薛定諤的貓如何用量子退相干理論解釋？
我是一名高中生，最近從知乎上找到了《薛定諤的貓》這個實驗，在知乎上看了很多，稍微有了些頭緒。由某些答案的引導搜到了電子雙縫干涉，再搜到延遲選擇實驗。這些實驗的原理大概都明白了。然而有一個問題我始終沒有明白：薛定諤的貓處於既死又活的疊加態，我始終弄不明白這個「既死又活的疊加態」。在其他問題的回答中，我又看到薛定諤的貓可以用量子退相干理論解釋。可否勞煩大神幫助我理清「量子退相干」「薛定諤的貓實驗」「既死又活的疊加態」之間的關係？非常感謝！
世界的邊界就起始於人的自我意識之開始。人的意識原處於量子世界狀態，意識已分別，就進入了波函數坍塌，就有了宏觀世界的邊界，就有了文明。人的意識，就符合波幾率，就是佛學的空性。平行世界，多世界理論，只能在解釋量子狀態中有效，進入宏觀物理世界就失效了。退相干理論，應是量子狀態到宏觀世界的邊界，如何確定的理論。波函數坍塌，其實就是量子狀態的轉向過程，退 相干 過程就確定了宏觀世界。所以， 退相干理論 是可以用物理實驗進行檢驗。平行世界，多世界理論，因為處於量子狀態，不能用物理實驗進行檢驗。
引用重要論文
愛因斯坦不會高興的：量子糾纏不但真的存在，還可能是時空的本源
近一個世紀以來，還沒有人能成功統一量子力學和引力。量子力學主宰著微觀世界——在這個世界裡，原子或粒子可以同時出現在多個地點，也可以在順時針旋轉的同時逆時針旋轉。而引力則統治著宏觀的宇宙——從墜地的蘋果到行星、恆星和星系的運動——它遵守愛因斯坦一百年前提出的廣義相對論。廣義相對論認為，引力是幾何化的：粒子在經過大質量物體的時候發生偏轉不是因為它們受到了力的作用，而是因為物體旁邊的時間和空間都被扭曲了。
這兩個理論都得到了無數實驗的驗證，但它們所描述的現實卻完全無法共存。從編輯的角度來看，Van Raamsdonk解決這個矛盾的方法十分奇怪。他認為，調和矛盾只需要一個概念——「糾纏」：即很多物理學家眼中最能體現量子理論的怪異之處的物理現象。量子糾纏使得對一個粒子進行的測量可以立刻決定其夥伴粒子的狀態，不論後者在多遠的地方——哪怕是銀河系的另一端。
Van Raamsdonk指出，儘管愛因斯坦反對這個概念，但量子糾纏可能是時空幾何的基礎，因而也有可能是愛因斯坦的幾何化引力理論的基礎，這真是莫大的諷刺。「時空」，他說，「只是表現量子系統中物質糾纏方式的一幅幾何圖形」。
物理學家Juan Maldacena在1997年公布的一項發現。 Maldacena的研究促使他開始考慮兩種看似截然不同的宇宙模型之間的聯繫。其中一種和我們所處的宇宙沒什麼不同。雖然它既不膨脹也不縮小，但它有三個維度、充滿了量子化的粒子並遵循愛因斯坦的引力方程。這個反德西特空間（AdS）通常被稱為體宇宙。另一個宇宙模型中同樣也充斥著基本粒子，但它只有兩個維度，裡面也沒有引力。第二個模型通常被稱為邊界，它是一張通過數學定義的膜，這層膜距離體宇宙中的任意一點都無限遠，卻把後者完全包圍，就像是二維的氣球包裹住了三維的空氣。邊界上的粒子遵循某種量子系統的方程，即共形場論(CFT)。
Maldacena發現，邊界和體宇宙是完全對等的。就像是計算機晶元的二維電路能夠編碼電腦遊戲中的三維圖形一樣，應用於邊界的、相對簡單的無引力方程包含的信息和描述的物理原理，都是與應用於體宇宙的複雜方程相同的。
Maldacena所述的對偶性給了物理學家一個完全不需要考慮傳統意義上的引力，就可以探討體宇宙中的量子引力理論的方法：他們只需要觀察邊界上的等效量子態。自從該理論提出以來，太多的科學家爭相探索這個想法，以至於Maldacena的論文變成了物理學中引用次數最多的論文之一。
