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這個實驗已經流傳了幾十年了，而量子力學早已今非昔比。當初薛定諤構建實驗的關鍵點，包括愛因斯坦讚賞這個假設實驗對量子力學提出的質疑，用現代的量子力學來看其實他們當初使勁都使錯了地方。

下面我說說實驗本身及關鍵點與目的，但我們不能停留在過去，所以我會給簡單說一下現代的升級版量子力學，然後我們回過頭分析兩者間的問題所在，讓你透過這篇文章超過愛因斯坦與薛定諤對於量子力學的部分認識，這是你趕超偉人的機會。

爭論的起因

如果說把量子力學分為已知和未知的兩部分，那已知部分就是我們可以透過實驗觀察到的結果“量子糾纏”，“量子遂穿”，“不確定性原理”，而未知部分就是為什麼會產生這些現象，愛因斯坦、波爾、薛定諤等大佬都想搞清楚背後的本質。

經典物理與量子遂穿

如果說量子力學的現象是深淵裡射出來的光，那麼科學家想搞清楚的就是深淵裡到底有什麼，黑暗的世界是如何產生這些光的。而大佬們爭論的原因就是因為它們對深淵各自做出瞭解釋，然而他們的解釋各不相同，於是就起了爭執。

爭論的本質

這一切始於對微光粒子的測量，原子的結構並非我們所想的電子有自己的軌道，在軌道上執行。實際上，電子的運動軌跡就像一朵雲，但是這不是我們所看到的，而是透過實驗得到的。當我們想測量一個物體執行的軌跡時我們需要這個物體的兩個量：速度與位置，由此我們才能判斷它下一刻的位置，從而得到它的執行軌跡。

氫原子（波函式）電子雲呈現的分佈

然而在實驗測量的過程中科學家發現，電子的位置和速度根本無法測量，它們發現電子的速度和位置都是“規律的隨機”，什麼意思？就是它們是按機率分佈的，但是在這些機率中具體是哪個機率卻是隨機的，無法形成一個有規律的結果，讓我們無法推斷出軌跡。

通俗的說透過無數次測量，我們把測量的情況都標註出來，會發現電子構成了一個性狀，或者說一朵雲，它會在這朵雲中隨機出現，但是具體在哪我們不知道，只有在我們測量的時候它才會給我們一個結果，

變成一個點

，好像在說：“看其實我是一個粒子，並不是一朵雲，只是你們不懂我”。

波爾解釋說：它是一個粒子，同時出現在雲中的所有位置，當我們要測量它的時候它會隨機選一個位置出現，告訴我們它在哪。

這個解釋非常詭異，如果它是一個粒子，它又為什麼會同時出現在那麼多位置？難不成它會分身嗎？

愛因斯坦說：它就是一個粒子，它不可能同時出現在雲中的所有位置。在你測量之前它就是在那個位置，所以我們得到結果並非隨機的，但具體它會出現在哪，我們暫時不清楚。

美國量子物理學家休·艾弗雷特說：它同時出現在雲中的所有位置，當你去測量的時候，在這個宇宙中它出現在這裡，在其他平行宇宙中，另外一個愛因斯坦或者波爾測得結果是在那裡，無數個平行宇宙測得結果組合起來又會形成電子雲。

還有十多種理論，這裡不一一說了，反正公說公有理婆說婆有理。

幾十年前的貓——不確定性

有了上面的爭執便有了這個假想實驗，薛定諤描述的是一隻貓放在裝有少量放射性物質的盒子裡。當放射性物質衰變時，它會觸發毒藥瓶上的計數器，導致毒藥瓶被破壞，從而殺死貓。

原子是以“即將衰變”和“不會衰變”的組合狀態開始的，而放射性物質的原子衰變受量子力學定律的支配。也就是說量子力學的定律決定了貓的生死，薛定諤把微觀世界抽象的概念過渡成了現實問題。於是粒子到底是不是隨機出現的微觀態尺度和貓的生死這種宏觀態尺度聯絡了起來。

關於生命只有兩種可能，非死即活，而在實驗中的貓有了第三種狀態，即死又活，因為它是一隻代表“電子”狀態的量子貓。波爾說電子即在那，也在那，所以薛定諤說：“如果波爾說的是對的，那麼貓即是死的也是活的，如果你開啟箱子想看看它到底是死是活，不好意思，結果是隨機的，變成了要麼死，要麼活。”

