結合波粒二象性和觀察者理論，對薛定諤的貓理論該怎樣理解？

01-11

結合波粒二象性和觀察者理論，我能不能對薛定諤的貓理論這樣理解：當一個微觀粒子沒有被「觀察」（影響）時，他在某一個時刻點是呈波動狀態存在的，也就是不是一個「點」的固定粒子，而是「一段線」的波動例子（我理解成是能量波），當被「觀察」（影響）時，因為觀察的影響和干擾，它被固定成一個「點」。就好像是被「觀察」（影響）時就是捕獲了它，沒有被觀察時，它是自由波動的？有人說「實際上概率波本身就是不可想像的，應為它不像機械波或者電磁波一樣，要麼是一種運動形式要麼是一種能量物質」是不是就是說，某一個固定時間點，就一個微觀粒子來講，不可能即是異種「運動形式」又是一個「點」的固定粒子？
提出這個問題的出發點：
1、不懂量子力學、薛定諤的貓、波粒二象性；
2、對微觀物理學很好奇；
3、想儘可能的理解這個世界；

所以，如果這個問題有什麼低級錯誤，請大家儘可能的寬容對待，先致謝了！

薛貓問題是把兩個相互矛盾的世界放在一塊探討，自然是矛盾重重。量子世界和宏觀世界中的存在在時空中的表現完全相反。量子世界中的存在，是在長期時間中產生的。時間越短，越不能成為存在，只能是各種可能情形的概率分布。宏觀世界中的存在，是在長期時間不斷發生變化的，在短時間內更可能以某一形態穩定存在。所以，看量子成為的存在，要悠著點，時間要花多點。我們眼前的世界就是量子的長期效應產生的。看宏觀存在，時間要精幹點，如同拍照曝光時間久了，還能看清人流中的主角嗎？所以，我們在看貓前，一定要明確是看宏觀貓，還是看量子態。如果是看量子貓，一隻既死又活的貓，那我們作為宏觀人是無法看到的，必須成為量子人就可以了。

謝題主邀。

首先我對於這個問題有兩個建議：

一個是，想要了解微觀物理學，不建議從那隻貓開始。

另一個是，在提問的時候，沒有依據的自行猜想並不利於獲得良好的答案。

然後開始答題：

薛定諤的貓的問題，是薛定諤為了反駁量子物理中所謂的「疊加態」而構造的一個思想實驗。

它並非是想要證明什麼，而是想要反駁什麼。

這個思想實驗里有兩個不可思議的地方，一個是，盒子里的貓是又死又活的。另一個是，我們打開盒子以後，貓的死活就確定了。

當然，「我叫薛大鎚，萬萬沒想到，我提出的貓盒悖論，竟然好像是正確的」

然後一一解答者兩個問題，

一，盒子里的貓是又死又活的/疊加態

想要開始對微觀物理有所了解，我的建議是，最好從楊氏雙縫干涉實驗開始。

偷個懶，我直接拿我以前的回答里用得著的部分來用了。

楊氏雙縫干涉實驗：
楊氏電子雙縫干涉實驗，在於托馬斯楊先生開了個腦洞，在已知電子具有波的性質的前提下，他在想：如果讓電子一個一個通過雙縫裝置，是否可以產生干涉圖像。
這個腦洞雞賊的地方在於，雙縫干涉的原理，是波通過雙縫裝置，被分成了兩份，然後這兩份波和自身產生干涉，形成干涉圖像。
而微觀粒子除了具有波動性，還具有粒子性。那麼單個電子，是否「被雙縫裝置分成兩份」，就是關鍵點。

即在雙縫實驗中「波通過雙縫」和「產生干涉圖像」互為充要條件。
托馬斯楊先生自己估計都不會想到，這個實驗的結果，竟然是真的產生了雙縫干涉圖像。
「我叫楊大鎚，萬萬沒想到，一個電子還能同時通過兩條路徑啊」
楊氏雙縫干涉實驗的基本形態，其實就是揭示了疊加態的存在：電子可能會通過縫隙A，也可能會通過縫隙B，但是只有這個電子既通過縫隙A，又通過B的時候，才會出現雙縫干涉。這種情形就是疊加態。也就是我們說的薛定諤的貓又死又活。
而這種疊加態並不難製備，應該說疊加態才是微觀粒子最普遍的狀態。

