薛定谔的猫

两个世界“分裂”了——一个是猫活着的世界，另一个是猫死了的世界。从[MWI]。

薛定谔的猫一个思想实验是设计来展示某些解释的吗量子力学导致违反直觉的结果。

在实验中，一只猫被放在一个装有一小瓶有毒气体的盒子里。当一个特定的放射性原子衰变时，一根木槌就会打破那瓶气体，杀死猫。由于放射性衰变是一个量子系统，猫的生死取决于量子力学行为。由此得出的结论是，在盒子被打开之前，猫是同时活着和死了的。

Erwin Schrödinger最初提出这个想法是作为一个荒谬的例子来说明量子力学的哥本哈根解释——当时最流行的哲学解释——不可能是真的[1]。然而，它一直作为一种思想实验而存在，为物理理论和大众想象提供了支持。

量子理论背后的两个主要观点是量化，或离散的，状态，和叠加的概念。

物理系统是由它所处的可能状态的集合来定义的观察到的．例如,一个电子可以观察到自旋向上或自旋向下的状态，但从来没有两种状态的组合。类似地，在放射性衰变中发射的粒子可以观察到要么发射，要么不发射，永远不会半发射。然而，以相同方法制备的粒子并不总是能观察到具有相同的状态。相同的铀原子衰变或不衰变的时间是随机的，尽管时间越长，原子衰变的可能性越大。系统的状态将发生变化，使其更有可能衰变。

为了确定状态是如何随时间变化的，需要有状态叠加的概念。叠加是向量两个状态的相加。量子态可以是系统中任何可观测态的叠加。例如，一个电子可以处于50%自旋向上和50%自旋向下的状态。随着时间的推移，电子可能会改变状态，可能会在100%自旋向上和100%自旋向下之间平稳振荡，每次都通过50/50的状态。的薛定谔方程，类似于牛顿定律对于量子力学来说，它准确地描述了电子如何在这些不同的叠加态之间转变。

但这似乎与之前的说法不一致。如果一个系统只能在一种状态下被观察到，它怎么可能是一个状态的叠加?量子力学的哥本哈根解释认为，当观察者观察一个系统时，它会以概率的方式从多个状态的叠加“崩溃”到一个状态。这与Schrödinger方程所产生的叠加平滑变化不同。

当Schrödinger的猫被观察时，它要么是活着的，要么是死了的。但如果不是，那就是生与死的叠加。

技术要点:有效状态的空间是集合复杂的向量和一个eigenbasis由可观察状态和给出级1.对于特征向量的线性组合，观察状态向量的每个分量的概率由该分量的系数的大小给出。线性代数对于深入理解量子力学很重要:大多数结果直接来自复向量空间上的算子的性质。

不过，崩塌解释有一个问题。不要只是观察一只猫在盒子里，想象把你自己和猫放在一个房间里，让你的朋友在房间外面等着。你进行实验，打开盒子，记录你的观察结果，然后让你的朋友打开房间，看看你的观察结果是什么。从你的角度看，这只猫是活的和死的叠加，直到你打开盒子，这时就发生了坍塌。然后你就处于一种明确的见过猫的状态，这种状态一直持续到你的朋友打开门。但是从你朋友的角度来看，在他们打开门之前，你仍然处在见过死猫和见过活猫的叠加状态。

更糟糕的是，这种设置可以一次又一次地重复，这样每个新的观察者都被安置在一个更大的房间里。观察者 $n$总是认为国家在观察者面前崩溃了 $n + 1$．认为不同的观察者会对这个实验的现实状态产生分歧的想法是有问题的。

量子力学的多世界解释通过完全拒绝坍塌的想法解决了这个问题。相反，它声称总是有两个“世界分支”的叠加，一个是猫死了，另一个是猫活着。当你打开盒子，现在有两个世界的叠加和两个版本的你。在一个世界里，猫是活着的，你看到猫是活着的。在另一个世界，猫死了，你看到猫死了。

[1]薛定谔,欧文;Trimmer, John翻译。量子力学的现状。美国哲学学会学报．于2016年3月7日从http://www.tuhh.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html检索

[flickr] flickr用户chwalker01。于2016年3月7日从https://www.flickr.com/photos/31690139@N02/2965956885检索