埃爾溫·薛定諤（Erwin Schrdinger）是量子力學的奠基人之一，他構建了這個假想實驗是用來嘲諷以波爾為首的“哥本哈根”學派對於量子狀態的解釋，即生死“

疊加態

”是一個荒謬的理論，與現實世界不符。

如果你仔細看，你會發現

爭論還存在著另外一個核心並非是電子的狀態是否存在疊加態，而是開啟箱子之前什麼樣和開啟箱子之後什麼樣，開啟箱子觀看結果的這個過程叫做測量，而測量是人驅動的

。

薛定諤為什麼要用貓？是因為貓不具有人類的意識，所以實驗中的貓不會因為自我意識驅動改變實驗的結果，波爾認為因為

人去測量驅動了量子狀態隨機的出現，這個現象叫做波函式坍縮

，也就是說

量子的“不確定性”是因為人的測量，所以量子力學中有一個“測不準原理”。

愛因斯坦也認為“觀察者”驅動了量子的改變是有問題的，並對薛定諤對的貓的假設表示支援，他說（原話）： “波爾的解釋被您的放射性原子+蓋革計數器+毒藥+貓的電荷系統最優雅地駁斥了。在一個盒子中，系統同時包含活著的貓和死了的貓。只有在物理學家在調查時，貓的狀態才會建立一個結果？”

愛因斯坦的意思：（趣談科學、科學美少男理解之後通俗翻譯）

“薛定諤你這比喻太好了。

波爾，你確定你面前有個杯子嗎？按你的話說杯子和世界的萬物即存在又不存在，只有當你去看它的時候才知道它在不在，或者是隻有當你去看它的時候，杯子決定出現不出現。

波爾，是不是當你要看的時候，上帝擲了下骰子，2點小，“顯現為小，消失為大”，好吧！杯子出現吧！”

新薛定諤的貓與破解辦法——波粒二象性

“不確定性”原理的出現，使這隻貓出現了，也導致了量子力學跟自由意識產生了關係，似乎有種要往哲學方向演變的苗頭，並且出現了大量地攤文學。實際上，結果與測或不測其實並無關聯，如果你理解這點你就已經超過了薛定諤和愛因斯坦在不確定性上對量子的理解。

什麼是機率分佈？問這個學校同學都考多少分，我們不能隨便拿起一張試卷看80，然後就認為這個學校同學都考80分，我們應該隨機抽取100份試卷，做一個分數段統計圖，然後說100分佔10%，60分佔70%……

量子在我們不測量的時候，就像是全校的試卷分數都被遮住了，你不知道隨意抽出一張卷子會是多少分，但是你抽出了100張卷子，知道這個量子的機率分佈，下次在抽的時候你知道有10%的機率會抽到100分，70%的機率會抽到60分，但是你抽與不抽並不會影響學校學生考試的結果。

學校分數和量子唯一的不同點是，學校是很多學生考試的結果，而量子是一個人考試的結果，或者說一個粒子的結果，這就是著名的

波粒二象性。

聽不明白了？

波粒二象性

我們一開始說電子如同一朵雲（波動性），就像全校的試卷分數，測量時它是一個電子，這就像我們抽出了一張試卷的分數，但是你能說這個粒子就考80分嗎？不能，這就像波爾說的，所有具有確定性機率分佈的波函式坍縮成了一個點，也就是說所有試卷在你抽的時候，是你隨機抽了一張。為什麼一個電子會形成一朵雲，同時在機率分佈的任意位置？為什麼一個學校裡只有一個學生，卻考出了全校不同的分數，只是因為它是波，它具有波動性。

如果你還無法理解，你就記住這個比喻：粒子就像是“孫悟空”，拔了身上的毛變出很多分身，同時出現在不同的地方，形成一個悟空軍隊向前波動前進和妖怪大軍幹架，當唐僧一叫：“悟空”，波形軍隊會消失只會隨機位置隨機留下一個孫悟空，迴應唐僧：“師傅，我在這呢”！根據波形不同，不同地方悟空的數量不同，不同地方悟空的數量呈機率分佈。

帶著對“波粒二象性”的理解再回過頭看貓。

問在沒開啟箱子之前，貓是什麼狀態？回答：即死即活，同時存在，但是為機率分佈：死50%，活50%。

問開啟箱子之後會出現什麼結果？回答：測100次，一般會有50次死，50次活。

問這個結果由什麼決定的？回答：由波粒二象性決定的，波函式坍縮是隨機的，與測量無關，不以人的意識為轉移。

以上就是貓的實驗，實驗的目的，實驗的結果，實驗的升級！