为什么少有人做“薛定谔的猫”这个实验，是有技术难度吗「捕获粒子」

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为什么少有人做“薛定谔的猫”这个实验，是有技术难度吗

霍金说过，谁要是跟我提薛定谔的猫，我就去拿枪！题主还想做个实验，本猫的枪呢？

既然题主这么好学，在我找到枪之前，我先说一段关于这只物理世界最著名猫的前世今生吧。

薛定谔的猫的>宿世/strong>

量子力学的奠基人之一，本来是大名鼎鼎的爱因斯坦，1905年的光量子概念以及相对论一出，物理界自“两朵乌云”后的愁云惨雾本来大有机会烟消云散；斜刺里却杀出了以不确定（海森堡的不确定性原理）、大概吧（波恩的概率解释）、都凑合（玻尔的“互补原理”）形成量子力学核心解释。把科学的区域性以及绝对性打得粉碎。曾将宇宙万物过去未来都算出精确结果的物理学界，突然连个电子的精确位置都算不下去了！简直斯文扫地。

爱因斯坦和薛定谔实在看不下去，决定下场死磕。爱因斯坦掷出了上帝的骰子，而薛定谔则放出了这只扰动科学界的猫。

爱因斯坦这茬我们略过，今天我们专注于薛定谔的猫。

薛定谔的猫长啥样

这是个老话题了，先上图：

我再给同学复习一次：现在有一个小盒子装有放射性源，设其半衰期为一个小时，即一小时后有一半概率放射出一个粒子，根据量子力学叠加原理，一小时后空间将处于有一个粒子（记为|1⟩），和没粒子（记为|0⟩）的叠加态|ψ⟩=12√(|0⟩+|1⟩)。盒子连接着一个机关，机关控制一个装有致命毒气的瓶子。

如果有粒子，盒子的机关会被打开，铁锤将落下，打破装有毒气的瓶子，毒气会将密封于笼子里的猫毒死，如果小盒子未放出粒子，则一切如常，猫将活下来。那么，一个小时后，这只猫究竟是活的还是死的？

按照哥本哈根的量子态叠加原理解释，在我们观察之前，猫处于半死不活的叠加态；这便是困扰物理学界超过80年的魔兽—— “薛定谔的猫”。

插句题外话，薛定谔可不是动物学家，人家的薛定谔方程在物理界是排前十的伟大，就是他的死对头量子派，也是给予极度认可的，照料上个图，大家瞻仰瞻仰：

薛定谔的猫>此生/strong>

此猫一入尘世之间，世人皆惊愕莫名！现实生活中，猫要么死，要么活，从来没听说过生死不明状态的猫存在。其实，同学们不要被薛定谔迷住眼睛，猫不是重点，死和活两种确定的状态才是。

这里的关键词是可以区分的死或活两种状态，可以是猫，也可以是任何其他客观事物，推而广之，微观世界量子尺度的叠加态，能否直接引申到宏观世界中，和客观事物发生直接的作用，并且被观测记录到，这个才是薛定谔的猫实验的本质。

简单的表述——人们能否制作宏观可区分的量子态！

如何进行薛定谔的猫实验？

回答这个问题，其实就是回答题主的疑问，如何制作一个宏观可区分的量子态的实验。

按照目前的科学技术发展水平，中国的大牛们还是有办法的。

根据郭光灿院士的说法，《量子光学》中的相干态|α⟩，是最接近于经典的量子态。理想的激光就是相干态，而且当其平均光子数很大时，相干态的量子效应便可忽略不计，可被视为经典电磁波。根据这个原理，采用相位差为π的两个相干态的叠加可以作为模拟“薛定谔的猫”的方案。

这类方案已被实验所验证，最先是在原子尺度上制备出“薛定谔的猫”，其后在宏观尺度上也取得了成功。

结语

人造的薛定谔的猫，其实就是人造的量子系统，往深了说，这就是量子计算机原理的基础。

如果在这方面，可以取得突破的话，未来世界，将会发生有一次重大的革命！

薛定谔的猫，原来你不是一只恐怖的妖兽，而是人类通向无限运算能力的钥匙啊。

我是猫先生，感谢阅读。

不是有技术难度，而是这个实验根本没办法做。

把一只猫关到盒子里，内部设置一个由物质衰变触发的毒药装置，在一个周期内，衰变物质有二分之一的几率衰变，如果衰变，就会触发装置，毒药释放毒死这只猫，如果没有衰变，那这只猫就会活下来。那么在盒子关上之后，猫究竟是死是活？这就是薛定谔的猫实验。

