薛定谔猫如今已经成为一种文化常识，稍微读过些科普书籍的人都听说过。
号称没人真正懂得的量子物理，从诞生之日起，就缠绕着无数哲学的迷思，想象力的兴奋，玄妙概念的附会。
实证主义者面对这些量子文化，采取的态度是避而不谈实在如何，只谈可知可测、可给出实验预言、可为实验证实证伪的部分。
实用主义者则从这些量子文化上面衍生出科幻剧，让剧中人生活在一个神奇的世界，其中人们可以感知到宏观量子效应，或者有进入平行宇宙的法门，引人入胜的同时，也企图用量子世界里的不再滞障来安抚人们在生活中的困顿。
而实在主义者成为了唯一关心量子物理所揭示出的实在存在的方式、渴望穿越量子文化迷雾的人群。
关于薛定谔猫这一部分的量子迷雾，这么多年以后，已经有了一条实在主义者愿意踏上的通途，不必再在时隔半个世纪之后，还故作高深地悲情深陷其中。
两问两答
就这个问题，不妨把我最近回答两个问题时对我心中答案作出的描述，也摘在这里：
问题 1
时间的概念是不是只是组成我们身体的元素如原子分子的活性？当我们接近光速运动时只是这种活性被降低导致自己各种生理反应变慢而已?
“当我们接近光速运动时只是这种活性被降低导致自己各种生理反应变慢而已? ”
不是。
我们自身无法感知到自己的速度接近光速，也无法因此影响我们自身的任何生理活性。
能感知到我们正在以接近光速运行的，只是另外一个观察者（不要以生物或者意识的角度理解这个观测者，以“能因与我们的存在之间的相互作用而使其自身状态变化的客观存在物”）所观测到的。
因此，这种因相对运动而观察到的时空的变化，改变的不过是我们和观察者之间相互作用的方式，反映为观测，自然就是什么时间慢了、长度短了、能量变了之类的。
因此，只要我们和观察者之间只是惯性运动，我们的相对运动状态本质上对我们自身没有任何影响，唯一影响的，只是当我们和观察者之间的相互作用。
问题 2
在双峰干涉实验中，如果用一个仪器检测电子究竟通过哪条缝，而我们不去观察这个仪器，那么会出现干涉图样吗？？
如果通过仪器记录下了电子通过哪条缝，而我们过几天再决定是否观测记录结果。会出现干涉图样吗？？
按照量子物理的解释如果我们过几天看结果，那么就不会出现干涉图纹。如果过几天不看那就会出现干涉图纹。那么就意味着电子在干涉的时候就知道了几天以后我们是否会查看结果。这也太奇怪了，难以理解。
如果我们把结果放到漂流瓶中，放到大海里，那将来是否有人能看到就不一定了。那么会出现干涉图纹吗。 难道通过观察是否出现干涉条纹就决定了将来是否有人能捡到瓶子
吗。
不要以生物或者意识的角度理解这个观测者，以“能因与我们的存在之间的相互作用而使其自身状态变化的客观存在物”）。
因此，无论作为人的我们是否去记录这个观察结果，只要存在和电子发生相互作用并使自身状态能够确定地反映电子是从哪一个夹缝通过的客观存在物，就会发生干涉的消失。
双缝实验的哲学解释是量子力学早期引人迷思的一个点，但现在，如果我们还因此陷入哲学的迷思，那就是浪费我们自己的时间。单单这个实验引入的观测者，还不足以使我们陷入唯心或者心物二元的迷思，也不足以使我们放弃实在主义的立场。
详细的论述，请见费曼物理学讲义第三卷3-2。
此处不妨做个简要的论述：
首先，以如下思想作为理解量子力学的一些概念的基本视角：
微观粒子不是经典图景下的确定轨迹的质点，而是一种在相互作用中无法明确反映为位置和动量的存在物。对这种存在，一个有效的表征方式是复的（因此不反映任何直接的可观测量）波函数。这个波函数在某一处的值的模的平方可以在大量粒子的实验观测中反映为分布概率。我们沿用费曼在书中的术语称这个波函数为概率振幅，简称振幅。或者，因为这个波函数是反映了粒子或者系统的状态，其在某处某时的取值也可以称之为 态 。
一个粒子在从初始态演化成最终态的过程中，有各种可能的路径。这些路径不是经典意义上的路径，而是指中间状态的不同组合。
如果不同的中间状态组合不能造成可以相互明确区分的系统终态，那么，这些不同的中间状态组合各自的振幅，在对终态的贡献中相互间是 直接线性叠加 的，在双缝实验中体现为干涉。
反之，如果不同的中间状态组合，可以造成可以相互明确区分的系统终态，那么，由于一个粒子只能有这些终态中的其中一个，因此这些振幅 不能直接线性叠加 ，而是其模的平方即概率进行概率意义上的叠加。
