薛定谔的思想实验，逻辑推理无懈可击，但量子世界中没有逻辑 _生活百科

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本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
引言
说起薛定谔的猫，那真是无人不知无人不晓。但这只猫经常被大家误解，认为它是一只处在非死非活状态下的猫，从而证明了量子力学中量子的叠加态。虽然我们误解了薛定谔的意思，但是真实世界的猫很可能确实是非死非活的状态，也就是说薛定谔的本意可能本身就是错的，而我们误解的情况才是正确的。千万别以为小编思维混乱了，听我娓娓道来。

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叠加态原理
其实误解薛定谔的猫是非常正常的事情，因为确实没有人知道叠加态是个什么样子。就像四维空间，你可以用数学表达四维空间，也可以计算推导。但是让你去想想四维空间是什么样子，绝对想不出来，因为我们毕竟是三微生物。叠加态也是一样无法理解的东西，为了让你完全信服，咱们来看看叠加态的数学表达式：Ψ = c1×Ψ1 +c2×Ψ2 + …… + cn×Ψn 。这里Ψn代表着体系可能的状态，而cn是一个复数，也就是一个含有虚数的数。

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那么什么是虚数呢？i^2 = -1 ，那么i就是虚数。你如果问i到底是体现了啥意思？很遗憾，答案只能是不知道，只能在数学里面存在，现实世界没有对应性。我们知道在狭义相对论中，光速必须是不可超越的，否则就会出现根号下负数的情况。所以如果超过光速，只能说在现实世界中是没有意义的，但是在数学里面依然可以定义和计算。

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哥本哈根诠释与爱因斯坦
以波尔和海森堡为代表的哥本哈根学派给出的解释是，在量子系统中，量子的状态是叠加的不确定的。也就是说量子是一直处于两种或更多种状态叠加下的状态。用电子自转来举例，电子的状态是同时进行着左旋、右旋、上旋、下旋，但是只要你测量，必然就变成了一种状态。

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也许你会说，不对，这只能说明我们的观察仪器还不够先进，在你测量之前电子的状态实际上已经确定了，只是你不知道而已。就像一张扑克牌，扣在桌面上，你不看永远不知道是几，但这张牌是几就是几，与你看不看无关，你只是看了以后才知道结果而已。如果你也是这样想的，恭喜你，你可以加入爱因斯坦的战队了，而薛定谔就是爱因斯坦战队中的一员大将。他提出的思想实验“薛定谔的猫” ，直到今天都是难以解释的话题，可见这实验的逻辑严谨性了。

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薛定谔的猫
这个实验的过程大家一定不会陌生，这里主要说说逻辑推理。一个原子核处于衰变和不衰变的叠加态，如果衰变猫就会被毒气毒死，如果不衰变猫就不会死，想知道猫是死是活必须打开盒子才能知道，所以证明原子核的衰变不是叠加态的。可能这样说不容易体现出严谨的逻辑推理，那我们反着说你就明白了。

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一只自然界的猫肯定不是叠加态的。
证明盒子里面的猫也不是叠加态的。
证明毒气的放出或不放出也不是叠加态的。
证明原子核衰变必然不是叠加态的。
有没有感觉这论证无懈可击？确实，为了解释这个思想实验费尽了科学家的脑子，最后连平行宇宙都整出来了。

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实验结果
其实哥本哈根诠释并不是凭空想象出来的，是大量的科学实验结果让人不得不采用这样的解释。直至今日也如是，实验结果都指向了一个方向，那就是无法用正常的逻辑解释。我们所谓的因果关系、确定性思维完全不适用。而没有因果、没有确定性，那么所谓的逻辑推导就等于没有意义了。这里顺便提一句，据说现在科学家用较大的分子做实验，都能够产生叠加态的现象。由于小编的英语水平有限，实在无法查阅相关资料来证实。有兴趣且英语好的小伙伴可以查查相关的权威著作，看看说的是不是真的，小编也比较好奇。