薛丁格的貓，京都版Kanon第21話引用

出處：科幻科學報
作者：phynix

薛丁格的貓，Wiki

薛丁格，Wiki

理論物理學家薛丁格曾為玄妙的量子力學提出了一個有趣的假想實驗：如果把一隻貓跟一顆放射性原子關在一個密閉的箱子裡，並且在箱子裡設置一台極其靈敏的儀器，用來量測原子衰變的訊號。一旦原子衰變，儀器便釋放出毒氣，毒死這隻可憐的貓。這個有名的例子被稱為「薛丁格的貓」。在量子力學的世界裡，波函數是用來描述物質的狀態的工具。我們可以簡單地把這種波函數想像為日常生活中的聲波，聲波具有疊加的特性，就如我們在公共場合中，每個人的談話所發出的聲音疊加起來，就是我們所聽到的嘈雜人聲。在「薛丁格的貓」的箱子裡，原子是否衰變直接關連著貓的生死，因此我們可以用描述原子衰變的波函數來描述貓的生死狀態，一為代表貓活著的波，一為死的波。如同之前所提到的聲波，貓的生死波同樣也有疊加的特性，由這一生一死兩個波疊加的結果得到：貓竟是活的也是死的！如果我們一直放著箱子不管的話，貓就是這樣子「不知死活」地存在著，不過一旦我們嘗試開啟箱子一探究竟，這波也就受到干擾，疊加的結果兩波其一將要消滅，而貓的生死因此確定下來。結論是：如果不打開箱子，便不知貓究竟是否如量子力學所預測的亦生亦死；如果打開了箱子，又會干擾到貓的波函數，只能得到明確貓是活的或是死的答案。

這樣一個假想的實驗，在現實生活中有可能存在嗎？相隔六十五年後，科學家們利用最新的技術巧妙的證實了這個構想。不過時至今日，貓換做了電子構成的電流，箱子換成了約140微米大小的超導量子干涉元件（SQUID）。這個實驗的構想是簡單的利用SQUID的特性達成的。由於SQUID在超導態時，只允許某些特定大小的外加磁場穿過，當磁場高過允許通過的大小時，SQUID變會感應生成順時鐘方向的電流以降低外加磁場的大小。不過有趣的是：如果外加磁場大小剛好介於兩個允許量中點，將會同時存在順時針與逆時針的感應電流！但這並不代表電流裡有一部份為順時針，而一部份為逆時針，而是對每個電子而言，既是順時針跑動，亦是逆時針跑動！！就如同薛丁格的貓一般！

必須注意的是，科學家當然不是如同打開箱子般直接量測電流的方向，而是由於順流逆流這兩種能量狀態在量子力學的計算下有些許的差異。因此科學家能夠避免直接干擾電流流動的波函數，而由測量電流的總能量間接獲得電流方向的資訊。因此「薛丁格的貓」這個不可能的任務，終於在今日科學家手中完成了，也更加驗證了量子力學的精確的預測。

參考資料：Scientific American October 2000