Van Raamsdon 研究Maldancena的發現所帶來的一個核心謎題：邊界上的量子場到底是如何在體宇宙中產生引力的呢？其實早就有線索表明這其中的答案就隱藏在幾何學與量子糾纏之間的某種聯繫里。
他最初考慮了空的體宇宙，這對應著邊界上的單量子場。這個場，以及將其各部分維繫在一起的量子關係包含了系統中僅有的糾纏。但現在，Van Raamsdonk想知道，如果邊界上的糾纏消失了，這個體宇宙會變成怎樣呢？
Van Raamsdonk可以建立一個邊界上量子場的糾纏在緩慢而又有條不紊地減弱的模型，同時觀察該模型中體宇宙的反應，他注意到，體宇宙的時空被逐步拉伸並撕裂了（見「時空的量子連接」）。最終，他發現，把糾纏減少為零會把時空打破成不連續的碎塊，就像被拉扯得太長的口香糖。
量子糾纏就像幾何膠水一樣——這是Van Raamsdonk被駁回卻又獲獎的論文的核心觀點，也是一個在物理學家中引起越來越多共鳴的理論。至今沒人能找到確鑿的證據，因此這個理論仍然只能被稱作猜想。但許多互相獨立的理論推導都支持這個猜想。
2013年，Maldancena和斯坦福大學的Leonard Susskind發表了一個相關的猜想。 他們提出，如果兩個粒子因為糾纏而聯繫起來，那麼它們實際上是被蟲洞聯結起來的。反之亦然：被物理學家稱為蟲洞的時空結構其實和糾纏是等效的。它們只是同一現實的不同描述方式。
張量網路是凝聚態物理學家追蹤大量亞原子粒子量子態的技術。 。Brian Swingle在2007年使用了這個方法。
他發現大多對計算有用的網路都是從聯繫相鄰的電子對開始的，這些相鄰電子對也比其他電子更容易相互作用。接著，再把越來越多的電子聯繫起來，形成一個像族譜一樣的層級結構。但那時，在一節有關量子場的課上，Swingle學習到Maldacena的體-邊界對偶，並發現了一個有趣的現象：體和邊界的映射展現了一模一樣的樹形網路。
Swingle 2012年，他發表了一篇文章，計算了其中的原委：他獨立地得出了與Van Raamsdonk類似的結論，也因此為幾何—糾纏理論提供了強有力的證據。「你可以認為空間是通過張量由量子糾纏精確構建而成的，」Swingle說道。他現在在斯坦福大學，並看著張量網路逐漸成為探索幾何—糾纏等效關係的常用工具。
「多年以來，人們一直在說，量子糾纏對體宇宙的形成有某種重要作用，」Harlow說，「但這是我們第一次瞥見其方式和原因」。
研究人員仍然面臨幾大難題。其中之一就是體—邊界對偶對我們的宇宙並不適用，真正的宇宙既不靜止也沒有邊界；它在不斷膨脹並且看來是無限的。該領域大部分科學家都認為使用Maldacena對偶的計算的確能告訴他們一些與真實宇宙相關的事實，但具體怎樣把結論從一種宇宙模型推廣到另一個，目前還難以達成共識。
當十年前Susskind注意到愛因斯坦廣義相對論方程的一個解能讓反德西特空間中的蟲洞隨時間不斷延長後，他就開始思考計算複雜性。他思索著，這到底對應著邊界中的什麼東西呢？邊界上發生了什麼樣的改變？
電腦模擬不了人腦。題主的問題的提出，是源於量子力學對現代人哲學觀念的重大衝擊，才有了人是不是生活於一個電腦模擬世界。
彭羅斯關於意識和人工智慧的討論，主要是在他的「科普著作」中展開。發端就是著名的《皇帝新腦》（Emperor"s New Mind)一書。他在書中，從數學，邏輯和物理學角度廣泛討論。他的基本的總觀點大致如下：
1. 人的意識（consciousness）是非演算法的，故而無法通過數字電子計算機模擬。
2. 作為人腦活動的意識，其機制不能為目前所知的物理定律所描述。
