爱因斯坦的骰子，薛定谔的猫，你真的懂吗？ _薛定谔的猫

物理学上有四大神兽，其中最著名的一个，莫过于是薛定谔的猫。
作为讨论量子力学就不可能绕过的话题，薛定谔的猫的名气已经远远超出了量子力学的范围。当然了，有些人只不过是拿它来开玩笑。但是还有更多的人，自以为了解薛定谔的猫，实则有着非常大的误解。那么，薛定谔的猫到底是什么意思呢？它为何还和爱因斯坦有关呢？

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事情还要说回到1935年。
当时的量子力学已经成型，但是仍然有一些物理学家对此十分怀疑，其中最著名的一个，就是爱因斯坦。在索尔维会议上，爱因斯坦和玻尔就量子力学的问题展开过激烈的争辩，最终仍然谁也不服谁。爱因斯坦放出狠话：“上帝不掷骰子！”
这句话已经成为了流传后世的名言，但是就像薛定谔的猫一样，被大部分人所误解。
爱因斯坦反对量子力学吗？

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其实并不。如果爱因斯坦是全盘否认量子力学，他当初就不会利用光量子假说来解释光电效应。
实际上，爱因斯坦只是对于量子力学中的一些说法比较反感，比如测量会改变量子状态这种事，其集中表现就在于一点——叠加态的坍缩。
叠加态到底是什么意思呢？我们一会再说。大家暂且还是按照自以为的原理来理解，我们继续把故事说下去。
【爱因斯坦的骰子，薛定谔的猫，你真的懂吗？】一个好汉三个帮，爱因斯坦也不例外。1935年，他和其他几个反对量子力学的朋友们一起，发表论文反对量子力学中的概率问题。他们洋洋自得，认为这一次的攻击会让坚信量子力学的哥本哈根学派缴械投降。

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（图片说明：量子力学的领军人玻尔）
与此同时，爱因斯坦的另一个支持者也站了出来，他就是薛定谔。尽管提出了量子力学中重要的薛定谔方程，但薛定谔同样对量子力学中所谓的概率嗤之以鼻。长期以来，薛定谔和爱因斯坦两个人就在大西洋两岸不断书信往来，隔着数千公里对量子力学表示着彼此的同仇敌忾，同时还互相出谋划策。
在1935年发表了论文之后，爱因斯坦还在给薛定谔的书信中出了一个主意，那就是设计一个思想实验，能够把微观尺度所谓的叠加态扩展到宏观尺度，就可以看出它的荒谬来。为此，爱因斯坦设计了几个雏形，比如处于“爆炸和不爆炸叠加态的炸药” ，或是“打开盒子发现里面有球或者没有球的叠加态” 。最终，在爱因斯坦的启示下，薛定谔将宏观物质换成了猫，于是这只量子力学神兽就此诞生。

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为了方便下面的讲解，我们再详细介绍一下这只神兽。
在一个完全封闭的盒子里，有一只喵大王，还有一套复杂的装置。装置中有一个放射性原子，其衰变的概率为50% 。如果它衰变，就会释放出一个α粒子，这个α粒子会触发电子开关，进而导致它控制的一个锤子落下，恰好砸碎一个装有剧毒氰化物的瓶子，将猫毒死。
于是薛定谔指出：既然这个原子处于衰变和不衰变的叠加态，那么整个装置都处于叠加态，猫本身也处于叠加态。虽然打开盒子之后能清楚地看见猫是死是活，但是只要不打开盒子，那么猫就处于既死又活的叠加态。

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显然，这个世界上不可能出现一只既死又活的猫，由此可以证明量子力学的叠加态是多么荒谬。
和爱因斯坦一样，薛定谔在发表这篇论文的时候，也是十分得意，自以为能够让玻尔等人俯首称臣。看到这个实验的时候，爱因斯坦也忍不住拍案叫绝，为了自己阵营里能有薛定谔这样的人才而庆幸。他们万万想不到，这个让他们引以为豪的“杰作”非但没有推翻量子力学，反而在后人的误解之下成为了量子力学的代表。