其次，我们采取以下符号来表示从初始态到达某种最终态的振幅：
<最终态|初始态>
采用如下符号表示实验中的各项存在物：
电子初始态s，电子最终态x（落在屏幕上），缝1和2，一个不妨假设位于1、2中间的光源L，以及用于将检测电子通过结果反映为宏观表现的探测器D1和D2。
现在假设L、D1、D2组成的系统不是绝对准确严密的，即举例来说，一个电子在1附近将一个光子散射到D1的振幅不为1，不妨设其振幅为a，并设电子在2附近将一个光子散射到D1的振幅为b。
于是一个电子从1附近经过并把一个光子散射到D1的振幅为<x|1>a<1|s>，2与此对应的振幅为<x|2>b<2|s>。令φ1=<x|1><1|s>, φ2=<x|2><2|s>，于是我们有：
<电子x，光子D1|电子s，光子L>=aφ1+bφ2
<电子x，光子D2|电子s，光子L>=aφ2+bφ1
那么，对于仪器设计得符合预期的情况，b=0，即电子只要从1通过，D1就收到光子，那么，上述aφ1+bφ2就会退化为aφ1，彻底排除掉了2的干涉。
如果仪器设计得完全糊涂，即a=b，即电子从1通过，D1和D2都可能收到光子，那么，aφ1+bφ2就会退化为a(φ1+φ2)，即发生了干涉。
综上所述，所谓观测仪器，其实包含了两个因素：
-
与被观测系统发生相互作用。从而推算系统演变时，必须把观测仪器考虑到整个系统中一起计算；
-
在系统演化为终态时，观测仪器可以将被观测系统的不同的中间状态组合，反映为自身的相互之间可以区分的终态。
就是以上两点，改变了被观测系统的行为。
以上的解释，虽然没有明确回答how以及why affects the system in this particular way（这个目前还没人能够回答），但却明确地摆脱了悖论和哲学迷思。
结语
上面的两个回答，大体上阐述了我目前对于物理实在的理解：由于量的度量秉性，使其不得不与观测相关。而观测本质上却仅仅是相互作用。因此世界必然不是以量的形式存在，而是以一种结构、关系的方式存在，因而无法以经典物理里面的量去表征，复的算符是对其的一个良好近似表征。
而我目前对数学的理解，也发生了变化。数学在我从前的描述里，总是一种优美的数学语言。但那时候，我仍然以柏拉图式的洁癖，认定数学对应的实在是一种高于物理实在的存在。
而今天，我回归到数学是一种语言的朴素表述上，意思却有了根本区别。语言，是一种理解的方式。纵然它成为了一种实在或者生命，它也是依附于被理解的对象而存在的。对于数学而言，它无疑是依附于物理实在的。
我不排除另外一个视角，也即并非依附，而是基于其上诞生和升华，在这个视角里，意识以及任何知识凝结的实在世界将无疑具有高于物理实在的价值。但目前，我怀疑这个视角在实际中的成立，我更愿意把这样的视角，寄放在科幻小说当中。
因此，在我采取的这个“依附”的视角中，数学成为了对物理实在的一个拙劣的近似描述，一系列窘迫的尝试，一群丑陋的符号。数学一路走来，一直是困顿的。数学给初学者折射出来的美丽，在于它对被描述者抹平和光滑的企图，在于之后得到的一个简化模型，在于这个简化模型透露出的背后实在的一丝美丽气息，而不在于数学。因为数学它始终无法模仿物理实在那处处破缺却又浑然一体的坦荡存在，它始终无法掩饰因为自己的渺小和局限而在企图以蛇吞象时深陷的重重矛盾和涣散。
无疑，相对于日常语言，数学拥有更为简洁的表达力量，就像手与精巧工具之间的天壤之别。从前的精巧工具，使我们深入到世界新的层次，在这新的层次面前，手上的精巧工具却显得粗大、笨拙而过于繁复。在这个意义上，现在的数学过于渺小和局限。
但这个现在的数学，我指的并不是数学的全部。因为数学有其自己内在延展规律，也有其天马行空的驰骋天才。我相信，现在的数学，必然包含对于物理实在的探索下一步的钥匙。然而，却还没有人，辨识出钥匙们的物理意义。而这种辨识，需要更深的物理理解。而这种物理理解，必须从科幻文化的迷雾中开辟出一条远离玄乎的普通小路。
附录
本文起源
这一篇日志源起微博上偶然注意到的一段话，后来找到它原文全文的一份转载，最初发表在《科学（双月刊）》上，现在网页版已经找不到了，所以把全文转载在这里（但文中小标题为我所加）：
薛定谔猫的生与死
沈致远
引子
