為什麼不能在盒子上裝一個觀察裝置？這樣不就能判定貓的狀態了嗎？

01-07

薛定諤的貓

你是一個班主任，你想知道你的學生在完全沒有你的情況下究竟是不是可以安安靜靜的上課，怎麼辦？

機智如題主一樣的孩子出現了，在教室裝一個監控不就可以了嗎？

是的題主，你非常聰明，只是稍微沒有明白而已。

只是當教室里出現監控的時候，就已經影響了整個教室學生的狀態分布。學生因為有監控而顯得小心翼翼，此時的你就真的覺得學生就是安靜的嗎？

你永遠無法站在一個真正客觀的角度去了解你的學生是否安靜。

就像你永遠不知道那隻貓到底是死是活。

裝一個攝像頭就代表你已經開始用具體的手段測量了，當然可以知道貓的狀態。

薛定諤的貓說的就是沒有測量手段的情況下，貓的狀態是如何的？

這就是經典物理學與量子力學的矛盾：

經典物理學認為：必然只存在一種結果！或死或生！

量子力學則認為：既死既生，除非你去測量，才會隨機的出現一個確定的結果！！否則，貓的狀態就是既死既生！！！

這兩種觀點糾結的地方在於：貓的狀態是先決定好，跟觀察沒關，還是只有開始觀察的時候才決定的！

如果，你在做薛定諤貓的實驗的時候，一直觀察貓，那麼會怎麼樣呢？

結果就是，在這一個小時以內，由於放射性原子可能衰變，也可能不衰變。所以貓可能在這段時間內突然被毒氣釋放毒死，或者一直好好存活直到結束。

但是由於你是在一直觀察，所以貓的狀態始終是確定的，你可以一直看著它活蹦亂跳，或者突然一下子掛了。不存在『不死不活』態。

如果你有大量的貓，（愛貓人士請忽視。。。），大量的同樣做重複實驗，然後你做統計，發現死去貓的數量和活下來的貓數量一致，這是必然的。

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但是，如果你不關心過程，而把整個系統裝在黑箱內，不做觀察。一個小時以後，別人問你，「這隻貓到底是死還是活啊？」

你回答：「這隻貓可能死可能活，概率各50%」

那麼，別人問你，「你這不說廢話么，我只想知道這隻貓是死還是是活！」

你只好回答：「我沒做觀察，所以不知道這隻貓是死是活，我現在就可以去觀察。但是雖然我現在不知道這隻貓是死是活，我知道他死活的概率各50%。」

然後別人覺得你神經病，這個世界上怎麼可能存在死活概率各50%的貓？它肯定是死的或者活的，不信你打開黑箱看。

在你打開的瞬間，你就知道是死貓還是活貓，

但是，這時候，如果你不打開觀察呢？貓究竟是死是活？

然後一群物理學家就跑過來這麼跟你解釋裡面的貓是什麼狀態~~~~~

1，你可以這樣等價認為，在黑箱裡面曾經存在著兩個百分之50%的貓，一個死的，一個活的，在打開之前他們都存在，但是一打開觀察，要麼死貓消失，要麼活貓消失。反正一瞬間，兩個貓一下子變成了一個確定的死貓或者活貓。（通俗點叫做哥本哈根詮釋）

2，或者，你認為這個世界上曾經同時存在兩個貓，一隻死，一隻活，在觀察之前，這兩隻貓的世界是疊加在一起的，但是只要你一觀察，你就只能隨機的觀察到一個世界裡的貓，它的死活是確定的。

腦洞再大一點，上述情況還有另一種可能，就是當你做觀察的時候，一下子出現兩個世界裡的你，一個觀察到死貓，一個觀察到活貓。。。（通俗點叫做多世界詮釋）

上面兩種說法，究竟哪個是對的呢？不妨做下面一個實驗，在觀察一次後，不妨在同一秒鐘做無窮多次觀察。如果第一種說法是對的，那麼無窮多次觀察後，這隻貓是死是活概率和你第一次觀察結果不會有區別，因為這隻貓在觀察後已經確定了。但是在第二種說法中，每次觀察都會同時分離出一個死貓和一個活貓兩個世界，如此反覆，總有一個世界裡面，這隻貓是永遠不會死的，它在每次觀察中都保證了永生。。。（有個炫酷的別稱：量子永生）