第二個命題要比第一個命題更強，所以它是建立在第一個命題成立的基礎上的。
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我個人也相信量子和意識的確有關係。但是我的這個「信仰」不是科學判斷。如果有人問我為什麼，我會回答說不知道，我只是相信，我沒有理由。
什麼才是真實？ ——世界著名物理學家論辯量子意識
2010年，美國科學家設計出一種肉眼可見的量子機械，讓一個極小的半導體「量子鼓」同時處在振動和不振動的疊加態，進一步縮小了量子力學和我們現實感之間的距離。該研究成果獲評《科學》雜誌2010年十大科學突破之首。
根據量子力學基本方程，像電子這樣的微觀粒子不會同時具有精確的動量和精確的位置，這一不確定性原理限制了人們對微觀事物認識的極限，因為存在觀測者對觀測目標的擾動，主體和客體世界必須被看成是一個不可分割的整體。沒有一個獨立存在於客觀世界的事物，任何事物都只有結合特定的觀測手段，才談得上具體意義。
是否存在獨立於觀察者的真實事物？
喬普拉：您認為是否存在獨立於觀察者的真實事物？
奧爾福德：是的。那種執著地認為桌子上的水壺依賴於你或我的觀察的觀點，我並不認可。
喬普拉：我認為水壺的形狀、顏色、質感依賴於神經系統，不同的神經系統對這些信息的感知會完全不同。蜜蜂不會體驗到（同樣的）水壺，蝙蝠會體驗到超聲波的回聲，而蜥蜴的眼球能以兩個不同的軸轉動，我很難想像對一隻蜥蜴來說，水壺看起來是什麼樣子。所以，水壺本身就是作為水壺而存在嗎？
奧爾福德：是的。
喬普拉：物質是假象，唯有意識是真實。
這是今年1月29日在曼哈頓菲羅克忒忒斯多學科研究中心舉行的一場題為「真實的性質」辯論會的一個片段。彭羅斯的質疑給這場論辯提供了主題——物理學和數學能完整描述真實嗎？科學家、藝術家和學者們坐在一起探討主觀感知的世界，旨在為科學和人文兩個截然不同的世界架起溝通的橋樑。
意識如何產生？
哈梅羅夫支持的觀點是，知覺和意識產生於大腦中量子糾纏電子的玻色—愛因斯坦凝聚波函數的坍塌。比如這種坍塌每秒鐘40次，而有些受過特殊訓練的人達到了每秒80次，感知的速度更快，所感知的世界就會慢下來。
奧爾福德2006年發表於《物理學基礎》上的一篇論文中稱，物理學「只是覆蓋了我們經驗世界的有限方面」。但他質疑「量子意識」的觀點，認為量子糾纏「通常非常脆弱」並且「難以組織」。物理學家認為，即使是對於少量粒子在任意長久期間的糾纏，這也是不大可能的，他說，對於量子微妙性而言，「這些非常脆弱的過程是人類大腦功能的關鍵特徵」，但這「不適用於環境」。他支持對物理學與形而上學之間的聯繫給予嚴格的限制。他說：「意識更可能從其他地方升起，按照更傳統的科學說法，你不需要到達這裡；而按最奇怪、最詭異的現代物理的說法，你不需要到達任何地方。」
而喬普拉作為神秘主義者的一方，表示希望「熟悉科學的限制」。正是奧爾福德強調了那些限制。喬普拉想把奧爾福德的實用主義界限推得更遠。他認為科學以謙虛的方式才能被理解，卻未必是打開「終極真實」之門的鑰匙。
奧爾福德指出，量子力學早正在20世紀就產生了，也可能有一天被丟掉，正像19世紀末提出的以太概念那樣。「如果你太過於依賴當前的科學範式，再過100年，它可能被替代了。你可以用『量子力學』來啟發思路，可以在多個途徑使用它。但我不認為你真的想把它當做基礎性的根本原理。
真實是什麼？在數學框架中，真實可能永遠得不到一個完整的最終描述，科學探索者正如受了傷的菲羅克忒忒斯。自然世界中，不依賴於主觀觀測的客觀真實是否存在？在當前的物理學和數學範式中探索心理過程與意識，能否完整地詮釋真實？迄今尚未發現的未來的物理或數學是否有這個能力？
