薛定谔的猫到底是什么意思？如何诠释那只“既死又活”的猫？

薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔于1935年提出的一个思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界，试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题。

实验过程如下：

把一只猫放进一个封闭不透明的箱子中，箱子里面放上一个放射性原子（衰变概率为50%），一个粒子探测装置，一瓶剧毒物质，一把锤子。如果放射性物质发生衰变，粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子，然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子，这样猫就必死无疑，如果粒子不衰变，猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定的。

根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里，当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的波态，即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时，物质以粒子形式表现后才能确定。

薛定谔提出此思想实验的初衷并不是要证明什么，而是表达对波恩统计解释的不满，并对哥本哈根诠释进行讽刺，只不过无心插柳柳成荫......薛定谔用猫实验将微观和宏观联系在了一起，把量子行为拓展到了宏观世界，以此求证观测介入时量子的存在形式。但是，此实验成功地使问题从讨论微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了宏观世界的逻辑思维。

作为物理学四大神兽之一，薛定谔的猫的诞生备受争议，也是目前唯一幸存的一只神兽。随着量子物理学的发展，薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。各类学者不断努力试图做出宏观下薛定谔猫的实验，却无法看到怎样去检测是否存在多重宇宙，只能证明量子力学的随机并不是决定论。

以上是简单的介绍，如果需要进一步诠释，需要涉及量子力学的知识。这里需要引入一个概念——叠加态

（一）叠加态

量子世界区别于宏观世界的显著特点是，在量子的世界里，确定性被不确定性（概率）取代了，无论是粒子的位置、能量还是速度，都处于一种不确定的状态之中。

我们中学就已经学过『电子云』理论，它是原子结构模型发展研究到今天的产物。以氢原子为例进行简单诠释：氢原子是由原子核和核外的一个电子组成的，电子会围绕原子核高速运动。最初波尔在解释氢原子时，认为氢原子的电子存在不同的轨道。但是他发现这种理论只对氢原子有效，稍微复杂一点的原子都无法解释。后来的研究表明：电子并不存在确定的轨道，他的空间位置是随机的，于是人们画出了电子云，表示氢原子中的电子出现在各个不同位置的概率。

在德布罗意提出物质波的概念之后，波恩通过概率说解释了物质波和波函数的含义：波函数表示量子系统中某个事件的概率。

例如：波函数

表示一个随着位置r和时间t演化的波函数，那么

就表示在位置r和时刻t找到粒子的概率。波尔等人认为这种观点是正确的，人们把这种对于波函数和量子力学基本问题的解释称为哥本哈根诠释。

因为量子系统的概率诠释，我们在没有进行观测时，不能确定一个例子的位置和速度等信息，因此量子系统就处于一种『叠加态』。例如粒子既可能在A处，也可能在B处，它就处于A和B两处的叠加态；一个原子核可能衰变也可能没有衰变，它就处于衰变和未衰变的叠加态。

这个粒子到底处于A还是处于B，或者原子核到底有没有衰变，就需要进行观测。我们可能发现粒子在A处，也可能发现粒子在B处，一旦确定了，则该粒子由叠加态坍塌成了『本征态』。似乎，我们的观测是会影响结果的，因为在观测之前， 粒子究竟在哪里是不确定的，而观测之后，粒子立刻选择了A位置或B位置，这个过程就是在我们观测的一瞬间发生的。而且从此之后，粒子的状态就确定了。之所以比较难以理解，是因为我们看到的宏观世界不是叠加态，而是处于本征态，我们的思维习惯了这种宏观层面上的理解。

（二）薛定谔的猫的诞生

由于量子力学中有太多与我们的常识认知相违背的结论，所以许多科学家对量子力学产生了怀疑，这也导致一些人认为量子力学是一个不完备的理论，它只是一个更深刻的物理结论的某一个侧面，包括量子力学的许多创立者，如爱因斯坦说“上帝不掷骰子”，薛定谔也提出了薛定谔的猫。

薛定谔认为量子力学并不是一个完备的理论，尤其是在宏观世界中会有许多与量子力学相违背的事实。他为了把这个事实描述的更加清晰，就提出了薛定谔的猫这个最让物理学家们头疼的思想实验。由于量子系统处于叠加态，因此在人们没有打开盒子看的时候，这些放射性物质处于衰变和没有衰变的叠加态之中，这就使得这只猫处于一种既活又死的叠加态之中。只有打开盒子进行观测，在这一瞬间叠加态会瞬间坍塌成本征态，这只猫就从一个既死又活的状态立刻变为活的或者死的猫。

