“薛定谔的猫”可以说是科学界最著名的一个思想实验了。正是这只假想的猫，将量子力学推到了无数人的眼前，使之变得家喻户晓，成为了现代物理学的标志之一。

什么是“薛定谔的猫”？

“薛定谔的猫”是奥地利著名物理学家薛定谔在思考量子力学时构想的一场思想实验。他提出将一只生机勃勃的猫置于一个带有量子机关的毒气瓶的箱子里，然后将其密封起来。毒气瓶的开启由一个放射性原子控制，这个原子有50%的概率在24小时内发生衰变。

如果原子衰变了，放出的α粒子会触发机关，打破毒气瓶，那么猫就注定要死亡；但如果原子没有衰变，那么毒气瓶依旧完整，猫自然也就能安然无恙。问题是，在不知道原子何时会衰变的情况下，我们无法确定盒子内的猫是活着还是已经死了。只有当我们打开盒子查看时，猫的生死才会确定。

这种情形与量子力学中的“叠加态”概念相似，即当我们不观察一个量子系统时，它可以同时处于多种状态。只有当我们进行观察时，量子系统的状态才会从叠加态塌缩为一种确定的状态。

于是，我们能够把盒子中的猫想象成既活着又死了的“生死叠加”状态。按照哥本哈根学派的解释，我们可以认为这只猫处于生死并存的叠加态。

为何要进行这样的实验？

1926年，薛定谔通过运用他的微积分知识，推导出了“薛定谔方程”，并成功解释了氢原子的结构。然而，薛定谔对于波函数的物理含义一直感到困惑。数学公式和物理公式的根本区别在于公式是否具有物理意义，否则就无法构成一个完整的理论。德国物理学家马克思·玻恩后来对薛定谔方程作出了一个易于理解的诠释：波函数实际上描述的是一种概率波，它告诉我们在某个位置找到特定粒子的概率。观察测量只能预测某一结果的概率，不能确定得到的结果是什么。玻恩的这一诠释，让他在1954年获得了诺贝尔物理学奖。

虽然玻恩的诠释为量子力学提供了一种解释，但薛定谔并不满意。他支持爱因斯坦的决定论，而玻恩的概率诠释则属于概率论派，成为了哥本哈根解释的核心。这让薛定谔对玻恩颇有微言。

尽管爱因斯坦和薛定谔对量子力学的早期发展做出了巨大贡献，但他们始终对玻尔主导的哥本哈根解释持有异议。然而，在与玻尔的三次论战中，爱因斯坦均未获胜，这无形中反而巩固了量子力学的哥本哈根解释的地位。

1955年，爱因斯坦去世后，身为爱因斯坦的忠实追随者的薛定谔，酝酿了一个大招——“薛定谔的猫”思想实验，以此继续向玻尔一派挑战。薛定谔希望通过这个实验，将量子不确定性的概念引入到宏观世界，以让大众能够体验到概率描述的不确定性。

然而，这个思想实验本身并不能证明太多，它只是薛定谔对于量子力学的哥本哈根解释的不满的再一次发泄。尽管他知道，他无法提供一个更好的解释。

围绕爱因斯坦与玻尔的量子论战，出现的一系列思想实验，反映的是科学家们哲学立场的冲突。世界是应该由决定论控制，还是由概率论来主宰？这是一个至今未有明确答案的哲学议题。

“哥本哈根解释”为何让爱因斯坦、薛定谔等人难以接受？

玻恩的波函数概率解释：波函数给出了在特定位置找到粒子的概率，从而使量子态与概率波联系起来。

海森堡的不确定性原理：某些成对的物理量，例如位置和动量，它们不能同时被精确确定，一个量的确定性会带来另一个量的不确定性。

玻尔的互补原理：一个物理对象可能具有多个看似矛盾的属性，这些属性不能同时通过同一种方法观察到，而只能通过不同的方法分别观察到。

玻尔的对应原理：量子力学的规则虽然适用于微观尺度，但从这些规则得出的结论不能与宏观尺度上的观察结果相悖。在大量子数极限的情况下，量子体系的行为趋向于经典力学体系，量子物理定律可以转化为经典物理定律。

叠加态原理：如果A和B是粒子的两种状态，那么A和B的线性叠加也是该粒子的一种状态，并且同时具有A和B的性质。

波函数坍缩：在两次测量之间，除了概率波函数，微观物体不存在确定状态，只有各种可能的状态，只有进行观察或测量时，这些可能的状态才会坍缩为一个确定的状态。

这些原理可能令人感到头疼，因为它们似乎与物理学追求的简洁和统一相悖。然而，这些结论与实验结果完美吻合，并且每一个都必不可少。尽管爱因斯坦、薛定谔等人认为哥本哈根解释并不完备，它仍是量子力学的主流解释，而且至今没有人能够提出比哥本哈根解释更为完善的理论。

“薛定谔的猫”激发了“薛定谔猫态”的科学实验。

尽管“薛定谔的猫”可以被视作科学家的一时赌气或恶作剧，它却引领了科学家尝试将微观世界的量子特性引入到宏观世界的实验探索。2005年，美国科学家宣布他们成功地使6个铍离子实现了宏观量子叠加态，即所谓的“薛定谔猫态”。

自此，世界各地的实验室进行了大量的类似实验，但目前所有的实验都无法持久，也就是说，量子叠加态无法在宏观世界中持续存在。然而，如果未来某天真的实现了，那么薛定谔的玩笑就变得相当有趣了，或许我们真的能体验到“生死叠加，不死不灭”的神奇状态呢？