薛定谔猫、退相干和量子多世界

薛定谔猫和量子多世界是将量子叠加的概念直接延申到宏观物体和宏观世界。其实能否这么延申，如何延申，科学上还并不清楚。

薛定谔猫是说一个宏观物体，比如一只猫，也处于量子叠加态；或者按照最初的版本，猫与一个原子核发生量子纠缠。当初薛定谔提出薛定谔猫，是作为一个佯谬，说明量子力学不合理，因为虽然薛定谔方程是量子力学的基本定律，薛定谔本人却不同意波函数代表概率的开方。

量子系统与环境耦合或者被测量时，量子叠加遭到破坏，概率退化为经典概率，干涉效应消失，这叫做退相干。这也是量子计算机很难实现的主要原因。

现在我们可以在实验室让越来越大的系统实现量子叠加。但是要实现量子叠加，系统不能与环境耦合，否则就会出现退相干。

而越复杂的系统，与环境耦合越多，所以越容易退相干，越难实现量子叠加。

现实世界中的猫是个复杂系统，与环境有非常多的耦合，这很自然地通过极为迅速的退相干阻止了薛定谔猫的出现。

另一方面，不与环境耦合的系统，是不是总是可以实现量子叠加，还是说，系统复杂到一定程度，就不能有量子叠加呢？这个问题其实还没有答案，有待科学家的继续探索。

量子多世界的提出，是为了解决另一个困惑，就是量子态被测量的时候，有个随机的变化，突然变成了测量结果对应的新量子态，看上去与薛定谔方程描述的量子态演化不融洽。

一个解决方案是，量子态并没有突然随机改变，而是与测量仪器共同受薛定谔方程主宰，处在量子纠缠态中。如果忽略测量仪器的信息，系统就表现出随机的变化。与此类似，与环境耦合时，系统与环境处在量子纠缠态中。如果忽略环境的信息，系统就退化为经典的随机。这就是退相干。

多世界理论的支持者说，系统与测量仪器或者环境的量子纠缠态所描述的每一种可能都是真实存在的，或者说，世界劈裂成多个世界。对于每个世界而言，在下一次测量中，又会进一步劈裂成多个世界，如此等等。

量子多世界理论是说，这些可能的结果都是存在的，每一次选择都产生了多个世界，在有的世界里，两人成陌路；在有的世界里，两人成眷属。这个说法有什么用呢？它避免了量子力学测量问题。

有些物理学家对量子力学测量问题感到困惑，发明了很多理论，多世界理论是其中之一。但是在实验已经证实的方面，这些理论是互相等效的；而它们不等效的地方，迄今又没有实验能够证实。

所以，一方面，量子叠加导致了量子现象与量子技术，导致量子信息。另一方面，量子力学中还存在尚未完全解决的基本问题。服从经典规律的系统都是由服从量子规律的微观粒子组成的。那么一个系统在什么情况下服从量子规律，什么情况下服从经典规律，二者边界在哪里？我们还不完全清楚。从技术到理论，我们都需要进一步继续量子革命。