所以，關鍵的關鍵，在於觀測！！！

你不觀測，裡面貓是死的是活的，你就是不知道，它要麼是疊加態，要麼處於兩個世界內；觀測的結果，要麼使死，活貓一下子合併，要麼使兩個世界分離。

沒錯，正是你的目光，要麼使不死不活的貓突然變活，要麼突然殺死他，你的目光就是上帝，決定了貓的生死！

。。。。。。

（PS: 以上只是用貓來演繹一下兩種主流的詮釋，並不代表真實，以下才是嚴肅的討論）

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這種理論實在是太crazy了，所以愛因斯坦開始的時候始終拒絕接受這種解釋。

但是，這實際上反映了宏觀物體和微觀物體固有的不同。宏觀物體始終是處於確定的狀態，而微觀物體可以有不同的概率處於不同的狀態。我們以第一種解釋來詮釋這個問題。

在量子力學的哥本哈根詮釋裡面。微觀粒子不是處在一個個確定的狀態，而是用波函數來描述，粒子在不同的狀態下有著不同的分布，在不觀察之前，每個狀態都存在一定的幾率，但是觀察對這個微觀粒子來說，是一個強烈的干擾源，會使得波函數發生坍縮，變成一個唯一的確定的狀態。

在薛定諤貓試驗中，貓本身是不會存在疊加態的，它是一個宏觀物體。它自身始終是確定的態，只是他的命運和微觀粒子結合在一起。所以「不死不活的貓」並不是說貓自身如同鬼魅，能夠變死變活，而是借用貓來詮釋微觀粒子的特性。

薛定諤貓中，只有放射性粒子才是真正處於疊加態。真正存在的，是『衰變或者不衰變的粒子』，這種粒子的確切狀態我們是無法預知的，只能夠由波函數來描述，它在不同狀態的概率是波函數絕對值的平方。測量本身對波函數會造成瞬間，超距的坍縮，一下子使得放射性粒子表現出確定的狀態。

具體來說，當你觀察貓時候，實際上是等價於觀察蓋革計數器是否接收到衰變粒子信號，而這時候，微觀粒子的波函數坍縮，確定得變成衰變或者不衰變中一個狀態。所以不死不活的不是貓，而是處於疊加態中粒子而已。

作為一個理想實驗，薛定諤貓已經屏蔽了黑箱和外界所有的聯繫。假設了外界觀測的唯一手段只是開箱，所以此時箱子裡面的貓和蓋革計數器不能作為觀測者。

在過去的哥本哈根詮釋裡面，必須有一個有意識的觀測者才能使得波函數坍縮。但是這種理論前提假設是不客觀的，甚至有著唯心色彩。然而，這種不完美的解釋可以很大程度上簡化我們的理解。而且可以方便我們之後的計算。物理學家在哥本哈根解釋上不斷演繹，然而，目前為止還沒有普遍接受的觀點。

所有以宏觀概念為經驗，攻擊量子理論的說法，都必須注意到微觀世界和宏觀世界本質上是不一致的這一前提。

PS: 關於波函數坍縮是怎樣發生的，為什麼是超距的，瞬時的，甚至『智能』的。這個我不知道，實際上這也是哥本哈根詮釋裡面最大的困難。所以多世界理論反對這種解釋，認為不是波函數坍縮，而是世界分化，但是多世界理論在現在並不被大多數物理學家支持。對於這一問題今後還會一直爭論下去。

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更為細緻和深入的討論，可以參考下面的文章，其中提出的退相干機制是目前可以替代哥本哈根詮釋，更受歡迎的理論：

經典與量子邊界上的「薛定諤貓」孫昌璞

http://www.itp.ac.cn/~suncp/kepu/q-cat.pdf

面對如此機智的題主，我竟然無言以對。

在微觀世界和我們現實中的宏觀世界不一樣。

比方說我們看一個東西，光粒子照到這個東西上再反射到我們眼睛裡，對這個東西的狀態不會造成什麼影響。

而微觀世界就不一樣了。你想要看到微觀世界的某個東西（這個東西很小，尺度和光粒子差不多大），光粒子照到這個東西上面再反射回來被你接收的時候，這個東西的狀態已經被光粒子影響改變了。你永遠無法知道這個小東西本來的狀態。

