著名物理学家薛定谔曾构思了一个著名的思想实验——薛定谔的猫。这个实验的名声之大，甚至有宠物主为他们的猫取名“薛定谔”以示敬意。
薛定谔提出此实验的初衷，是为了质疑并讽刺哥本哈根解释的核心观念——不确定性和叠加态。然而，让薛定谔始料未及的是，这个简单的实验构想，在日后几十年间，推动了量子力学领域的诸多发展，吸引了大众对这一领域的关注。
让我们一同回顾这个实验的起源，从两大物理学派系的辩论讲起。
当量子力学刚刚问世，物理学家们观测到了许多奇异现象，如量子纠缠、量子隧穿、量子叠加及不确定性等，这些现象虽然真实存在，但背后的原理却未为人知。
而对于这些现象背后本质的探索，物理学家们产生了分歧。以爱因斯坦和薛定谔为首的一派，以及以玻尔、海森堡、玻恩等人领衔的另一派，形成了对立的两大阵营。
两派为何分歧如此之大？关键在于对微观世界观测的影响。
原子由原子核及核外电子构成，但原子结构与太阳系大相径庭，电子并非固定在某个轨道上运动。通过实验，我们得知电子的分布类似于一片云雾。然而，我们实际上无法直接观测到电子的云状分布，仅在测量时，电子才会呈现为一个点状，不再是云雾状。
当物理学家们试图测量微观粒子如电子的运动轨迹时，他们发现电子的速度和位置无法精确确定，因为这些属性都是随机的，遵循着一定的概率规律。
也就是说，电子的位置和速度呈现出概率分布，但具体是哪个概率分布却是不确定的，因此我们无法得知电子的确定轨迹。
简单来说，尽管物理学家们可以通过多次测量来确定电子的大致轨迹——呈现为一片云雾或云朵状，电子会在云朵的某处随机出现，但我们无法知道确切的位置。只有在测量时，电子才会呈现出“点”状，不再是云雾或云朵状。
在未测量时，电子仿佛无处不在，如同波动；而一旦测量，它便会随机出现在某一位置，呈现出粒子的特性。
对于这种现象，物理学家们如何解释呢？
玻尔作为哥本哈根学派的代表，认为微观粒子会同时存在于云雾的各个位置，测量时粒子会随机选择一个位置出现，这就是所谓的不确定性。
然而，这种解释似乎违背了日常经验，毕竟我们从未见过一个物体能同时存在于两个地方，除非它具备分身术。
爱因斯坦则认为，电子作为粒子，不可能同时存在于多个位置，不论是在测量前还是测量后，电子始终处于一个确定的位置，只是我们不知道电子会出现在哪里。
艾佛雷的解释则更异想天开：电子在不同位置出现是同时存在于多个平行宇宙中的结果，我们观测到的结果是所有平行宇宙的综合效果，形成了电子云的形状。
除了这些，还有其他多种解释。
这些争论最终催生了薛定谔的猫这一思想实验。简单来说，实验涉及放射性元素的衰变与猫的生死关联。如果放射性元素衰变，猫便会中毒死亡；否则，猫便不会死。
放射性元素是否衰变受到量子力学规律的制约，因此，猫的生死实际上由量子力学规律所决定。薛定谔的猫实验将微观世界的抽象概念与现实中的猫的生死直接联系起来，展示了微观世界的不确定性和叠加态。
根据量子力学的不确定性原理，放射性元素处于“衰变与不衰变”的叠加状态，这导致猫处于“既死又活”的状态，仿佛变成了一只“量子猫”。然而，现实中的猫只可能处于生或死两种状态，没有第三种可能。
“既死又活”的猫显然是一个荒谬的结论，而薛定谔最初的目的，正是通过这个荒谬的实验来嘲讽哥本哈根解释，进而否定不确定性和叠加态。
哥本哈根解释认为，不确定性和叠加态是量子世界的基本属性。测量会导致微观粒子从波动状态“波函数坍缩”到一个确定的状态。至于为什么会发生“波函数坍缩”，哥本哈根学派并没有给出确切的答案，他们只是观测到了这种现象确实存在。
这里涉及到一个看似简单但实际上复杂的概念——“测量”。
究竟什么是“测量”？是指人类眼睛的观察，还是借助仪器的观察，或是其他生命体的观察？
如果仅指人类眼睛的观察，量子力学是否与人类的自由意识有关？这方面的深入探讨可能超出科学范畴，进入哲学领域。网上也出现了许多与意识相关的“地摊文学”。
实际上，量子力学中的“测量导致波函数坍缩”与人类意识并无直接关系。
那么，如何解释薛定谔的猫实验中，微观效应直接作用于宏观的猫身上，如何解释这只“既死又活”的猫？
目前主要有两种解释：多世界诠释和退相干诠释。
多世界诠释，即平行宇宙理论，在观测的一瞬间，宇宙分裂为两个，在平行宇宙中，活猫和死猫同时存在。
多世界诠释颠覆了人们的世界观，过于疯狂，难以让人接受。
相对而言，退相干诠释较为易于接受。退相干指一个系统在与环境相互作用中逐渐失去量子相干性的过程。任何量子系统都无法避免与环境的相互作用，从而失去量子效应，如量子纠缠、叠加态等。
在薛定谔的猫实验中，实际上，整个系统所处的环境早已与某些东西发生相互作用，因为观测意味着相互作用。整个系统无法完全隔绝。
即使系统与外部环境完全隔绝，系统内部的锤子、瓶子，甚至是猫，都会与放射性元素发生作用，使整个系统的量子相干性逐渐消失。
而哥本哈根解释的核心实际上是波粒二象性，任何微观粒子都具有波粒二象性。在未观测时，粒子呈现波动状态，而一旦实施观测，便会发生“波函数坍缩”，转变成确定的粒子状态。