當人們把目光轉向認知的主體時，卻發現量子力學這一解釋客觀世界的理論與主觀意識運行如此貼近。量子意識理論認為，經典力學無法完整解釋意識，意識是一種量子力學現象，如量子糾纏和疊加作用。大腦中存在海量的處於量子糾纏態的電子，意識正是從這些電子的波函數的周期性坍塌中產生。這一假說在解釋大腦功能方面佔有重要地位，形成了解釋意識現象的基礎。
目前有幾種不同的量子意識理論。代表人物有大衛·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大衛·查爾默斯、羅傑·彭羅斯與斯圖亞特·哈梅羅夫等人。
薛定諤的貓這個實驗最早是薛定諤提出用來諷刺哥本哈根學派的經典量子理論的實驗。按照哥本哈根學派的理論，在觀測前這隻貓是處於既死又活的量子疊加狀態。這個解釋在物理學上很危險，特別容易把人帶入唯心主義的世界觀中，就是貓的死活取決於人的觀測，提出這個理想實驗之後，物理學就存在一種「意識作用於外部世界」的說法，這個理論雖然是站不住腳的但也說明了哥本哈根學派對這個實驗無法解釋的尷尬困境。
後來的物理學家提出了很多解釋其中最有名的被廣泛承認的有兩種解釋。埃弗萊特等人建立的「多宇宙解釋」（MWI）和蓋爾曼建立的「退相干歷史解釋」（DH）。MWI解釋簡單來說就是:每次觀測會產生兩個一模一樣的宇宙，其中一個宇宙貓活著，另外一個宇宙中貓死了，你的觀測確定了你所在其中一個宇宙。這是MWI理論最早的解釋，當然這種為了電子犧牲宇宙的理論被大多數科學家所反對，在後來這個理論發展為希爾伯特空間態矢量的解釋:宇宙只有一個，宇宙的態矢量在希爾伯特空間中是高維的，高維宇宙是若干個低維宇宙構成。高維宇宙中貓死活疊加狀態的態矢量在低維的投影是死或著活。就像是高維圓錐體在二維平面中的投影是圓或者三角形，真是的態矢量是兩個平面投影的疊加—圓錐。這種理論雖然微妙但是無法解釋為什麼我們在宏觀世界從來沒有觀測到量子尺度上的疊加狀態。
現在大部分人接受的理論就是DH
DH理論認為，宇宙只有一個但是歷史卻有很多個，我們的觀測行為，並得到最終結果後，我們實際上就構建了一種「粗略歷史」，當我們把歷史分得更細，那麼就有許許多多的「精細歷史」（並非隱變數，貝爾不等式已經證明了排除了定域實在性），我們沒有觀測些精細歷史「同時發生」（相干），但我們觀測時，這些歷史在每一個路徑上的發生進行想加或者抵消，最後我們只能得到「貓活著」和「貓死了」這兩種粗略歷史，而且他們之間不再相互聯繫，我們只能感受到期中一種（退相干）。當我們計算貓死和貓活這之間的干涉時，我們其實窮盡了這兩大類粗略歷史下的每一對精細歷史的干涉，他們大多數最終抵消，然後這兩個粗略歷史的聯繫被切斷，退相干了，最終只能有一個真實發生。對於沒有接受過系統學習的人來說，上面只是一種對各個理論通俗的解釋，實際上每一種理論包含著複雜的計算。比如DH理論的基礎是費因曼1942年發表的量子力學路徑積分，它和哥本哈根學派的矩陣力學，薛定諤波動方程一樣是量子力學第三種等價表示形式，這也是DH理論更加受歡迎的原因。
非專業人員還是不自量力，這玩意除了毀三觀之外，沒有太大用處。XD簡單點吧~如果僅僅考慮貓和那一套裝置，這屬於一個封閉系統，封閉系統是幺正演化的，所以貓一直處於生死疊加態，只是會多出一些相位而已~但是，如果有觀察者存在，請注意你要觀測一個東西那麼你得儀器與待觀測物就必須有相互作用！否則根本沒法觀測！這樣子系統外還有了一個觀測者或者觀測裝置與系統存在相互作用！這樣子系統就屬於開放量子系統了！然後系統就會在外界的影響下發生退相干，會從疊加態退化到生或死之一！不再是生死疊加態~
