哥本哈根诠释（爱因斯坦说的“上帝不会掷**”这句话的本意是什么意思）

本文目录

• 爱因斯坦说的“上帝不会掷**”这句话的本意是什么意思
• 量子史话（24）什么是哥本哈根学派什么是哥本哈根诠释
• 爱因斯坦与哥本哈根派之争，最后究竟是谁赢了呢
• 哥本哈根诠释是什么
• 薛定谔的猫：物理学史上最怪诞的思想实验
• 量子力学基本理论

爱因斯坦说的“上帝不会掷**”这句话的本意是什么意思

爱因斯坦的意思就是在说量子力学，也就说是在宇宙当中没有真正意义上的随机，所有的一切都是被安排好的。

在爱因斯坦看来，所谓的随机现象或概率事件中的偶然性，纯粹是人类的认识上的特征。世界万物都有其发展规律，掷**就排除了认识世界的可能性。爱因斯坦的这句话后来更衍生出来了***和不可知论的哲学探讨。

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二十世纪上半期是量子力学的诞生和成熟期，物理学家们发现，对一个量子系统作单个测量，在原则上不能得到精确的结果，而只能得到获得某种结果的概率是多少。

例如，如果对一个没有被“极化”的电子进行量子力学测量，可以得到自旋±1/2的概率各为1/2，却不能准确预期电子自旋的值究竟为+1/2，或为-1/2。

对于量子力学测量的上述不可精确预期性或随机性存在好几种不同的解释，其中有两个主要的派别。一种是所谓“正统派”或“哥本哈根学派”，由大多数量子物理学家所持守，另一种是以爱因斯坦为代表的少数非正统派。