我覺得實驗已經證明了疊加態的存在，所謂貓又死又活這件事情，應當不難理解了。

薛定諤的貓問題的原版，就是薛定諤設想了一個疊加態的貓，然後指著這隻倒霉貓咆哮：你們覺得這可能嗎？

然後哥本哈根學派的幾位說，可能啊。

薛定諤的鬱悶可想而知，好比你振振有詞的提了一個有力的反問句：1+1難道還能等於10不成？

然後程序猿告訴你，對啊。

二，直到我們打開了貓盒，貓的死活才被確定下來/觀察者效應

而且程序猿，額不，哥本哈根學派的各位，還就著這個問題展開了討論，就是我們打開薛定諤的貓盒會發生什麼事情。

就是疊加態坍縮，或者說觀察者效應。

「直到我們打開了貓盒，貓的死活才被確定下來」這個就可以直接點以下的鏈接了

如何理解很多物理理論中的「觀察者」？這是不是屬於比較唯心的說法？ - 林布的回答

1.好了，現在我們知道，微觀粒子不「觀察」時處於疊加態。

2.那麼我不直接看，而是用電子計算機來記錄呢？

可能的解釋是：我不「觀察」計算機時，計算機也是處於疊加態。

3.現在我們讓一個人去看計算機，然後我再問他答案呢？

可能的解釋是：我不問這個人時，這個人和計算機都是處於疊加態。

4.我認為的最有可能的解釋，微觀粒子，計算機，他人，自己，整個宇宙無時無刻不處於疊加態。

當我不觀察時，世界對我沒有意義。當我觀察時，世界自然呈現某一種特定的狀態。

好吧，以上純屬胡言亂語。

您好，謝謝您的邀請，我很慚愧，高等量子力學還沒開始學，所以很多問題解答不了，比如你說的觀測之類的，那些貌似屬於開放量子系統的內容，可能還會涉及到量子場論等等知識點。我目前學過的知識也只是初級的，所謂「真空球形雞」這個層面。

但是既然被邀請了我就多少要說點，免得邀請者失望。不過，我學藝不精，不能亂說，只能說一些粗淺的理解。

我們平時看到科普文章，甚至教科書裡面所畫的，電子是個小球，原子是個小球，甚至夸克是個小球，等等多種多樣的球，實際上是一種非常直觀的示意圖，它最多只是到了半經典半量子力學的狀態。事實上，如果真的想要了解到量子層面，把所謂的基本粒子，想像成球是一個很不靠譜的事。我曾經想像過電子的自旋，因為每次都想像成它是一個自轉的小球，看起來沒什麼問題，可是有一次教授把它放到了坐標系裡，然後讓我們算出旋轉矩陣，這時候才發現，如果在電子上標記一個點，他要轉兩圈才能回到原來的地方.....因為電子的自旋已經超出了三維想像的範疇。電子實際上處在一個完全不同的空間里！所以，很多東西不能想。當然不排除有大神能做到。

至於波粒二象性，我的看法是，這東西既不是波（比如，水波，地震波，等等），也不是粒子（比如分子，原子等等），而是量子。所以如果你想像成它又是波，又是粒子，（或者有時是波，有時是粒子）自然會迷惑，它怎麼做到的.....

至於量子，顧名思義，被量化的一個東西，對這種東西最好的表達方式就是寫在紙上的算式。比如說電子在氫原子里分立的能級，它怎麼做到的，為什麼會這樣，把兩個小球放在一起當然怎麼也擺不出來。要是用經典電動力學的算式來算就出更大的問題了，電子會轉著轉著就撞到質子上。所以才需要薛定諤來搞個新方程，然後拉蓋爾，勒讓德搞個多項式，希爾伯特提供個空間，高斯給個正態分布，等等等等

因此想了解這些微觀的東西，光是想像加上科普書是不夠的，有時候真的得找多幾本真正的教科書來看，當然最好有人帶。當然，想進入這個世界挺艱難的，太多門檻了。

補充一下觀測這東西。理論上觀察一個量子，量子存在於空間中的一點的概率就會變成100%。這個我雖然知道，但是隔了一段時間記不清為什麼了，不過跟據它的波函數肯定可以明確的算出來。而且實際上我們所謂觀察一個量子，觀測到的應該只是它的一個態，注意，是態！比如用電子顯微鏡觀測到的一個切片表明原子，看到的一個個球，實際上那個不是原子，而是電子所在的態，一般是基態。

