物理學家埃爾溫·薛定諤（1887～1961）發(fā)現(xiàn)了量子理論的基本方程——“波動方程”，并于1935年提出了后來被稱為“薛定諤的貓”的著名思想實驗。

1、處于疊加態(tài)的貓

首先，解釋一下薛定諤的貓的設定。一個鐵箱中裝著貓和毒氣發(fā)生器。毒氣發(fā)生器的開關與放射性物質(zhì)及輻射探測器連在一起，一旦檢測到放射性原子發(fā)出的輻射，就會產(chǎn)生毒氣毒死貓。假設該原子在1小時內(nèi)發(fā)生衰變并產(chǎn)生輻射的概率為50%。

一小時后，該原子有50%的可能性發(fā)生了衰變。根據(jù)量子理論，這時原子處于未衰變和已衰變的疊加態(tài)。而且，如果量子理論的規(guī)則能夠嚴格適用于箱子內(nèi)部，那么，貓也會處于還活著的狀態(tài)和已經(jīng)死亡狀態(tài)的疊加態(tài)，在觀測者打開箱子進行觀測之前，不能確定貓是活著還是死了。在觀測的瞬間，原子就會坍縮為已衰變的狀態(tài)或未衰變的狀態(tài)，貓的生死也會坍縮為還活著或已經(jīng)死亡。

誰也沒有見過活著和死了的疊加貓，即生死疊加的奇怪狀態(tài)，這就像是悖論。因此，提出這個思想實驗的薛定諤本人也稱之為“完全滑稽的例子”。之所以得出如此可笑的結論，是因為故事的什么地方有錯誤嗎？

2、量子理論的原理并不矛盾

薛定諤的貓?zhí)岢隽艘粋€關鍵問題——微觀物體的物理定律，即量子理論的規(guī)則可以無限應用于宏觀世界嗎？薛定諤想說的是，無論態(tài)的疊加還是狀態(tài)因觀測而坍縮，都是在微觀世界里成立的規(guī)則，但如果硬要將其應用于貓這樣的宏觀物體上，就會得出這種荒謬的結論。

然而，現(xiàn)在人們認為這個思想實驗與量子理論的框架并不矛盾。根據(jù)量子理論，并未發(fā)現(xiàn)活貓與死貓的疊加態(tài)有什么地方不符合邏輯。

不過，薛定諤的貓能否真正實現(xiàn)則是另外一個問題。眾所周知，態(tài)疊加很難維持，很容易因熱和粒子之間的碰撞等相互作用而坍縮。測定對象越大越復雜時，粒子之間的相互作用就越多，維持疊加態(tài)就會變得極其困難。

要想實現(xiàn)活貓與死貓的疊加，必須達到極高的實驗精度，能夠精準控制構成貓的所有原子、分子、電子以及釋放和吸收的光子。目前的觀點是，如果能夠達到這種實驗精度，薛定諤的貓的實驗在原理上也是可以實現(xiàn)的。

量子的世界非常神奇，除了“薛定諤的貓”，本期特輯還有很多包含矛盾的悖論，比如“在‘量子俄羅斯輪盤賭’中一定有辦法幸存下來？”“墜入黑洞的信息會永遠消失嗎？”......如果你想了解更多來自微觀世界的不可思議，歡迎閱讀《科學世界》2025年第12期特輯部分——《量子悖論》。

本文摘編自雜志2025年第12期，文章內(nèi)容略有刪改。

實習編輯 | 唐一菲