“正统派”以为量子力学（包括量子力学测量）对微观物理系统的描述是完备的。言下之意，随机性或不可精确预期性是客观物理世界的一个根本方面。

爱因斯坦至死都不接纳这种观点，他认为量子力学的描述是不完备的，也就是说随机性或不可精确预期性不是客观物理世界的根本方面，只不过是人们对它的认识不完备而已。

“上帝不会掷**”正是爱因斯坦用宗教的术语来表达他对量子力学和客观物理世界的根本看法。

参考资料来源：百度百科--上帝不会掷**

量子史话（24）什么是哥本哈根学派什么是哥本哈根诠释

1927年，量子力学的基本形式已经确立，矩阵力学和波动力学这两种力学体系，为量子世界从根基上提供了理论支撑。

这两种力学的重要性，就跟牛顿力学在经典物理学中的地位一样。而且人们也发现，牛顿力学只不过是矩阵力学的一种特殊形式，矩阵力学囊括了牛顿力学。

同时新力学也对物理现实做出了新的解释，概括起来主要有三点，波恩的对波函数的概率解释，海森堡的测不准原理，以及玻尔的互补原理。

这三点就是，我们现在常说的哥本哈根诠释，是目前公认的量子力学对世界本质的正统解释，那根本哈根诠释现在也成为了量子力学的同义词，哥本哈根诠释就等于量子力学。

那么哥本哈根诠释这个词是怎么来的？

其实在1955年，海森堡第一次使用这个名词以前，还没有这样的称呼。在这之后，这个词就迅速地流传，慢慢地就成为了量子力学的同义词。

那为什么叫哥本哈根诠释？而不叫哥廷根诠释？慕尼黑诠释？

原因就是玻尔和他在哥本哈根建立起来的研究所，这里吸引了大批为量子力学做出贡献的青年才俊，培养了很多年轻的科学家。

当然就有海森堡和泡利，他俩最后也成为了莱比锡大学，苏黎世理工学院的物理系主任，包括哥廷根大学的波恩，他们都对量子力学的解释一致。

玻尔在量子力学的发展中，一直扮演者教父的角色，当时在所有年轻的研究生中就流传着这样一段话，条条大路通“漂普塘路17号”，这是玻尔研究所的地址。

因此就有了哥本哈根诠释，当然我们也会将这些持有哥本哈根诠释的人，称为哥本哈根学派。

下面我们说下，什么是哥本哈根诠释？下面的内容非常重要，这是你理解量子力学非常重要的一课。

概率解释和测不准原理，它俩直接击碎了经典物理学的决定性和因果性，测不准原理和互补原理，击碎了经典世界的客观现实性。

概率解释说，我们只能对量子客体的力学量做出统计学上的描述，比方说，我们无法说准确地说出在哪个位置一定可以找到电子，只能说，在某个地方电子出现的概率是多少。

而且电子出现在某个地方，没有任何的因果关系，一切都是随机的，这不仅否定了现实的决定性，还否定了因果性。

再比方说，单个放射性原子衰变的时间是不确定的，我们无法准确地说出单个原子衰变的时间，只能在统计学上给出，大量的原子衰变一半所需要的时间。

而且单个原子在某个时刻衰变，是没有任何原因的。这又否定了决定性和因果性。

再比方说，激发态的电子往回跃迁的时间，也没有确定性，你无法说出这个电子会在哪个时刻往回跃迁，只能给出概率，而且电子在某个时刻跃迁，也是没有原因的。

等等，在微观世界这样的例子非常多，都不满足宏观世界的决定性和因果性。

不确定性原理说，不仅量子客体的力学量要用概率描述，而且我们从一开始就不能准确地同时测量出量子客体的位置和动量信息。

你决定论不是说，只要我们能测量出宇宙中每一个粒子此刻的运动状态，根据它们所经历的相互作用，只要算力足够大，就能算出过去，现在和未来。

现在你连粒子的初始状态都无法准确测量了，谈何决定性。所以说不确定性原理，从根本上否定了决定论。

不确定性原理还说，既然我们无法同时准确的测量出量子客体的动量和位置信息，那么我们就认为测不到就是没有，比方说，我们不能同时准确的测量出电子的位置和动量，那就说明，电子在任何一个时刻都没有同时确定的动量和位置信息。

这种说法直接否定了独立于观测者的客观现实性，把客观现实性和观测者联系在了一起，只有我们能够测量到的量，才会被认为是真实存在的。

玻尔的互补原理更绝，他说，客观现实性不能独立与观测者，也就是在没有观测之前，没有客观现实性。

比如在没有观察电子的时候，它什么也不是，我们不能对它现在是什么？这个问题进行描述，甚至你可以认为电子不存在，只有我们用实验手段观测了电子以后，我们才能说它是粒子，或者是波。

因为在没有观测之前，微观粒子会存在叠加态当中，没有确定的本征值，所以我们甚至可以认为，在没有观测电子之前，它没有位置信息，没有速度信息，只有观察了以后，我们才能说电子存在，才能说它现在是波还是粒子，才能认为电子其他的力学量是客观存在的。

这种说法简直匪夷所思，其实爱因斯坦最接受不了的，就是哥本哈根否定客观现实性的存在。像否定决定性和因果性，爱因斯坦虽然也无法接受，他也说了“上帝不骰**”，但还不至于让爱因斯坦血压飙升。毕竟，早在1916年，爱因斯坦就已经发现了量子论中违反因果性和决定性的现象。

但否定客观现实性，爱因斯坦是真的万万没想到， 所以爱因斯坦气地说，难道我没有看月亮，月亮就不存在吗？爱因斯坦认为，客观现实性独立于观测者。难道没有人类，地球就不是真实存在的？

难道没有人类，宇宙就不存在了？相信你听了，哥本哈根对世界本质的解释以后，也觉得难以接受，但是哥本哈根诠释就是这样，它现在依旧是量子力学对世界主流的解释，目前还没有发现有违背实验的情况。

所以，我们现在有两条路可以走，无条件地接受哥本哈根诠释，另外一个就是像爱因斯坦一样，站起来反击哥本哈根诠释。

那我也就完成了，科普量子力学的任务。剩下的内容其实你也不必往下继续看了。

但是我们相信，绝大部分的人跟爱因斯坦一样，无法接受哥本哈根诠释，更不愿意抛弃客观现实性，那我们就继续寻求对现实本质的其他解释，跟随爱因斯坦的脚步决战量子之巅。
不必往下继续看了。