如果你不是走物理專業的，但又想了解這個宇宙為什麼是這個樣子的，「薛定諤的貓」這種「思維魔術」背後的原理又是怎樣的，那麼其實你沒必要去深入了解量子物理的特異性內容，因為想要一時半會弄明白是很難的，這是一個相當繁瑣的工程，否則為什麼要讀4年大學？讀研呢？
但我這麼說並不意味著宇宙的玄機難以理解，而是告訴你，你當前的提問的這個行為是一種什麼樣的性質
就好比打招呼，用中文可以說「你好」等等，那麼這個詞就已經闡述了「打招呼」這個特定事件的內容這個時候你又想要用英文去闡述「打招呼」這個特定事件的狀態，假設你根本不會英語，這個時候會面臨什麼問題呢？你會發現，困難的並不是如何解釋「打招呼」這個事件，而是在特定的語言邏輯架構上去解釋該事件，這個時候你就不得不先去學習ABCDEFG，單詞以及英語語法最後繞了個山路十八彎，才知道英語的打招呼是「hello」，因為事實上你在中文的語言邏輯架構上已經能夠解釋理解「打招呼」這個特定事件了，為何非要去學習英文的闡述方式？我這樣說，是因為宇宙本質只有一個，它不會因為換一種語言邏輯而又多出一個本質來，相對論也好，量子物理也好，混沌學也好等等等等，所有人類學科其實都只是因不同的學科邏輯，不同的路徑依賴下而產生的各種對宇宙本質的各自解讀，就像盲人摸象一樣，數學只是一種語言，和計算機的編程是一個性質，明白這點以後，你就會知道不是一定要懂數學才能了解宇宙為何物
但這並不意味著，我們應該放棄學習量子物理，相對論這樣的最尖端的科學理論因為我們的世界已經進入了西方文明領導下的思維節奏，某種程度上我們需要這種路徑依賴就像挖井一樣，當挖的深度沒有達到某一個臨界值時，是無法得知這片土地下是否有水的。對於現在的你而言，更高效的做法是基於目前你熟悉的語言邏輯框架下進行深入研究，而不是德語，法語，日語，英語通通看個遍，這對於現階段的你去理解人類文明為什麼有語言這個東西沒有什麼建設性幫助。
佛祖說「一花一世界，一葉一菩提」，雖然「凡有所相，皆為虛妄」，但每一個虛妄之相都是宇宙本質的投影，對於現階段的你而言，看得多了反而容易迷失，演化具有過渡性，學習依然要遵循這個規律，天才和精神病只有一線之隔，因為他們都取決於他人的認知上限，你所作所為太過超前，就會引起內部或外部的各種矛盾，所以古人有言：大隱隱於市。
最後我用生活中的小例子為題主解釋一下薛定諤的貓的「生死疊加態」
好比自來水，當打開水龍頭之前，水管里的水其實是靜止的，當我們打開水龍頭，水就變成了往下直衝的動態，發現了沒，其實我們人類的邏輯思維就是這樣的，我們無法理解像生死共存，善惡同體這種在我們眼裡相悖的存在，我們的意識就像這水龍頭一樣，當人類第一次睜開眼睛看世界，去嘗試理解世界的那一刻，一切都變成了動態的，在這種動態的認知局限下，我們才有了貓的生與死，這種相對而言的幻覺，我們也因此總是糾結於起源的問題，在我們的邏輯看來，總是有先來後到，有開端有結尾但事實上，宇宙就像那自來水管里的水，它是一種生死共存，不增不減的靜態只要我們一打開水龍頭，在我們眼裡立馬變成了動態，說明什麼說明問題的根源在於我們自身，在於水龍頭的開與不開
薛定諤的貓的生死疊加態，就是這水管里的水，它是這世間一切虛妄之相的源頭，在這裡，所謂的時間空間，起源與終點等人們堅信不疑的客觀規律通通不復存在，它是一種純粹無暇的「靜態」有一天，人類突然從一片混沌虛無之中睜開了眼，看到了眼中的世界，不知今夕何夕，對自身存在感到惶惶不安，而不禁問道「我來自哪裡」「我為什麼會是我」，於是這原本無始無終，靜態的宇宙之泉就這樣變成了川流不息的動態詩篇按照人類語言邏輯，套在佛祖的話上來說，那就是「宇宙始於無明妄動」1、量子物理是「光(或電子)是粒子，還是一種波」這個持續3百年的爭論逐漸發展起來的。楊氏雙縫試驗、電磁理論揭示出光的波動性，而光電效應、康普頓效益表面它的粒子性，這兩種理論互相排斥，爭論不下。