有人会这样想，既然如此，就把盒子换成个透明的，这样不需要打开盒子也能『悄悄』观察猫的状态。但需要指出的是，任何的观测行为都会影响实验。比如安装玻璃我们能够看到内部，这是因为有光射入了盒子再反射出来，这些光子就会影响量子系统，所以不能完成实验。猫要处于真正的叠加态之中，必须排除任何外界的干扰，因此人们也无法观测。（关于观测影响实验结果的著名实验当属『双缝干涉实验』，至今仍未有合理的解释。）

这只猫的出现让物理学家们抓狂了。人们差一点就相信了量子力学和哥本哈根诠释，但这个美好的愿望被一只猫打击的粉碎。

薛定谔通过这个实验向世界阐述：量子力学只是某个更深刻物理原理的侧面。

（三）平行宇宙学说

对于薛定谔的猫这一问题，现在的物理学界还没有得到有效的解决方案，所以也诞生了一系列假说，比较非常著名的当属“多世界诠释”（平行宇宙（parallel universes））。

1957年，科学家休·艾弗雷特提出了著名的“多世界诠释”。他认为：

在进行薛定谔的猫的实验时，箱子里原本就有两个世界。这两个世界在箱子外的情况完全相同，只是一个世界里箱子里有个死猫，而另一个世界里箱子里有一只活猫，只不过这两个世界是纠缠在一起的。当我们打开箱子进行观测时，这两个世界就会发生分离，从此之后各自变为一个新的世界，而且彼此毫无影响。

虽然科幻片里很多运用这一假说演绎了各种奇幻烧脑的故事，但目前学术界普遍不认同此观点。What a pity！

除了多世界诠释，目前的量子力学诠释主要还包括：退相干诠释（记得电影《彗星来的那一夜》（英文名《Coherence》）里提到了这种假设）、坍缩诠释（又分客观性坍缩诠释和传统的哥本哈根诠释）、隐变量理论（主要是非局域隐变量理论例如德布罗意-玻姆理论）等等。

补充： （1）奥地利物理学家埃尔温·薛定谔是量子力学的奠基人之一。他在1926年提出了薛定谔方程，用以描述量子态的波函数随着时间的演化，并获得诺贝尔奖。

（2）物理学四大神兽分别为：芝诺的龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。

芝诺的龟代表的是是否无限可分的问题，亦成为芝诺悖论。芝诺认为，一个人从A点走到B点，要先走完路程的1/2，再走完剩下总路程的1/2，再走完剩下的1/2……如此循环下去，永远不能到终点。这个问题流传了2000多年，直到物理学家牛顿和数学家莱布尼茨创造出微积分后，这只千年神兽才寿终正寝。

拉普拉斯兽代表的是神创论与绝对论的问题。据说它诞生于1814年，能通过牛顿的简单公式轻易计算出宇宙中某个原子的过去和未来，还有毕达哥拉斯的“万物皆数”理论作为支撑，一度认为拉普拉斯兽兽坚不可摧。然而相比起千年芝诺龟拉普拉斯兽还是短命了点，它在100多年后就被开尔文和海森堡用量子力学给打败了。

麦克斯韦妖代表的是热力学中第二类永动机的问题。这是麦克斯韦想象出来的一只妖怪。他的提出主要是为了攻破永动机，造出永生具有力量的机器，麦克斯韦妖能够用极快的速度操控分子的运动，用最低限度减少过程中的能量消耗，从而达到不损耗能量也能够获取信息。但量子信息理论的诞生与发展，得以将麦克斯韦妖从热力学第二定律的领土上驱逐出境。

薛定谔的猫代表的是微观粒子不确定性与宏观世界相矛盾的问题。这只超越生死的猫，至今仍活跃在量子力学的夹缝中。

（3）原子结构模型发展历程：

道尔顿实心球模型（1803年）： 原子是一个坚硬的实心小球。

葡萄干蛋糕模型（枣糕模型/西瓜模型）（1904年）：由约瑟夫·约翰·汤姆生在发现电子的基础上提出的，是第一个存在着亚原子结构的原子模型。

卢瑟福行星模型（1911年）：原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。

玻尔量子化模型（1913年）：电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量。 为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。

