量子力学是上个世纪二三十年代建立起来的科学大厦 ， 给人类展示出一幅全新的科学景象 。 微观粒子具有明显的波粒二象性 ， 在量子世界中可用波函数描述一个粒子的状态 ， 波函数的一个重要特点是可以展开为多个本征态的叠加 。 就好像一个粒子既处在位置A又处在位置B ， 既是自旋向上又是自旋向下 。 当对这个粒子进行测量时 ， 粒子会坍缩到它的本征态 ， 所以测量的时候只会测量到粒子处在一个位置 ， 自旋只能有一个方向 。

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量子世界的这个反常让很多科学家觉得不可思议 ， 薛定谔设计了一个被后人叫做薛定谔的猫的理想实验去反驳波恩等人对波函数几率波的解释 。 在这个实验中猫被关进一个密闭的箱子 ， 箱子里还有一瓶剧毒物质、一把锤子、一个放射性原子、控制系统 。 当放射性原子发生了衰变放出粒子被系统检测到 ， 锤子便将装有剧毒物质的瓶子打碎 ， 猫便必死无疑 。 若是原子不发生衰变 ， 猫就会活着 。

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原子是否发生衰变可以用波函数描述 ，这个原子处在了衰变和不衰变的叠加态 。 与原子的衰变捆绑在一起的是猫的死活 ， 这样用波函数来描述猫的状态时猫就处在了活和死的叠加中 。 只有打开箱子对猫的死活进行测量时 ， 猫才会坍缩到死态或活态 。 对于这只猫也有从多重宇宙的角度予以解释的 ， 测量使得状态发生了分裂 ， 你测量到了死猫 ， 同时还有活猫分裂到另一个宇宙中 。

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在现实生活中不可能见到一只处在死态和活态叠加态的猫 ， 因为宏观物体与外界有着广泛的接触 ， 时时刻刻和外界保持着相互作用 ， 这些相互作用会破坏掉量子态 。 这就是宏观物体与外界相互作用的热退相干 。 现实中你把一只猫扔进箱子里 ， 箱子不可能做到密封 ， 机械波会传播进去 ， 伽马射线也可能透射进去 ， 量子涨落也会影响到实验结果 。
2018年曾经有消息说“薛定谔的细菌”已经诞生了 ， 并称那可能是在生命体上第一次实现了量子效应 。 需要注意的是 ， 这并非是将细菌替换猫那样的薛定谔的细菌 ， 而是用光子实现了细菌的量子纠缠 ， 是通过设计的一个实验观察到细菌体内的光合色素分子与空间产生了耦合 。 这一现象被解释为细菌的光合作用系统与腔体内的光产生了纠缠 。 这个实验可以说是向实现真正的“薛定谔的细菌”迈出了一大步 ， 但绝不是像一些人想象的那样让一个完整的生物体表现出量子叠加或纠缠效应 。
【薛定谔的猫|为什么不抓一只猫去做薛定谔的猫实验？】尽管实现真正的薛定谔的猫、薛定谔的细菌还有很多困难 ， 但科学界几乎一致认为不存在薛定谔的细菌能否实现的问题 ， 只是从理论到现实还需要多长时间的问题 。 实现薛定谔的猫 ， 科学家们在努力着 。 那时人类对量子力学的认识也会变得更加深刻 。

来源：(刁博)

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标题：薛定谔的猫|为什么不抓一只猫去做薛定谔的猫实验？