（文 / 苗千）

( 被称为量子力学“教父”的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔 )

量子力学算得上是人类历史上最值得信赖的理论之一。从1900年普朗克提出量子化假说开始，如爱因斯坦、维尔纳·海森堡、欧文·薛定谔、尼尔斯·玻尔……数不清的大科学家的名字与这个理论联结在一起。量子理论不仅精确描述了在微观领域中粒子的行为，也为人们展示了一个与宏观世界截然不同的光怪陆离的世界。可是在量子力学的发展历史中，最鲜明的也最为大众所熟知的形象却不是哪一个科学家，而是一只假想出来的猫。这只恼人的猫一直在量子物理学家们的眼前晃来晃去，使科学家们不得不对自己的理论反复思索，这就是人们常常提到的“薛定谔的猫”（Schr?dinger's Cat）。

100多年来量子力学的发展不停改变着人们的旧有观念，揭示了许多令前人吃惊的现象：德国物理学家马克斯·普朗克首先提出假说，原子只能在固有的频率上振动，否则物体将可以辐射出无穷的能量（即所谓的“紫外灾难”）。通过爱因斯坦和路易·德布罗意的工作，人们认识到在微观状态下，粒子呈现出波粒二象性（Wave-particle Duality），而当人们去观测时，粒子呈现出波或是粒子的性质，取决于人们用什么手段去观测粒子。更奇特的是“不确定性原理”（Uncertainty Principle），就像罗大佑唱的：“丢一个铜板轻轻地盖着猜猜她爱我不爱，那是我所不能了解的事……”海森堡的“不确定性原理”告诉人们，我们无法通过测量而精确得到一个微观粒子的位置和动量，不确定性原理并不是给出人们测量粒子位置精度的极限，而是重新定义了“位置”这个概念在物理学中的意义（超出测量最大精度的“位置”是没有意义的）。

如果说上面这几个概念人们还可以勉强接受的话，“薛定谔的猫”则至今仍然让科学家们感到不解。1935年，在爱因斯坦的启发下，著名的奥地利物理学家欧文·薛定谔提出了一个假想实验。他设想出一种荒谬的情形，一只猫被放进一个密封的盒子里，盒子里同时还有其他一些东西（必须保证这只猫碰不到这些东西）：一个装有毒药的探测器和一丁点放射性物质，放射性物质因为量很少，每小时有50%的概率会有一个原子发生衰变，还有50%的概率没有原子发生衰变。如果有原子发生衰变，将会被探测器探测到，探测器就会放出毒药毒死薛定谔的猫；如果没有原子发生衰变，薛定谔的猫就会幸运地活下来。但是问题在于，在一个小时的时间内，人们并不知道密封的盒子里是否有原子发生了衰变，只有在一小时之后打开盒子进行观察测量才能知道。根据量子力学的正统学说，哥本哈根学派的解释，只有通过测量才能得到微观世界的状态，而追问在测量之前的系统是否处于这个状态，正如想知道一个粒子的“精确位置”一样，是“没有意义”的。在人们打开这个密封的盒子对盒子内部进行测量前，放射性物质处于衰变与没有衰变的“叠加态”（Superposition），这也是量子世界的特征之一。于是，这只薛定谔的猫也因此处于又死又活的“叠加态”，微观领域和宏观领域的状态就这样被联系在了一起。