薛定谔认为，在盒子没有打开之前，这只猫的生死无法确定，所以说它既没有"死"也没有"活"，而是处于生和死的叠加态，但当盒子打开的一瞬间，这种叠加态就塌缩成一种状态，要么死，要么活。怎么样？有没有感觉很绕？

薛定谔的猫，究其本质，不在这个实验，而是为了通过这样一个假说来说明微观世界的一种叠加的状态，注意是微观，而一只猫很显然是宏观的，所以这个实验即便做了也没什么意义。此外，如果我们不观察内部，我们无法确定猫的状态，但如果我们观察了内部，不管以何种方式获得内部真实情况，那只猫的生死都会瞬间塌缩到一个状态，那这个实验又有什么意义呢？

所以薛定谔的猫这个实验注定只能成为一个人类认识微观世界的宏观桥梁，这个实验根本没有办法做，不管过去现在还是将来，都没办法通过这个实验获得理想的结果。毕竟这个实验根本不符合现有规律，我们根本无法观察。

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因为薛定谔的猫这个实验根本不用做就知道是不对的啊。

薛定谔的猫并不是用来证明或描述波函数坍缩理论的实验，而是用来否定和嘲讽波函数坍缩理论的悖论。

薛定谔的猫是薛定谔用来反对玻尔的，因为他和爱因斯坦都认为玻尔提出的“波函数坍缩”这个理论很荒谬。

按照玻尔的理论，粒子的状态在被观测前是不确定的，是各种结果的叠加状态，只有在受到观测时才会随机出现一个结果；而薛定谔和爱因斯坦则认为粒子的状态本来就是确定的，只是我们测量之前不知道而已。

这两者有本质上的区别，我们就拿棋子来做个比喻吧。

假设某个箱子里装着一颗棋子，箱子是完全不透明的，因此我们从箱子外面看不见它。

✎薛定谔和爱因斯坦认为，棋子的颜色是确定的，只是打开箱子之前我们不知道。但即使我们不打开箱子，它的颜色也不会改变，要么就是白色，要么就是黑色。

✎玻尔则认为，在箱子被打开之前，棋子的颜色是不确定的，它是以一种白色和黑色的叠加状态存在于箱子里，只有打开箱子的一瞬间才会随机确定为其中的一个颜色。

而最大的问题在于，我们如果不打开箱子，就无法证明棋子在箱子里的状态是怎样的；可一旦打开了箱子，双方的理论就都能自圆其说。于是，在这件事情上就出现了一个无法调和的矛盾，如何证明谁对呢？

当然，棋子的颜色只是一个宏观比喻，他们真正所指的是未受到观测前的粒子的状态。

但具体情况跟棋子的颜色没什么区别，粒子在未受观测前，究竟确定还是不确定是根本无法证明的，>效果/span>双方就陷入了僵持。

为了击破玻尔的理论，爱因斯坦想了各种思想实验来反驳玻尔的理论，可惜屡战屡败，每次都被玻尔成功化解了。

再后来，薛定谔便提出了“薛定谔的猫”这个思想悖论，通过箱子里的原子衰变来激发一个装置打碎毒药瓶的巧妙连接，将粒子的不确定性状态直接传递到了宏观事物——一只猫的身上。

薛定谔的猫无疑是个十分睿智的悖论：

如果粒子的状态的叠加的，就会导致原子的衰变与否也是叠加的；原子的状态是叠加的，又导致毒药瓶的状态也是叠加的；由于毒药瓶的状态是叠加的，于是猫的生死也成了叠加的。

于是乎，这个悖论的指向就变得非常明确了：现实中并不存在生死叠加的猫，即使将这个实验付诸现实也不会存在；然而这个实验又完全符合逻辑，通过这个装置就必须出现生死叠加的猫。

这意味着什么呢？意味着玻尔的理论与一个毋庸置疑的现实相矛盾了。现实是正确的，理论又与之矛盾，这不就完美地证明了玻尔的理论存在问题了吗？

因此爱因斯坦对这个悖论大加赞赏，而这个悖论一出也确实非同小可，不仅让玻尔无法化解，而且至今也无人能够化解。

因此玻尔也不得不默认了自己的理论是不够完备的，还需要进一步研究和完善。

只不过，粒子在受观测前究竟是什么状态，对于量子力学发展本身而言并没有任何影响。

就好比我们不知道箱子里的棋子是什么状态，并不影响我们打开箱子后，拿出棋子来下棋一样，所以波函数坍缩的理论也就一直沿用至今了。

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