乍看这个题目，以为是在开玩笑，其实这是一个严肃的科学问题。英国著名科学杂志《自然》（Nature）最近刊登了两篇文章专门讨论这个问题，其中一篇评论文章的题目就是：“薛定谔猫变胖了”[1]。
介绍薛定谔猫佯谬的由来
什么是薛定谔猫？这要从头说起。薛定谔（E.Schrdinger ，1887—1961）是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一，曾获1933年诺贝尔物理学奖，薛定谔猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬[2]。这些年来许多物理学家绞尽脑汁，试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验，这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月，《自然》报道了最新的实验结果。
量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论，它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。例如，电子可以同时位于几个不同的地点，直到被观察测量（观测）时，才在某处出现。这种事如果发生在宏观世界的日常生活中，就好比：我在家中何处是不确定的，你看我一眼，我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能；在你看我之前，我像云雾般隐身在家中，穿墙透壁到处游荡。这种“魔术”别说常人认为荒谬，物理学家如薛定谔也想不通。于是薛定谔就编出了这个佯谬，以引起注意。果不其然！物理学家争论至今。
薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验：将一只猫关在箱子里，箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶，以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。铀是不稳定的元素，衰变时放出射线触发检测器，驱动锤子击碎玻璃瓶，释放出毒气将猫毒死。铀未衰变前，毒气未放出，猫是活的。铀原子在何时衰变是不确定的，所以它处于叠加态。薛定谔挖苦说：在箱子未打开进行观测前，按照量子力学的解释，箱中之猫处于“死－活叠加态”——既死了又活着！要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－锤子－毒药瓶”这条因果链，似乎将铀原子的“衰变－未衰变叠加态”与猫的“死－活叠加态”联系在一起，使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性；微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了，要么活着，两者必居其一，不可能同时既死又活！难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说：“我去拿枪来把猫打死！”
澄清关于观测的迷思
薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题：什么是量子力学的观测？观察或测量都与人的主观有关，而人在箱外，所以必须打开箱子才能决定猫的死活。谁都知道箱中猫的死活是由铀的衰变决定的——衰变前猫是活的，衰变后猫就死了，这与是否有人打开箱子进行观察毫不相干。所以毛病出在观测的主观性上，应该朝这个方向寻根究底。
微观的观测与宏观的观测有所不同。宏观的观测对被观测对象没有什么影响。俗话说：“看一眼总行吧。”意思是对所看之物并无影响，用不着担心。微观的观测对被观测对象有影响，会引起变化。以观测电子为例，要用光照才能看见，光的最小单位光子的能量虽小但不是零，光子照到被观测的电子上，对电子的影响很大。所以，在微观世界中看一眼也会惹祸！