有錯請指正並教導，求別噴

我想到了一些東西。

關於維度。假設一個模型，這個模型有質量，沒尺寸。但是為了便於理解，還是設定它具有有限的單位長度，這個長度是「數字2」，那麼，2本身是1維，2x2是二維，2x2x2是三維，2x2x2x2便是四維，2x2x2x2x2是五維。。。以此可類推。

數字2本身，是沒有體積的，因為是1維，但是2x2就有了面積，這個面積可以容納無數個1維的2；2x2x2是三維，這個體積里也是充斥著無數的單位長度2；那麼問題來了，四維甚至五維乃至於更高維度的這個模型里，單位長度2是如何存在的？

當然，假設的單位長度，或者說拓展維度的參數，因子，也可以設定為axbxcxdxe...其大小也可以任意，當然，為了便於理解，最好還是設定為一樣的大小。

於是我的腦海里充滿了一個巨大的，宏大的，不知道有多少維度的空間，但是我只能看到3維，在某些地方，是一些扭曲變形的三維空間。我不能理解為什麼這一部分會扭曲，甚至是中斷。

然後我又想到了一個很有趣的東西：電子云。

電子是一種微觀粒子，在原子如此小的空間（直徑約10-10m）內作高速（接近光速3×108m·s-1）運動，核外電子的運動與宏觀物體運動不同，沒有確定的方向和軌跡，只能用電子云描述它在原子核外空間某處出現機會（幾率）的大小。——引自百度

如果有人看我寫的這個東西，看到這裡也許已經知道我想說什麼了。

電子在原子核外空間內的運動，我想這麼設定：它的下一次出現的地點，不是隨機，而是everywhere。我們這個三維維度里的空間概念，對於電子這種微觀到極致的東西來說，已經不具有任何意義。

同時，我還想到了光的波粒二象性。光即是光波，也是粒子。

也許我們苦苦追尋的維度的奧秘，不在別的地方，就在這小小的電子云里。

任何物質體內都有無數的電子，我們無時無刻不在進行這種奇妙的運動。我們，也許也可以出現在everywhere。比如薛定諤的貓，我們現在想知道的是，這隻貓即是活著也是死了。現在我們關閉掉一切的觀測手段，視覺聽覺紅外，我們現在問，這隻貓，現在在盒子的哪一個位置（點）？

想到這個問題，我有種shock的感覺，這和電子云何其類似。貓是跳起的，還是躺著的，還是靠著盒子，還是在伸爪子抓盒子的頂蓋？因為我們無法觀測到，所以，這些可能性都存在，而且是同時存在。

樓上【張斯諾】說的最後一段話，我也很有共鳴。

「補充一下觀測這東西。理論上觀察一個量子，量子存在於空間中的一點的概率就會變成100%。這個我雖然知道，但是隔了一段時間記不清為什麼了，不過跟據它的波函數肯定可以明確的算出來。而且實際上我們所謂觀察一個量子，觀測到的應該只是它的一個態，注意，是態！比如用電子顯微鏡觀測到的一個切片表明原子，看到的一個個球，實際上那個不是原子，而是電子所在的態，一般是基態。」

這又是電子云的概念，又是薛定諤的貓，又是瞬移。

當然，知道現實情況的我們心裡也明白，其實薛定諤的貓剛剛關進去的時候肯定是活的，因為有很多已知條件，至於進去以後，因為缺少了觀測條件，這隻貓進入了半死半活或者又死又活的狀態。

我們知道的還是太少了。我們現在用概率學做的計算，其實說白了還是一個字，猜。只不過我們猜得越來越准而已。但是終極的概率學，還是要面對最後的50%，Yes or No，這是最殘酷的事情。

順便說一下，我是個物理學渣，所說的東西完全沒有理論依據，完全是我瞎猜瞎想的。

再說一遍吧，『解釋』還是算了吧，還是說『數學』吧，『波粒二象』被統一到了：f(x)，f()是『波』，x是『粒子』。不確定自己理解的對否，歡迎大神打臉。