电子云模型（现代模型）：电子云模型是用统计学的方法对核外电子空间分布概率的形象描绘。用小黑点的疏密程度来表示空间各电子出现概率的大小。

电子在原子核外很小的空间内作高速运动，其运动规律跟一般物体不同，它没有明确的轨道。根据量子力学中的测不准原理（1926年海森堡提出，亦称为不确定性原理），我们不可能同时准确地测定出电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它的运动轨迹。因此，人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的的运动。在这个模型里，某个点附近的密度表示电子在该处出现的机会的大小。密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；反之，则表明电子出现的机会少。

（4）哥本哈根诠释（Copenhagen interpretation）是量子力学的一种诠释。根据哥本哈根诠释，在量子力学里，量子系统的量子态，可以用波函数来描述，这是量子力学的一个关键特色，波函数是个数学函数，专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的概率，测量的动作造成了波函数坍缩，原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。哥本哈根诠释主要包括以下几个观点：

一个量子系统的量子态可以用波函数来完全地表述。波函数代表一个观察者对于量子系统所知道的全部信息。

按照玻恩定则，量子系统的描述是概率性的。一个事件的概率是波函数的绝对值平方。（马克斯·玻恩）

不确定性原理阐明，在量子系统里，一个粒子的位置和动量无法同时被确定。（海森堡）

物质具有波粒二象性；根据互补原理，一个实验可以展示出物质的粒子行为，或波动行为；但不能同时展示出两种行为。（尼尔斯·玻尔)

测量仪器是经典仪器，只能测量经典性质，像位置，动量等等。

对应原理：大尺度宏观系统的量子物理行为应该近似于经典行为。（尼尔斯·玻尔与海森堡)

薛定谔的猫到底是什么梗？为何一会死一会活，一会既死又活？

这个实验已经流传了几十年了，而量子力学早已今非昔比。当初薛定谔构建实验的关键点，包括爱因斯坦赞赏这个假设实验对量子力学提出的质疑，用现代的量子力学来看其实他们当初使劲都使错了地方。

下面我说说实验本身及关键点与目的，但我们不能停留在过去，所以我会给简单说一下现代的升级版量子力学，然后我们回过头分析两者间的问题所在，让你通过这篇文章超过爱因斯坦与薛定谔对于量子力学的部分认识，这是你赶超伟人的机会。

争论的起因

如果说把量子力学分为已知和未知的两部分，那已知部分就是我们可以通过实验观察到的结果“量子纠缠”，“量子隧穿”，“不确定性原理”，而未知部分就是为什么会产生这些现象，爱因斯坦、波尔、薛定谔等大佬都想搞清楚背后的本质。

经典物理与量子隧穿

如果说量子力学的现象是深渊里射出来的光，那么科学家想搞清楚的就是深渊里到底有什么，黑暗的世界是如何产生这些光的。而大佬们争论的原因就是因为他们对深渊各自做出了解释，然而他们的解释各不相同，于是就起了争执。

争论的本质

这一切始于对微观粒子的测量，原子的结构并非我们所想的电子有自己的轨道，在轨道上运行。实际上，电子的运动轨迹就像一朵云，但是这不是我们所看到的，而是通过实验得到的。当我们想测量一个物体运行的轨迹时我们需要这个物体的两个量：速度与位置，由此我们才能判断它下一刻的位置，从而得到它的运行轨迹。

氢原子（波函数）电子云呈现的分布

然而在实验测量的过程中科学家发现，电子的位置和速度根本无法测量，他们发现电子的速度和位置都是“规律的随机”，什么意思？就是它们是按概率分布的，但是在这些概率中具体是哪个概率却是随机的，无法形成一个有规律的结果，让我们无法推断出轨迹。

通俗的说通过无数次测量，我们把测量的情况都标注出来，会发现电子构成了一个性状，或者说一朵云，它会在这朵云中随机出现，但是具体在哪我们不知道，只有在我们测量的时候它才会给我们一个结果，变成一个点，好像在说：“看其实我是一个粒子，并不是一朵云，只是你们不懂我”。

波尔解释说：它是一个粒子，同时出现在云中的所有位置，当我们要测量它的时候它会随机选一个位置出现，告诉我们它在哪。

这个解释非常诡异，如果它是一个粒子，它又为什么会同时出现在那么多位置？难不成它会分身吗？

爱因斯坦说：它就是一个粒子，它不可能同时出现在云中的所有位置。在你测量之前它就是在那个位置，所以我们得到结果并非随机的，但具体它会出现在哪，我们暂时不清楚。

美国量子物理学家休·艾弗雷特说：它同时出现在云中的所有位置，当你去测量的时候，在这个宇宙中它出现在这里，在其他平行宇宙中，另外一个爱因斯坦或者波尔测得结果是在那里，无数个平行宇宙测得结果组合起来又会形成电子云。