量子力学认为，观测的结果使得被观测对象的状态改变了：一个确定态从原先不确定的叠加态中蹦了出来。再追究下去，观测无非是观测手段（如光子）与被观测对象（如电子）之间的一种相互作用，这种相互作用并不一定与观测者联系起来，后者可以用检测器之类的仪器代替。经过几十年的探索，物理学家终于认识到：在由叠加态到确定态的转变中，观测曾经扮演的角色应该以相互作用来代替，这样不仅更普遍而且更客观。具体到薛定谔猫佯谬，就能将人的主观因素完全排除——猫的死活不是由人开箱看猫一眼所决定的。
介绍宏观物体处于量子叠加态的困难
但是，箱中猫的“死－活叠加态”究竟是怎么一回事呢？
物理学是实验科学，一切要由实验来判定。较早的一批关于“薛定谔猫”的实验[3,4]是将处于叠加态的单个原子或分子从周围环境中孤立起来，然后以可控制的方法使之相互作用，以观察其变化。结果发现，关键在于环境的相互作用，它导致原先的量子叠加态转变为经典的确定态。但是将这些实验对象当作薛定谔猫是一种极度的简化，单个原子或分子与薛定谔猫相去何止十万八千里。
这次《自然》报道的实验[5]与上述那些实验不同。纽约州立大学石溪分校弗里德曼（J. R. Friedman）等人拿来做实验的“薛定谔猫”不是单个粒子，而是在接近绝对零度的超导体环形电路中由几十亿对电子构成的超导流。实验证明，这种由大量粒子构成的宏观量子系统也可以处于叠加态——相当于薛定谔猫的“死－活叠加态”。几十亿对电子构成的超导流当然还不能与几亿亿亿个原子构成的猫相比，但较之单个原子分子毕竟前进了一大步。所以有人惊呼：“薛定谔猫变胖了！”
下一步是否拿一只真的猫来做实验呢？不可能！首先是无法将之与周围环境隔离——置于真空中的猫马上会死掉。其次，与接近绝对零度的超导流不同，常温下的猫根本不是宏观量子系统，何来叠加态？而且也没有必要做这样的实验，物理学家根据现有的实验结果，对薛定谔猫为什么不可能有“死－活叠加态”已能作出符合量子力学的解释。
开始发挥想象力
读者会说：“不就是一只假想的猫吗，让霍金开枪打死不就完了。”事情并非那么简单，否则许多物理学大师就不会那么孜孜以求了。薛定谔猫佯谬衍生出更深刻的问题：大量原子、分子所构成的生物与这些微观粒子遵从的量子力学规律之间的关系究竟是什么？这不仅是重要的理论问题，而且具有实际意义。例如，自我意识的机制至今仍然是未解之谜，有人认为可能与量子力学或者更深层次的微观规律有关。再如思维过程中的“顿悟”，会不会与前述之“一个确定态就从原先不确定的叠加态中蹦了出来”有关呢？可能有关的还有：生命的起源、物种的变异、光合作用的机制……如此等等。总之，生命的秘密和思维的奥妙不可能与量子力学的规律无关。这就难怪薛定谔后来转而对生命科学很感兴趣了。1946年他写出了著名的《生命是什么》一书，提出了一些很有创见的观点。遗憾的是，在他有生之年，那可怜的箱中之猫依然生死不明。
意犹未尽，继之以诗：
问 猫
西谚云猫有九条命
不死之猫居然生死不明
为什么还不从箱中蹦出来
朝着薛定谔的幽灵“妙呜”一声
（本文初稿经复旦大学物理系倪光炯教授及浙江大学物理系朱雪天教授过目，作者感谢他们提出的宝贵意见。）
[1] Blatter G. Nature, 2000,406：25
[2] Schrdinger E. Naturwissenschaften，1935，23: 807；823；844
[3] Myatt C J, et al. Nature, 2000, 403:269
[4] Arndt M, et al. Nature, 1999, 401:680
[5] Friedman J R, et al . Nature, 2000，406：43
宏观量子叠加纠缠态
刚刚那篇文章，文中我很感兴趣的，是《自然》报道的那个实验5，超导体环形电路形成的宏观量子叠加纠缠态。我关心这个状态是如何形成，又是如何依赖我们简陋的实验手段测出的。我关心的这个状态，是一种实在，还是一种附会的心象。
于是我找到了论文的原文：Quantum superposition of distinct macroscopic states，另有pdf版 http://www.nature.com/nature/journal/v406/n6791/pdf/406043a0.pdf 。文中介绍了实验的原理和数据。
另外从网上找到了一篇简短的介绍：
物理：住在超导态中的"薛丁格的猫"，并且引在这里：
物理：住在超导态中的"薛丁格的猫"