高票答案說得對。補充個理解的方式。

盒子里有一個骰子，

當你觀測他時，對於結果可以有兩種解釋。

1.它原本就是4點向上，觀測時也是4點向上。

2.它原本處於疊加態，向上點數是(1+2+3+4+5+6)/6=3.5，在觀測的瞬間坍縮，1,2,3,5,6消失，變為4點。

那麼對於觀測這一動作，兩種解釋是可以同時滿足觀測結果。

所以，個人認為，將一個確定結果進行概率疊加，是出於無法觀測狀態的無奈選擇。

通過概率疊加方式，在無法觀測的狀態下儘可能的描述已知信息。

至於貓…薛定諤的梗，你們別玩了。

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其實我有些不喜歡現在的科普過程。

物理學家發現了支配某個現象的數學結構，之後向同行們宣告了這個結構的物理意義，再之後為了讓外行也明白，所以舉了一些例子，這本來就帶來了一些偏差。

作為外行，我們對這些例子又有了自己的理解，這是第二次的偏差。當我們把自己的外行理解說出來時，又造成了第三次偏差。

其實重要的不是例子，而是物理意義和數學結構。

不要用被科普來的東西再科普別人！！！

所以，你以為貓就是量子力學了？

搞得我都要反感薛定諤了，雖然這不是他的本意。

還記得愛因斯坦打的相對論的比方嗎？

我跟漂亮姑娘在一起沒覺得時間變短，所以相對論就有問題。

比方是比方，不是論證。一種幫助理解的表達方式而已。

（然而貌似並沒有幫助理解……）

嗶哩嗶哩彈幕視頻網

給，自己看

微觀的東西不要拿到宏觀上去說。

最高票的答案顯然是混淆了波函數疊加態和宏觀概率論的區別。或許他本人理解，但這樣的科普是不準確的。

我們說的觀測也不是宏觀上的觀察，和攝像頭沒關係。

微觀上的觀測手段會影響波函數，導致其從疊加態探索到某個固定狀態，這和概率論觀測前結果早已確定是有區別的。

有些涉及數學的東西，不要嘗試根據生活經驗去理解，因為理解不了。

請放棄理解這隻迷惑人的貓，在真正踏踏實實求解過量子力學方程之前。

禪宗有句話：以手指月，意在月而不在手！不要老想那隻扯淡貓了，那個不知道何時衰變的粒子才是問題的核心。

如果不理解「塌縮」，可以看下經典的光子單縫實驗。「塌縮」是個數學概念，是指彌散在空間上的可能性因為「觀察事件」而變為具有確定空間位置上的一點。

凈空法師有句話，說佛法不能當作談資來「消遣」，我想，學問也要踏踏實實幹了才能理解，所以，放棄「消遣」量子力學吧，這玩意就跟佛法一樣，如果不去從數學上踏踏實實解方程，浮皮了草的談論，永遠都是一個迷。

我記得第一推動叢書里的某一本(好像是《皇帝新腦》？的早年版本，提到薛定諤的貓時，中文版書里加了張紙，說的就是題主這想法。

然而由於指示器並非觀測者，指示器實際上也處於疊加態，如果再用機器觀察指示器，這個機器也處於疊加態，直到某個觀測者觀測此系統，這時波函數坍縮，所有儀器的顯示數據才有一個確定的結果。

疊加態是用來描述事物的概率。沒裝攝像頭，貓處於0.5概率活0.5概率死的狀態。裝了攝像頭貓的死活就確定了而不是概率了。類似我現在不知道你是男是女。所以我對你最準確的性別表達是0.5男0.5女。

樓上一群真是夠了，什麼半死不活死活疊加，還認為打開盒子就坍縮了，真成主觀唯心了哇？

貓的實驗唯一的觀察者是那個探測器，是它讓波函數坍縮的，貓的死活自始至終都是確定的，不存在半死不活，只有微觀結構存在疊加態。貓的死活是波函數坍縮之後的結果。

回答題主的問題：不管是放個攝像頭，還是用透明的盒子，還是打開盒子，對實驗結果都不造成影響，只有衰變探測器能影響函數的坍縮。

可自行搜索「量子擦除」

以前是懂物理的人有話語權，現在不懂的人代表大多數，擁有話語權

加了觀測器就不是量子物理學試驗了，就變成生物學實驗了= =

有觀察裝置的盒子不是薛定諤的盒子。

基於題主的新思路，我覺得將盒子換成玻璃的就更好了。不但方便觀測，還能確保密閉毒殺。好興奮

粒子在空間等概率出現，隨機的（忘了叫什麼粒子）大概就是那麼個意思。

1. 只放了觀察裝置，但裝置和外界無聯繫。這時觀察裝置和貓一樣是整個不確定的系統的一部分，盒子打開瞬間你的觀察裝置才生成記錄。

2.觀察裝置和外界是聯通的，你時刻在外面觀察。這樣的話和不蓋盒子沒區別，不涉及到波函數坍縮的問題。