在人類物理學上，有著名的『四大神獸』，『薛定諤的貓』就是其中之一，它是一個思想實驗，提出這個思想實驗的物理學家是薛定諤，思想實驗的目的是諷刺並質疑哥本哈根學派關於量子世界不確定性和疊加態原理的描述。
在講述『薛定諤的貓』這個思想實驗之前，先簡單了解一下量子力學。
量子力學與我們熟知的經典力學完全不同，它的核心就是不確定性，基於這個核心，可以引申推導出很多其他概念，比如說波函數概率詮釋，如何理解不確定性和波函數呢？
用量子世界直接詮釋很難理解，而用宏觀世界來打比方就很容易理解了。
比如說擲硬幣的遊戲，很多人都玩過，非常簡單，拋一枚硬幣，然後用雙手蓋住，看看應該到底是正面還是反面。
當然，在打開雙手觀看之前，我們並不能確定硬幣的正反，也就是說，硬幣的正反是不確定的。
但這種『不確定』與量子力學中的不確定性有著本質區別，區別到底在哪裡？
我們不知道硬幣的正反，隻是因為我們還沒有觀看，其實硬幣的正反早就確定下來了，隻是我們不知道罷了，在用雙手蓋住的那一刻就確定了，甚至沒有用雙手蓋住之前，把硬幣拋出去的那一刻就確定了。
而我們的觀測行為是不會影響硬幣的狀態的，不管我們是否觀測，硬幣的正反早就確定了。
這就是宏觀世界裡的不確定性，這種不確定性本質來講其實是『確定的』，起碼理論上是確定的，只要我們能夠準確計算出擲硬幣的力度，角度，同時計算出周圍環境對硬幣的影響，比如說風速，溫度濕度，噪音等影響，即使我們不看硬幣，也能夠計算出硬幣到底是正面還是反面。
也就是說，硬幣的正反看起來是隨機的，其實一點也不隨機。
說白了，宏觀世界裡的任何隨機事件，本質上都不是真正的隨機！
但是在量子世界裡，一切都不同了。
硬幣的正反面是真正的不確定，硬幣的狀態隻能用概率去描述，在我們觀測之前，這種不確定性就一直存在。
也就是說，量子世界裡的不確定性是固有屬性，與我們觀測與否沒有關系。
還拿擲硬幣那打比方。
在量子世界裡，擲出來的硬幣是一種什麼狀態呢？到底是正面還是反面呢？準確來講，既不是正面也不是反面，而是正面與反面同時朝上！這就是量子世界裡的疊加態。
這種疊加態不會出現在宏觀世界，隻能出現在量子世界裡。
正面與反面同時朝上是什麼狀態？我們很難想象，但這就是量子世界的本質，疊加態。
這種狀態並不是科學家們隨便拍腦門想出來的，而是經過嚴格的數學公式推導出來的，也被稱為『疊加態原理』。
這裡有必要強調一下，波函數的描述其實是假設，在波函數假設的基礎上能夠推導出量子世界的很多詭異現象。
你可能會質疑：假設的東西有什麼意義呢？
當然有意義，因為科學的本質其實就是假設，任何科學理論都是在假設的基礎上推導出來的，這就是所謂的『大膽假設，小心求證』。
科學家們首先提出假設，當然不是隨意進行假設，然後不斷通過實驗驗證假設，而驗證的過程就是『證偽』的過程，所以我們會說科學具有『可證偽性』，不具備『可證偽性』的就不是科學，比如說『神』或者『上帝』就不屬於科學，因為它們不具備可證偽性，也就是說，你不能證明『神』或者『上帝』不存在。
波函數和疊加態原理經過不斷的驗證，結果表明，兩者都非常符合實驗結果。
而用波函數詮釋量子世界裡的詭異現象就變得容易多了。
因為波本身就是不確定的，可以同時出現在任何地方，可以同時是任何狀態，所以微觀粒子的自旋方向可以同時是兩個方向，也可以同時出現在兩個不同的地方。
但是以薛定諤和愛因斯坦為首的『經典物理學』代表人物，無論如何都很難接受波函數和疊加態原理，也就是量子力學中的不確定性，於是就有了物理學史上著名的思想實驗『薛定諤的貓』。
相信很多人都聽說過這個實驗，簡單講，把一隻貓，放射性元素，毒氣瓶，開關，錘子放到一個密閉的箱子裡，反射性元素的衰變與否可以控制開關，而開關控制著錘子，開關打開時錘子落下砸碎玻璃瓶，釋放毒氣，把貓毒死。
如果放射性元素沒有衰變，開關就不會打開，錘子不會落下，毒氣瓶也不會被砸碎，貓就不會死。
而根據量子力學中的不確定性和疊加態原理，放射性元素其實同時處於衰變與不衰變的疊加態，於是開關同時處於開與關的疊加態，最終的結果就是貓處於『生與死』的疊加態，說白了那隻貓處於『既死又活』的狀態。
而當我們想知道『既死又活』的貓到底是一隻什麼樣的貓時，必須進行觀測，而在我們觀測的瞬間，貓就會從『既死又活』的狀態坍縮為『要麼死，要麼活』的狀態，也就是說我們的觀測行為決定了貓的生死，並不是僅僅看到貓的生死。
當然，地球人都知道，現實中絕不可能存在一隻『既死又活』的貓，因此薛定諤就利用這點反駁量子力學中的不確定性和疊加態原理。
以玻爾為首的哥本哈根學派當然不甘示弱，提出了自己的見解。
認為在我們觀測之前，放射性元素早就發生了坍縮，比如說開關本身就是用來測量的，只要有開關存在，或者說只要有宏觀物體存在，就會有觀測行為發生。
觀測，並不僅僅指『人類用眼睛看』！
實際上，這就是所謂的『退相幹原理』，退相幹詮釋了波函數為什麼會坍縮。
何為退相幹？通俗來講，量子世界的屬性退化到宏觀世界的屬性的過程，就是退相幹，也就是量子世界的相幹性退出了。
這個過程就是退相幹時間。
還拿薛定諤的貓來說明，雖然箱子密封起來，但其實箱子裡充滿了各種物質，不僅僅有貓，瓶子，開關，錘子，還有各種輻射，空氣，塵埃等，這些物質都會影響到放射性元素的疊加態。
意味著隨著時間推移，放射性元素的疊加態會慢慢消失，最終退化到隻會擁有宏觀世界的特性。
或許此時的你已經感受到了什麼：其實我們的宏觀世界也具有不確定性，也就是疊加態，隻是因為宏觀世界的退相幹時間實在太短了，以至於我們根本無法察覺到疊加態。
雖然退相幹原理能夠詮釋薛定諤的貓，但其實它並沒有詮釋其中的本質，也就是說，我們仍然不知道波函數坍縮的內在機制到底是什麼，周圍環境中的物質為什麼會影響放射性物質的衰變與否？底層邏輯到底是什麼？我們不得而知。
但這就是科學，也是科學的魅力所在。
因為科學的本質就是假設，意味著任何問題都不可能有完美的答案，這也是哥德爾的不完美原理的具體表現，任何理論都是不完備的，當我們試圖證明一個不完美的理論時，一定會提出新的假設，而新的假設意味著新的不完備，我們又需要更多的假設來證明新的假設。
而科學正是這樣不斷向前發展的，永遠沒有盡頭。
千萬不要感嘆『科學的盡頭是神學』，那是對科學的『玷污』，是不負責任的態度！