编辑 John C. H. Chen 报导
在超导态时的"薛丁格的猫"效应已经由Stony Brook的研究小组在实验室中证实。
在Stony Brook的实验中，受测的量子系统是含有数以亿计个超导电子的超导电流，流过一个约140微米宽度的超导量子干涉元件(SQUID)。根据量子态的叠加原理，超导电流具有顺时钟及逆时钟方式流动的两种量子态，总电流量为这两个态的叠加，其值并不为零。
一般而言，这两个量子态分别位于两个量子井中。在Stony Brook由James Lukens所领导的实验中，他们用微波对这两个量子态做了干扰，使得这两个超导态可以发生量子穿隧效应，也就是使得超导电流可以同时以两种方向流动，同时控制能量使超导电子对不会因此而> 被破坏。这种大尺度的相干量子态将可能应用于量子电脑中。
参考来源：
- PHYSICS NEWS UPDATE
- Quantum superposition of distinct macroscopic states, Nature, 6 Jul 2000
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另外还有一个更为简短精要的介绍：
超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device, aka. SQUID)可以同时处于宏观上可区分的两种磁通状态，它们分别对应于电流在SQUID环中顺时针流动和反时针流动。
我再补充一点对于论文原文的摘要，并做了翻译：
The simplest SQUID (the radio frequency (r.f.) SQUID) is a superconducting loop of inductance L broken by a Josephson tunnel junction with capacitance C and critical current Ic.
最简单的SQUID（射频SQUID）是一个具有感应系数L的超导环，为电容为C、临界电流为Ic的Josephson隧道结所突破。
In equilibrium, a dissipationless supercurrent can flow around this loop, driven by the difference between the flux Φ that threads the loops and the external flux Φx applied to the loop.
在其平衡态，一个无耗散的超电流，为透过环的通量Φ与外通量Φx之差所驱动，可以在这个环上流动。
The dynamics of the SQUID can be described in terms of the variable Φ and are analogous to those of a particle of `mass' C (and kinetic energy 1/2CΦ'^2) moving in a one-dimensional potential (Fig. 1a) given by the sum of the magnetic energy of the loop and the Josephson coupling energy of the junction.
SQUID的动力学可以用变量Φ描述，并可以类比为在一维的势中运动的拥有“质量”C的粒子（从而拥有动能1/2CΦ'^2），其势为环的磁能与Josephson结的耦合能之和。
where Φ0 is the flux quantum, ......For the parameters used in our experiment, this a double-well potential separated by a barrier with a height depending on Ic.When Φx = Φ0/2, the potential is symmetric. Any change in Φx then tilts the potential, as shown in Fig. 1a.
