如何深入理解霍金说想拿枪打死薛定谔的猫？

zhaodan0211

薛定谔提出薛定谔的猫，其目的是为了否定量子力学的概率诠释，而爱因斯坦一生都不认可量子力学的概率。爱因斯坦说"上帝不掷骰子"指的是量子力学的概率解释存在无法理解的不合理性。爱因斯坦等人认为，量子力学的概率解释反映了量子力学是一个不完备理论。因为物理学史上，只有那些不完备的理论，才会引入概率，如经典统计物理。我们知道，经典统计物理的不完备性来自于一种无奈：对于大量粒子，我们无法通过牛顿力学去计算出整个体系的动力学过程。正是因此，我们只能从大量粒子的整体统计性质出发来唯象地研究问题。那么，量子力学引入的概率是否也是因为量子力学本身的不完备性所导致的呢？爱因斯坦一直认为量子力学存在不完备性。不仅是爱因斯坦，连薛定谔本人也这样认为。为了说明量子力学存在不完备性，爱因斯坦和薛定谔先后提出了很多难题来诘难量子力学。比如说爱因斯坦提出量子纠缠来质疑量子力学，而薛定谔则提出了"薛定谔的猫"来质疑。

量子纠缠和薛定谔的猫这两个问题对量子力学的冲击还是很大的。我们不从实验上来考虑薛定谔的猫，而是仅仅从量子力学理论上来考虑它。猫的死活状态，各占一半概率。那么对于猫来说，它到底是死还是活？按照经典物理的观点，猫的死活一定是确定的，要么死要么活，但绝对不会存在又死又活的猫。可是量子力学却告诉我们，猫并不是处于要么死要么活非此即彼的状态，而是处于既是死又是活的状态。这是量子力学理论告诉我们的，我们不需要任何实验就能得到与经典物理截然不同的结论。爱因斯坦一生都坚持认为，我们这个世界的状态绝对不是量子力学所说的"叠加态"。因为他认为只要我们承认叠加态的存在，那么概率就应该会出现。为了说明叠加态是不存在的，爱因斯坦进一步提出了量子纠缠——也就是EPR佯谬。在爱因斯坦看来，量子纠缠是违反因果律的，因此叠加态是不正确的，进而薛定谔的猫的难题就解决了。

但是，我们知道，量子纠缠客观存在！而且实验中早已找到了量子纠缠。这说明叠加态其实是客观存在的。这下我们就不得不回到"薛定谔的猫"上来，这个问题该如何解决？如果说叠加态客观存在，那么不仅是猫，就连人都会有同样的问题！而如果我们考察一些更加复杂的情况，比如说宇宙或者是黑洞，那么我们要面对的是量子力学和广义相对论相融合的问题。霍金是比较早地考虑过这个问题。设想如果宇宙也和猫一样，是宇宙本征态的叠加态，那么我们也会遇到"薛定谔的猫"难题。宇宙总不能"既死又活"吧。可是我们又如何解释呢？霍金曾一度陷入到困境之中。这就是霍金说"一听到猫，就像掏出枪"的原因。

但是，要在注意的是，虽然宇宙也存在波函数（霍金的波函数），但它和薛定谔的猫里的波函数（薛定谔的波函数）是两回事情。薛定谔的波函数服从薛定谔方程，但是霍金的波函数并不服从薛定谔方程，而是服从惠勒-德维特方程。另外，薛定谔的波函数是真正的复变函数；但是霍金的波函数却不是函数，而是泛函。这是因为薛定谔的波函数可以看成是四维时空（三维空间和一维时间）上的一个函数，但是霍金的波函数却是一个"超空间"（即所有可能的宇宙的集族）上的泛函。

很明显，霍金的"猫"和"薛定谔的猫"并不相同。但是却殊途同归！量子力学的概率波究竟是不是合理的，如何才能更加自洽地解释概率，其实这些问题一直延续到今天。

mishidexing

楼主V5霸气

xszz097

科学家之间的争论也是很残酷的

空白森林

延续到今天

547799476

真是太好了

yunshenga

爸爸听不懂啊