还有十多种理论，这里不一一说了，反正公说公有理婆说婆有理。

几十年前的猫——不确定性

有了上面的争执便有了这个假想实验，薛定谔描述的是一只猫放在装有少量放射性物质的盒子里。当放射性物质衰变时，它会触发毒药瓶上的计数器，导致毒药瓶被破坏，从而杀死猫。

原子是以“即将衰变”和“不会衰变”的组合状态开始的，而放射性物质的原子衰变受量子力学定律的支配。也就是说量子力学的定律决定了猫的生死，薛定谔把微观世界抽象的概念过渡成了现实问题。于是粒子到底是不是随机出现的微观态尺度和猫的生死这种宏观态尺度联系了起来。

关于生命只有两种可能，非死即活，而在实验中的猫有了第三种状态，既死又活，因为它是一只代表“电子”状态的量子猫。波尔说电子即在那，也在那，所以薛定谔说：“如果波尔说的是对的，那么猫既是死的也是活的，如果你打开箱子想看看它到底是死是活，不好意思，结果是随机的，变成了要么死，要么活。”

埃尔温·薛定谔（Erwin Schr dinger）是量子力学的奠基人之一，他构建了这个假想实验是用来嘲讽以波尔为首的“哥本哈根”学派对于量子状态的解释，即生死“叠加态”是一个荒谬的理论，与现实世界不符。

如果你仔细看，你会发现争论还存在着另外一个核心并非是电子的状态是否存在叠加态，而是打开箱子之前什么样和打开箱子之后什么样，打开箱子观看结果的这个过程叫做测量，而测量是人驱动的。

薛定谔为什么要用猫？是因为猫不具有人类的意识，所以实验中的猫不会因为自我意识驱动改变实验的结果，波尔认为因为人去测量驱动了量子状态随机的出现，这个现象叫做波函数坍缩，也就是说量子的“不确定性”是因为人的测量，所以量子力学中有一个“测不准原理”。

爱因斯坦也认为“观察者”驱动了量子的改变是有问题的，并对薛定谔对的猫的假设表示支持，他说（原话）：“波尔的解释被您的放射性原子+盖革计数器+毒药+猫的电荷系统最优雅地驳斥了。在一个盒子中，系统同时包含活着的猫和死了的猫。只有在物理学家在调查时，猫的状态才会创建一个结果？”

爱因斯坦的意思：

“薛定谔你这比喻太好了。

波尔，你确定你面前有个杯子吗？按你的话说杯子和世界的万物即存在又不存在，只有当你去看它的时候才知道它在不在，或者是只有当你去看它的时候，杯子决定出现不出现。

波尔，是不是当你要看的时候，上帝掷了下骰子，2点小，“显现为小，消失为大”，好吧！杯子出现吧！”

新薛定谔的猫与破解办法——波粒二象性

“不确定性”原理的出现，使这只猫出现了，也导致了量子力学跟自由意识产生了关系，似乎有种要往哲学方向演变的苗头，并且出现了大量地摊文学。实际上，结果与测或不测其实并无关联，如果你理解这点你就已经超过了薛定谔和爱因斯坦在不确定性上对量子的理解。

什么是概率分布？问这个学校同学都考多少分，我们不能随便拿起一张试卷看80，然后就认为这个学校同学都考80分，我们应该随机抽取100份试卷，做一个分数段统计图，然后说100分占10%，60分占70%......

量子在我们不测量的时候，就像是全校的试卷分数都被遮住了，你不知道随意抽出一张卷子会是多少分，但是你抽出了100张卷子，知道这个量子的概率分布，下次在抽的时候你知道有10%的概率会抽到100分，70%的概率会抽到60分，但是你抽与不抽并不会影响学校学生考试的结果。

学校分数和量子唯一的不同点是，学校是很多学生考试的结果，而量子是一个人考试的结果，或者说一个粒子的结果，这就是著名的波粒二象性。听不明白了？

波粒二象性

我们一开始说电子如同一朵云（波动性），就像全校的试卷分数，测量时它是一个电子，这就像我们抽出了一张试卷的分数，但是你能说这个粒子就考80分吗？不能，这就像波尔说的，所有具有确定性概率分布的波函数坍缩成了一个点，也就是说所有试卷在你抽的时候，是你随机抽了一张。为什么一个电子会形成一朵云，同时在概率分布的任意位置？为什么一个学校里只有一个学生，却考出了全校不同的分数，只是因为它是波，它具有波动性。