但是我们相信，绝大部分的人跟爱因斯坦一样，无法接受哥本哈根诠释，更不愿意抛弃客观现实性，那我们就继续寻求对现实本质的其他解释，跟随爱因斯坦的脚步决战量子之巅。

爱因斯坦与哥本哈根派之争，最后究竟是谁赢了呢

网络上常有声音认为，爱因斯坦是竭力的反对量子力学，争论的是经典物理学还是量子力学谁对谁错的问题，是有我无他有他无我的问题，其实这是严重误解。

一些别有用心的人甚至扯到争论的是有没有上帝，科学的尽头是神学的问题上，这就纯属扯淡了，反智反科学的无知态令人可怜可笑。

其实，争论的两派都是大师级科学家，而且都是量子力学的奠基人。他们争论的焦点，不是量子力学这个大门类对不对的问题，而是量子力学领域中关于微观粒子现象的一些诡异特性的争论。

那么这个被号称为世纪之争的科学理论大战具体是怎样一个过程，最终鹿死谁手呢？我们一起来重温一下这段历史，看看这些科学大师们的风采。

哥本哈根诠释是什么？

在上世纪二三十年代，量子力学崛起，以波尔和海森堡为代表的的一群科学家，经过对发现的量子新颖特性研究，得出了一些崭新的理论，因为这种理论是在哥本哈根研究出来的，因此被称为哥本哈根诠释。

而研究出台这些理论的科学家被称为哥本哈根学派，这个学派主要核心骨干人物有玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克。

哥本哈根诠释最主要的一些核心内容为：

1、量子系统的量子态可以用波函数完全描述，但这种描述是概率性的，这个概率就是波函数的绝对值平方；

2、在量子系统，一个粒子的位置和动量无法同时被确定，这就是量子力学的不确定性原理；

3、物质具有波粒二象性，实验中无法同时展示出物质的两种行为，即粒子性或波动性；

4、所有的测量仪器都是经典仪器，可以用于测量经典物质性质，但在量子世界，测量会改变粒子的行为和状态，因此无法同时测准粒子的位置和动量。

通俗的说，这些理论中最大的一个争议就是量子世界的不确定性原理和量子纠缠的超距作用。

这些理论刚开始被很多经典物理学家们反对，爱因斯坦就是其中的领头羊。

其主要核心观点就是“上帝不会掷**”。这里的上帝不是指那个神仙上帝，而是泛指自然规律。

他认为量子世界现在还有许多不被人认识的奇异特性，是因为还有许多深层次的原因尚没有弄清楚，也就是所谓的“隐变量”还没有找到，在今后的研究中，一定会有一个“完备理论”出来。

就像掷出的**，虽然有概率和随机性，但这些概率和随机在投出的那一瞬间就已经决定了。如果是一个公平的**，在n次的投掷下，每一面向上的概率是基本均等的。

他的意思是任何事物里面都蕴含着规律，只不过需要找出来而已。

爱因斯坦多次对哥本哈根派反击，结果都被波尔等人破解了。

比如爱因斯坦提出了一个光盒实验：光盒里装着一个与实验室同步的时钟，他提出当光盒里的光子从小孔释放出来时，完全能精准的知到它出来的时间。

爱因斯坦试图用这个实验来反对哥本哈根派提出的测不准定律。也就是说，测量会改变粒子的状态，从而无法同时测准粒子的位置和动量。

当时的确把波尔等人打蒙了，一时无法反应。但波尔想了一夜后，用爱因斯坦自己创立的广义相对论否定了他的实验。

波尔认为，盒子里的时钟与实验室的时钟高度不一致，不同的重力条件导致了不同的时间膨胀率，因此无法确定时间的同一性，结果就无法精确。

爱因斯坦的实验失败了。

他并没有服输，而是准备进一步反击。

1935年爱因斯坦、波多尔斯基、罗森等科学家合写了一篇文章，叫《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗》，以后人们就把他们提出的理论以三人姓氏的第一个字母为名称为“EPR佯谬”。

EPR论证并没有质疑量子力学的正确性，它质疑的是量子力学的不完备性。认为或许在不久的未来，物理学家会想出更完备的量子理论。

为了更好的反击，他们还准备了一个思想实验。

当爱因斯坦把自己的想法告诉好朋友薛定谔后，薛定谔兴奋的决定设计一个更能说明问题的思想实验，以此支持爱因斯坦。

这就是著名的“薛定谔的猫”。

薛定谔当然有许多的科学成就，但流传至今更为广大吃瓜群众所知的却是这只“薛定谔的猫”。

简单的说，薛定谔的猫实验就是假设在一个密封的盒子里，有一只猫，还有少量的放射性物质，一系列的机关。放射性物质可能发生衰变，也可能不发生衰变，当发生衰变时，就会触发机关释放出毒气，这只可怜的猫就会死掉；而不发生衰变，这只猫就会幸运的活着。