其中Φ0 是磁通量。对于我们的实验中使用的参数，这是一个为高度取决于Ic的壁垒所分开的双井对称势。任何Φx 的变化会使势失衡。
As required by quantum mechanics, in the dissipationless state the phase of the macroscopic superconducting wavefunction must vary continuously around the loop, increasing by an integer f times 2p when one winds once around the loop.
量子力学要求，在无耗散态，宏观超导波函数的相必须持续环绕着环变化，而且量子化，量子数为f。
In Fig. 1a, the left (right) well corresponds to f = 0 (1) in which a static current (>1 μA for our system) flows around the loop in such a way as to tend to cancel (augment) Φx.
图1a中，左井对应着量子数f=0的状态，一股大于1μA的静态电流在环上流转，以抵消Φx；右井对应着量子数f=1的状态一股大于1μA的静态电流在环上流转，以增加Φx。两股电流的方向是相反的。
Classically, a transition between the f=0 and f=1 wells involves passage over the top of the barrier.
经典情况下，量子数f=0和f=1的状态之间的跃迁，涉及到越过壁垒的路径。
Quantum mechanically, however, the system can tunnel through the barrier.
然而，量子地，系统可以穿隧过能量壁垒。
For weak damping, the system has quantized energy levels that, considerably below the barrier, are localized in each well.
对于弱衰减而言，系统具有远远低于壁垒的量子化的能级，集中在每个井中。
At various values of Φx, levels in opposite wells will align, giving rise to resonant tunnelling between the wells.
对于不同的Φx取值，在相对的井中的能级会接近，从而在井间共振穿隧。
During this interwell transition Φ changes by some fraction of Φ0, or stated in different terms, the magnetic moment of the system changes by a macroscopic amount, in this case by over 1010 mB.
在井间跃迁期间，系统的磁矩变化了超过10^10μB，这是一个宏观尺度。
Until now, however, there has been no evidence that the tunnelling process between these macroscopically distinct states could be coherent, that is, that the
SQUID could be put into a coherent superposition of two flux states in different wells.
然而到这里为止，仍然没有证据说明这些宏观上可区分的状态间的穿隧过程可以相干，亦即SQUID可以进入不同井中的两种状态的相干叠加。
Such a superposition would manifest itself in an anticrossing,as illustrated in Fig. 1b, where the energy-level diagram of two levels of different fluxoid states (labelled |0> and |1>) is shown in the
neighbourhood in which they would become degenerate without coherent interaction (dashed lines).
这种叠加可以在反交叉中表明自身。不同磁通量子态的两个能级的能级图（标为|0>和|1>）相邻显示，这样他们无须相干作用即可变成简并。
In our experiments, we probe the anticrossing of two excited levels in the potential by using microwaves to produce photon-assisted tunnelling.
在我们的实验中，通过使用微波来产生光子辅助的穿隧，我们探测出势中的两个激发能级的反交叉。
The system is initially prepared in the lowest state in the left well (labelled |i>) with the barrier high enough that the rate for tunnelling out of |i> is negligible on the timescale of the measurement.
一开始系统处于左井的最低能量状态（标为|i>），能量壁垒足够高，因此在测量期间的时间尺度内，穿隧离开|i>的速率可以忽略不计。
Microwave radiation is then applied. When the energy difference between the initial state and an excited state matches the radiation frequency, the
system has an appreciable probability of being excited into this state and subsequently decaying into the right well.
然后我们把微波作用在系统上。当初始状态与激发态间的能差与辐射频率相符时，系统将有很大的几率被激发进入这个状态，接着衰退进入右井。
（翻译未完待续。当然翻译很不流畅，欢迎指正。）
最终实验实现和测得的是|1>和|2>的一个宏观叠加纠缠态。