如果你还无法理解，你就记住这个比喻：粒子就像是“孙悟空”，拔了身上的毛变出很多分身，同时出现在不同的地方，形成一个悟空军队向前波动前进和妖怪大军干架，当唐僧一叫：“悟空”，波形军队会消失只会随机位置随机留下一个孙悟空，回应唐僧：“师傅，我在这呢”！根据波形不同，不同地方悟空的数量不同，不同地方悟空的数量呈概率分布。

带着对“波粒二象性”的理解再回过头看猫。

问在没打开箱子之前，猫是什么状态？回答：即死即活，同时存在，但是为概率分布：死50%，活50%。

问打开箱子之后会出现什么结果？回答：测100次，一般会有50次死，50次活。

问这个结果由什么决定的？回答：由波粒二象性决定的，波函数坍缩是随机的，与测量无关，不以人的意志为转移。

以上就是猫的实验，实验的目的，实验的结果，实验的升级！

薛定谔的猫是什么意思比喻什么 薛定谔的猫通俗解释

[闽南网]

薛定谔的猫这句话真的是比较火的，但是还是有很多的人不太清楚这到底是个啥意思，来看看薛定谔的猫比喻什么？

薛定谔的猫比喻什么：

薛定谔的猫，比喻一件事如果你不去做，它就可能有两个结果，而一旦你去做了，最后结果就只能有一个，你的参与也直接干预了结果。

比如你有个老婆，你不确定她爱不爱你，这个时候在你的思维中只会有两个结果，爱或不爱，你不问，这两个结果永远存在，科学上把这个称作《既爱又不爱》，这个也就是对应薛定谔的猫里的，既死又活的状态吧。

只有你问了，才会有结果，但是一旦你问你老婆，这个结果就会被决定。而这个结果是由于你提出了问题所导致的，也就是你的提问直接干预了结果。

薛定谔的猫，原本是一个关于一个理想状态下的量子理论的实验，假象把一只猫放进一个密闭且不透明的盒子里，盒子里有一个毒瓶，毒瓶与一个放射性原子核组成一个理想装置，假定该原子核一小时内有50%的可能发生衰变，并且该原子核衰变时会触发装置打开毒瓶，那么在你不打开盒子的情况下你就不会知道猫是活着还是死了。

薛定谔说：按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着。要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。

即原子核处于衰变与不衰变的叠加状态，那么猫就处于死于活的叠加状态。这使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性，微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活。

薛定谔的猫是什么意思通俗解释：

薛定谔提出的一个理想实验。把猫放在一个箱子里。你打开箱子的时候会随机的触发一个让猫死亡的机关。所以观测者的行为会影响观测的结果。一个东西你不去管它，它就在那里。你要是想去研究它，那么研究结果就会受到你自身的影响。

爱因斯坦有个祖母悖论，就是如果时间能倒流，一个人打死了自己的祖母，所以发展下去肯定就没有这个人的出生了，进入了另外一个宇宙，这就叫平行宇宙。这样的话会有无穷多个宇宙吗？其实不是的。因为你倒流回去对宇宙做出了改变，那么宇宙才会改变。你不倒流回去，宇宙就像这只猫一样，处于谁也不知道的什么状态。

薛定谔的猫是为了证明： 微观世界和宏观世界一样，是永恒的，不存在你从哪一次开始观察，也就是不存在所谓时间点。

举个例子：掷硬币大家都玩过，如果只掷一次，结果是确定当中的不确定，说结果确定，是因为只有两种结果可选，要么正面、要么反面，说它不确定，相信大家都明白，就是某一次的掷硬币究竟是正还是反是不确定的，是各有百分之五十可能的，虽然这一次掷硬币一定是正或是反，但是从10次、100次、1000次来讲，这一次掷的结果是不重要的。假如硬币反复被掷100次，第一次反、第二次正、第三次正、第四次正、第五次反……而观察者假如并不是从第一次时开始观察，而是观察了第3次和第4次，观察者会被表象迷惑，因为第三四次的结果让观察者认为掷硬币永远是确定的正面，但如果假设观察者观察了1亿次，实际上会得出结论，那就是掷硬币的结果是不确定的，结果并不以观察者从哪次开始观察而发生变化，你不观察时，它永远有两种可能的结果，用在量子力学领域也就说明电子在你不观察时会有多个可能移动到的地点。

总结一下：确定性当中存在不确定性、不确定性当中存在确定性，不要被观察所迷惑。