薛定谔认为，在没有打开盒子前，人们无法知道这只猫是死是活；打开了盒子，才能够知道这只猫是死了还是活着，但并不能认为就是打开那一瞬间它突然或死或活的。

这是一个常识。

问题是哥本哈根派不认同这个说法。它们认为，这种常识只适用于宏观事物，在量子领域，这只猫是死是活处于一种叠加态，在没有打开盒子前，这只猫处于又死又活的叠加态，只有打开盒子的一瞬间，盒子里处于叠加态的猫才会发生波函数坍塌，变成某种我们观察到的状态，或死或活。

量子力学的观点是观察改变了这只猫的状态。

爱因斯坦、薛定谔等科学家，就是以这只猫来讽刺量子力学的这种观点，认为你观不观察，这只猫的状态都是确定了的，不是死了就是活着，只是到打开盒子才知道而已。

按照宏观世界现象来理解，薛定谔的解释当然非常符合逻辑，完全正确。

但爱因斯坦、薛定谔没有赢，哥本哈根派用的是以子之矛攻子之盾，用薛定谔波动方程的“几率”分布解释“薛定谔的猫”。

事实上，德布罗意和薛定谔共同创建了波动力学以及薛定谔方程，是描述量子力学的一根支柱，为量子力学理论的创建起到了至关重要的作用。

但哥本哈根派认为，不进行观测，在默认的粒子本征态下薛定谔方程可以阐述粒子波动规律。但是在观测下，波函数崩溃，粒子特性无法被认知。

这就是个哥本哈根诠释与爱因斯坦、薛定谔等的根本分歧。

现在的认识是，“薛定谔的猫”是把量子微观领域的一些性质，企图用宏观事物来描述，这是不恰当的，因此最终当然以惨败告终。

但争论并没有止步，一直到爱因斯坦、薛定谔双双离开人世，争论还在继续。

但爱因斯坦并不否认量子力学的正确性，也没有否认量子领域的一些奇异表现，只是认为这些现象是由于理论的不完备性而得不到正确的解释。

后来爱因斯坦转向了统一场论的研究，试图从大统一理论中找到解释量子现象的正确途径，但无果而终。

哥本哈根诠释是什么

哥本哈根诠释是量子力学的一种诠释。根据哥本哈根诠释，在量子力学里，量子系统的量子态，可以用波函数来描述，这是量子力学的一个关键特色，波函数是个数学函数。

专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的概率，测量的动作造成了波函数坍缩，原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。

波函数的意义

哥本哈根诠释不认为波函数除了抽象的概念以外有任何真实的存在。至少，对于波函数是否是一个独立，可区别的实体的整体或一部分，哥本哈根诠释都不做任何表态。

有些物理学家主张，哥本哈根诠释的客观版本允许真实的波函数。但是，这观点是否与实证主义相符合，是否与玻尔的论点相符合，还是个问号。

尼尔斯·玻尔强调，科学只注重实验结果的预测，任何其它额外的命题都是不科学的，属于玄学范围。玻尔深深地受到实证主义影响。换个方面，玻尔和海森堡两个人的见解也不完全相同。有些时候，他们的观点有相当大的分歧。特别地，海森堡非常倾向实在论。

即使波函数不被视为真实的，也仍旧可以找到至少两派意见不同的物理学家，主观派认为波函数只是一个计算实验概率的数学工具，没有别的意义。不可知派则认为波函数是不可知的，对于波函数不表示任何态度。

以上内容参考：百度百科-哥本哈根诠释

薛定谔的猫：物理学史上最怪诞的思想实验

在科学构建的理论体系中，我们不属于这个物质的世界。我们不在这个世界中，在世界之外，我们只是世界的观察者。而认为我们在这个世界的原因是我们的身体在这个世界，不仅仅我的身体，我周围的朋友、猫、狗、房子和所有的生物都在这个世界里，这也是我跟他们交流的唯一途径。

