?zhí)幱谑裁礌顟B(tài)時(shí)，我們需要打開盒子，看到的不是一只“既死又活”的貓，而是一只“非生非死”的貓。
但按照量子力學(xué)的不確定性解釋，貓確實(shí)應(yīng)該處于“既死又活”的狀態(tài)，這顯然是不可能的。
薛定諤將整個(gè)荒謬的結(jié)果告訴了玻爾和其他人，并要求他們做出解釋。
目前還沒有完美的解釋。 玻爾和其他“獨(dú)立學(xué)派”給出了自己的看法。 他們認(rèn)為貓的狀態(tài)當(dāng)然是確定性的，但這并不意味著量子世界也是確定性的。 在人們打開它并想到它之前，貓的狀態(tài)就已經(jīng)被知道了。 一旦確定下來，人們就會打開盒子看看里面有什么。
玻爾說，觀察不僅僅是人類的行為。 盒子里的貓也會“觀察”，從而將放射性元素的“疊加態(tài)”變成“本征態(tài)”（確定態(tài)）。 這不會改變微觀世界。 的不確定性。
但這個(gè)解釋顯然沒有讓薛定諤和愛因斯坦信服。
后來出現(xiàn)了平行宇宙論、多維空間論、隱變量論、甚至意識決定論等各種解釋，但都沒有完全令人信服。
最后，《貝爾不等式》給出了“最終的判決”：我們的世界確實(shí)是不確定的、非局域的（不現(xiàn)實(shí)的），上帝真的可以擲骰子。
量子世界的不確定性也成為現(xiàn)代物理學(xué)的主流認(rèn)識。 愛因斯坦真的錯(cuò)了！ 當(dāng)然，也有可能量子世界的背后隱藏著更深刻的隱變量，等待人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)！