2、薛定諤提出薛定諤波函數，認為電子不是一個粒子，而是一波，它沒有具體的位置，也沒有具體的路徑，它是一種波向每一個方向延伸，因衰減的很快，所以粗看起來像一個粒子。3、波恩對於薛定諤的波函數有不同理解，他認為波函數代表一種隨機，一種概率，不是電子電荷在空間中的實際分布。他認為電子本身不會像波那樣擴展開區，但是它的出現概率像一個波，嚴格的按照波函數分布。以雙縫試驗為例，一個電子穿過狹縫後只會在屏幕上隨機留下一個小點，只是在亮處出現的幾率更大，暗處更小。雖然一個電子出現的位置是隨機的，但大量電子總體的模式是一定的，就是形成干涉條紋。所以，波恩的觀點本質上是支持光是一種粒子的。4、但是當一個電子來到雙縫是，它是怎麼決定通過左縫，還是通過右縫呢？當它通過後它怎麼就知道應該以90%(假設)的概率出現在亮處，10%概率出現在暗處？而且干涉條紋與雙縫之間的距離關係密切，電子是怎麼知道應該出現在哪裡呢？這些問題波恩的解釋都講不通。
5、後來玻爾提出「互補原理」，認為光是粒子，也是一種波。玻爾解釋說，任何時候觀察光子，它只能表現出一種屬性，要麼是粒子要麼是波，你不可能觀察到粒子+波的疊加態，但你不觀察的時候它就可以展示出粒子性和波動性。所以玻爾認為光子是什麼，取決如如何觀察。玻爾的理論就太過於離奇，基本就是說，一個東西是什麼取決於你怎麼觀察，或者說取決於觀察者。這不是有點唯心主義的意思嗎！因為本質上宏觀物體也是由一個個微觀粒子組成的，那宏觀物體也應該符合微觀世界的規律，如果每個基本粒子的狀態跟觀察有關，那怎麼宏觀物體的狀態也應該更觀察有關了。這也就是那隻貓為什麼處於即死又活的狀態，只有當你打開箱子才能確定是活，還是死了。所以我認為，這隻貓更像是薛定諤對玻爾等理論的一種嘲諷。
退相干不太懂，就不瞎扯了。
我也是業餘愛好者，不一定都對，希望能幫到你。薛定諤的意思是：照你們量子疊加態的說法，難道貓在沒看的時候是既死又活的疊加態，看的時候才決定其死活嗎？以此表示不認同疊加態的說法。然後哥本哈根學派就裝糊塗（也許也真不知道怎樣回答），搞成現在這樣大家都糊塗理解了。
1，測量前貓處於既死又活的疊加態，且這個態是純態。這裡所謂的疊加可以想像成兩束波的相干，而測量就是要破壞這種相干性。這時，你不能問貓死的概率是多少，活的是多少，你只知道貓處於既死又活的疊加態的概率是100%。
2，測量後貓處於一個確定的態，不是死就是活。然而大量的同一實驗的測量會讓我們得到一個概率描述（物理上稱為系綜），即我們得到貓死的概率是50%，活的概率是50%（這是一個混態）。
3，測量的過程就是一個退相干過程。由於大量的環境態，比如空氣分子等等，與貓相互作用形成糾纏態，從而使得退相干得以實現。或者說，貓態與環境態的糾纏使得既死又活的相干性消減／消失了。
退相關是貓疊加態的微觀版本。雙縫實驗中的電子和薛定諤假設的貓想表達的其實是同一件事。只要人不用意識去觀察，電子穿過雙縫就會形成多條光柱，只要去觀察（即意識坍縮），就會形成人們容易理解接受的兩道光柱。貓也一樣，只要主觀意識去觀察，死活狀態就會確定（坍縮），不去觀察，他就是疊加態。疊加態並不是不確定，而是同時存在，於兩個世界。
我能理解你求知的心情…但是我不會(°_°)
謝邀。不會
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