—— 埃尔温·薛定谔（1887–1961）

图一 薛定谔方程

量子力学中有许多 历史 悠久的 思想实验 ，其中大多数都是用来指出量子力学中的破绽。理论物理学家、量子力学的先驱之一埃尔温·薛定谔设想了这样一个思想实验：

把一只猫关在装有放射源及有毒气体的封闭容器里。放射源在单位时间内有一定的 几率 会发生衰变，当检测到放射源衰变时，有毒气体就会释放，猫就会死；如果放射源没有发生衰变的话，猫就存活。

量子力学中的 哥本哈根诠释 （Copenhagen interpretation）指出：物理系统的属性并不是确定的，只能用量子力学的概率术语来衡量系统的属性，而且测量的行为会对系统产生影响，造成概率集缩小到许多可能值中的一个，这种情况被称为 波函数坍缩 （wave-function collapse）。

举例来说：在你看月亮之前，月亮是任意可能的状态，比如说满月、半月、新月等。但是只要你一看，月亮就会坍塌到一种可能的状态。因此，观测这种手段，在量子力学中扮演着重要的角色。考虑上面的思想实验，这意味着过了一段时间之后，猫同时活着和死去。当你向盒子里面看的时候，这瞬间你就会看到猫是活着或是死了，而不是既死去又活着。

这里有一个问题，那就是 量子叠加态 是什么时候结束的，什么时候坍塌到其中一种可能的状态？量子叠加不适用于大型物体，比如说猫，因为生物并不能同时活着和死亡。因此，薛定谔判定，哥本哈根诠释必然存在内在的**。薛定谔的猫试图通过扩大哥本哈根诠释的规模来指出这个解释到底有多奇怪。

你有一个装着猫的盒子，盒子里有一个满足这样设定的处于叠加态的粒子：当粒子处于一个状态时，猫会中毒死亡；当粒子处于另一个状态时，猫会平安无事。

由于 猫的存活状态由粒子的状态决定 ，那么如果粒子是处于叠加态，猫也一定处于叠加态。

图二 哥本哈根诠释

根据哥本哈根诠释，猫实际上是既活又死的，当你打开盒子看的时候，猫才会处于一个状态。这里有一个关于 观测 （observe）的重要问题：猫是观测者么？

为了理解这个，需要先理解“观测者”的概念。量子力学中的观测者跟观测者效应紧密相关——其中观测的行为必然会跟被观测的物体存在 相互作用 ，在相互作用中影响物体的特性。猫和打开盒子的人一样有权被称为观测者，因为它一定可以根据是否存在有毒气体来判断粒子是否发生衰变。猫会持续地观察盒子里面的空气，会永久地将装有毒气体的小瓶坍塌到“破碎”或者“完整”的状态。

这并不像看起来的那样好理解。

这里，打开盒子的人和盒子里面猫都可以看做是观测者或者非观测者。按照这个逻辑，释放毒气的瓶子可以算作是勘测衰变的测量装备，因此也可以被视为观测者或是探测器么？它不是在不断地使放射性同位素的波函数坍塌么？在链式反应的哪个点上叠加被破坏了呢？

这引出了另一个问题：观测者到底是什么？任意一个物体都可以被看做是观测者吗？如果一切都是观测者，为什么我们会看到量子效应？

为了解决这个问题，美国物理学家休·埃弗雷特（Hugh Everett）提出了一种美丽的诠释，称为量子力学的 多世界诠释 （Many-Worlds Interpretation），该解释于1957年首次发表在他的博士论文中。

图三 休·埃弗雷特 （右二）（从左到右：查尔斯·米斯纳、黑尔·特罗特、尼尔斯·玻尔、戴维·哈里森）

诠释认为，一般的波函数是客观真实的，不存在波函数坍缩。这意味着量子测量的所有可能结果都在某些“世界”或宇宙中物理实现。因此，这个奇怪的想法从另一个角度看待整个思想实验，表明量子力学中“薛定谔的猫”悖论是一系列事件，每一个量子事件都是分支点。即使在盒子打开之前，猫也有活着或者死亡的情况，但这些“活着”或者“死去”的猫在宇宙的不同分支中都是真实存在的，但彼此之间并不关联。

图四：由于两个叠加和纠缠的量子力学状态导致的宇宙分离

1935年，诺贝尔物理学得主、奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出的这一例证指出：量子理论者们认为的微观层面上物质的性质和行为，和普通人认为的肉眼可见的宏观层面上观测到的物质的性质和行为之间，存在着不合逻辑的矛盾。

