理論內容
許多物理學家以惱怒的心情看待這個佯謬,因為他們認為這個佯謬並不具有任何“真實的”後果。例如,霍金有一次說過:“當我聽說薛丁格的貓時,我就跑去拿槍。”所討論的問題如果太深奧,這種不屑一顧的態度往往很普遍:很多人在一層薄冰上仍然輕鬆愉快地滑行,完全漠視腳下潛伏的危險。這樣,貓佯謬就被認為是從量子餐桌上掉下來的碎屑,解決它是哲學家的事,而哲學家們也確實為此大動起腦筋。然而,也許有可能設計出實驗來驗證這個佯謬。
薛丁格所構想的“思維實驗”如圖12所示。一貓蜷伏在一箱裡面,而箱子中放有某种放射性物質,以及一個盛有致命的氰化物的小玻璃瓶。放射性衰變本身是一種量子過程,因此它的發生只能在幾率的意義上加以預測。一種設計巧妙的連鎖裝置,使得當放射性樣品中的某個原子發生衰變時,它觸發的信號能使一把預先定好位置的榔頭落下,打破小瓶使有毒氣體逸出,從而把貓殺死。按照常識,貓是非死即活;但是按照量子力學原則,由箱子和其中一切物體所組成的系統,是由一個波函式來描述的。為使問題簡化,讓我們假設這貓只能存在於兩個量子力學態--活或者死,系統的波函式中,就包含著這兩種可能的、但相互排斥的觀測結果的組合。因而這貓在同一個時刻是既活又死。如果我們這位老好人薛丁格教授不去打開箱蓋看這貓,他自己的方程就表示,這貓的時間演化在數學上,可以用這兩種狀態的組合來描寫,而這種組合在物理上(以及生理學上)是說不通的。正像在測量做出之前電子既不是波也不是粒子一樣,這貓在教授最終決定去窺視它以前,既不是活著也不是死了。
圖是薛丁格的貓,和放置它的那個惡魔般的裝置。箱壁假設是不透明的。如果箱壁是透明的,則按照量子基諾佯謬,放射性物質就永遠不會衰變,因而貓也永遠不會死去。[錄自《量子力學中的多世界論》(B.S.deWitt,N.Graham編緝),第156頁。]
薛丁格就是用他發明的這套“地獄般的裝置”去抨擊量子力學的非決定性,他把這非決定性從放射性衰變的微觀尺度,轉移到了死貓的巨觀尺度。觀測的作用不僅明顯地在現象中注入了一種主觀因素--某個人必須打開箱子去看這隻貓,而且它也迫使貓不可逆地接受這兩種可能性之一--要么玻璃瓶完好無損、貓也安然無恙,要么瓶子被打碎從而貓死去。
測量問題
薛丁格的貓生動地把測量問題擺到我們的面前。看來我們得要相信,系統的狀態被觀測本身改變了。然而這顯然又太離奇。如愛因斯坦所說:“我不可能想像,只是由於看了它一下,一隻老鼠就會使宇宙發生劇烈的改變。”然而,即使是量子力學的先驅們,也沒有把這當做必定是一件壞事。正像玻爾在與瑞士理論物理學家泡利(WolfgangPauli)的一次交談中,對泡利說道,泡利的的一個想法“是狂想,但狂得還不夠”。
貓佯謬是一個假想的用來連結微觀量子現象和巨觀世界的實驗
一個微觀粒子在特定場合出現與否取決於波函式的機率
這個箱子就被做成如果粒子出現了,就殺掉貓,否則不殺
現在問題來了,根據量子理論,粒子既會出現,又不會出現,是該波函式載空間的彌散
那么貓是死是活呢?物理學家沒辦法,只好承認貓同時處在死和活兩種狀態
現在第三層平行宇宙理論解決了這個問題
宇宙分裂成兩個,貓在其中一個裡面活著,在另一個裡面死了