图五 埃尔温·薛定谔

多年以来，薛定谔的猫一直被用来类比阐述量子力学中新兴理论间的差异。比如说在多世界诠释理论中，猫既是死的又是活的，因为观察者和猫代表两种现实：一种的猫死了，另一种的猫活着。据说，薛定谔本人在晚年曾说过，他希望自己从未见过那只猫。

在观察非常微观的世界时，粒子和波是同等重要的，在这个尺度下，我们不能用已知的经验来判断事物的运动规律……所有的经验都是错的，没有任何类似的物理例子来类比原子内部发生了什么。这时候，原子就像原子，没有其他的比喻。

——约翰·格里宾（John Gribbin）

作者：Physics History

翻译： Nuor

审校： zhenni

原文链接：

翻译内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

量子力学基本理论

一、哥本哈根量子力学诠释

量子力学是研究微观粒子的运动状态和运动规律，微观粒子电子、中子、质子，夸克和量子一样都是量子力学的研究范畴，但是实体粒子和量子是不同的，实体粒子有质量，而量子是能量子，它是没有静止质量的。量子力学是在20世纪初由玻尔、海森堡、薛定谔、泡利、普朗克等物理学家建立的，他们组成了哥本哈根学派，哥本哈根诠释是目前对量子力学本质的正统解释。爱因斯坦的光子理论学说推动和发展了量子力学。哥本哈根对量子力学的诠释，就是认为微观粒子在微观空间中的运动状态是不确定的，运动状态可以用波函数来描述，薛定谔方程的波函数Ψ(x、y、z、t)，可以计算粒子在微观空间的分布概率。泡利量子理论的原子轨道就是波函数的描述行为，通过薛定谔方程计算得到原子核外电子的原子轨道和原子轨道量子数。原子核外电子在空间分布状态是不确定的，电子单缝衍射，相同的电子通过狭缝射在屏幕上，随着电子数目的增多，电子以不同的概率分布呈现出明暗条纹，这些都说明了粒子在微观空间中呈概率分布的，电子在某时刻它的运动状态是不确定的。

在爱因斯坦看来，波函数概率描述电子的轨道并不是电子真实的运动情况，电子的运动状态是精确的，准确的，用概率描述自然现象只是人在研究微观粒子的过程中采用的一种不得已的手段。哥本哈根学派总是用概率粗略的描述一群电子的运动规律，而不能准确地描述单个电子真实的运动规律，这只能说明量子力学是不完备的，真正完备的量子力学肯定可以描述单个电子精确的运动规律。爱因斯坦反对哥本哈根诠释中的不确定原理，所以他说上帝不会掷**。他对电子的概率分布理论不满，爱因斯坦认为核外电子在某个时刻的位置和速度都是可以准确测定的，只是没有找到准确测定的方法和完整的底层理论。

二、薛定谔方程

量子力学是研究微观粒子的状态和运动的规律，薛定谔方程是描述微观粒子运动状态的基本方程。微观粒子在空间某时刻的位置是不确定的，是随机的，薛定谔方程的波函数就是用来描述电子在空间的分布概率，薛定谔方程表达式。

薛定谔方程波函数ψ（x、y、z、t），粒子势能函数V（x、y、z、t）都是时间和位置的函数，h普朗克常数，i虚数单位，m粒子质量。

波函数ψ模的平方表示粒子在t时刻在某位置出现的概率，也就是粒子的概率密度，而波函数Ψ本身是概率的平方根，是一个非物理量，本身没有物理意义，只是描述粒子在空间分布的概率波动。薛定谔方程，描述了微观世界粒子的运动状态和运动规律，牛顿定律描述了宏观世界物体的运动状态和运动规律。薛定萼方程可以计算原子核外电子的分布概率，计算电子层的原子轨道和原子轨道的量子数。

三、薛定谔的猫

薛定谔猫的实验是将一只猫关在一个箱子里，箱子里有一个瓶子装有氰化钾，还有一个瓶子装有放射性镭，镭原子核衰变存在几率，如果镭发生衰变，就会释放出中子触发机关，打碎装有氰化物的瓶子，这样一来猫就会死，如果镭不衰变就不会释放出中子，装有氰化物的瓶子就不会碎，猫就能活。在箱子门没有打开前，猫可能死也可能活概率为50%，处于生死的叠加态，当门打开后这种叠加态就坍塌成一种确定的状态。用薛定谔的猫比喻微观粒子状态，在没有测量以前粒子的位置是不确定的，可能在不同的位置，粒子状态处于叠加态，当被测量后，量子的位置就被确定了，也就是说粒子的叠加态坍塌成一种确定状态。

薛定谔的猫，常用来形容不确定的事物，比喻一种事件，在没有确定之前，可能是A也可能是B，处于AB的叠加态，当经过验证后，叠加态就能坍塌成一种确定的事件。

四、泡利原理

泡利不相容原理是原子物理和分子物理的基本理论，也是量子力学的重要基础，泡利的量子理论是研究原子核外电子的分布规律及电子层的复杂结构。通过薛定谔方程波函数ψ（x、y、z、t）求解和统计，得到了原子轨道和原子轨道四个量子数，薛定谔方程对于简单系统，如氢原子中电子的状态薛定谔方程能准确求解，对于复杂系统，如z个电子的原子，由于电子受屏蔽效应相互作用势能会发生改变，所以只能近似求解。原子轨道和轨道量子数就是薛定谔方程的近似解。原子轨道的四个量子数决定了电子的运动状态，其中n（主量子数），决定了电子能级；l（角量子数），决定了亚层轨道的形状和电子的角动量，电子运动的角动量和电子的角量子数有关，M= l(l+1)*(h/2π) ，l=0，1，2，……。l 越大，角动量越大，能量越大。m（磁量子数），表示亚层的原子轨道，决定了原子轨道在空间的伸展方向；ms自旋量子数，表示原子轨道两个电子的自旋方向。四个量子数决定了电子的能量、轨道形状、伸展方向和电子自旋方向，也就是说决定了电子在空间中的状态。泡利原理可表述在原子内不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的4个量子数，或者说在量子数m，l，n相同情况下，一个原子轨道上最多可容纳两个电子，而这两个电子的自旋方向必须相反。

泡利不相容原理揭示了原子复杂的电子层结构，非常方便地解释不同原子之间化学键的结合机理和相互作用的原理。元素的化学性质与原子结构最外层的电子数有关，不同的元素如果最外层的电子的数量相同，则所表现出的性质相似，周期表就是依据这些原理编制出来的。

五、海森堡的测不准原理

测量粒子在微观空间某时刻的位置和速度，我们通过仪器发射一定频率的光子来测量，当光子去照射电子，光子和电子发生干扰作用，假如你先测量电子的位置，由于光子对电子的作用，这时它的运动速度就发生了变化，所以你在测量位置的同时，测量的速度肯定有很大的误差，并且光子的频率越大，测量位置就会越准确，而测量的速度就越不准确；反过来你先测量速度，同样会对位置产生很大的影响。海森堡测不准原理 x p h/4π（p动量），意思是测量的位置和动量误差乘积是个确定的常数，说明不能同时准确测量电子的速度和位置，当速度测量误差越小，位置测量的误差就越大；位置测量误差越小，速度测量误差就越大。这就是海森堡测不准原理。测不准原理不是仪器精度的问题，也不是方法问题，而是在仪器测量时光子对测定粒子有干扰作用。

六、爱因斯坦的光子理论

光子理论由爱因斯坦提出（建立在普朗克能量子的概念上），爱因斯坦的量子理论推动了量子力学的发展。量子就是能量子，光子就是量子，量子和实体粒子不同，量子没有静止质量，实体粒子如电子、质子、中子、夸克等有静止质量，光子的能量E hν（ν为频率，h为普朗克常量），光子的能量E=mc²（m是光子的运动质量），结合E=hν，可以得到光子的动量p=mc=hν/c。光子是组成光的最小能量单位。这些就是爱因斯坦的光子理论。

当物质受到光的照射时，如果光子的能量满足原子的能级差hv E₂-E₁，原子就会吸收这个光子，电子从能级E₁跳跃到能级E₂轨道上处于激发态，激发态电子是不稳定的，大约经过10-8秒以后，激发态电子将返回到低能级E₁上，并将电子跃迁时所吸收的能量以光子的形式释放出去。当原子吸收的光子能量大于电子的逸出功，电子就会发生电离产生光电流。这就是爱因斯坦的光电理论。