薛定谔 的 猫 ：量子力学 的 思想 实验 - Chad Orzel Schrödingers Katze: ein Gedankenexperiment zur Quantenmechanik - Chad Orzel Schrödinger's Cat: A Thought Experiment in Quantum Mechanics - Chad Orzel シュレーディンガーの猫：量子力学の思考実験 - チャド・オルゼル Кот Шредингера: мысленный эксперимент в квантовой механике - Чад Орзел Кіт Шредінгера: уявний експеримент з квантової механіки - Чед Орзел

奥地利 物理学家 埃尔 ·文 薛定谔 是 量子力学 的 奠基人 之一， Austrian physicist Erwin Schrödinger is one of the founders of quantum mechanics, 奥地利物理学家埃尔·文薛定谔是量子力学的奠基人之一，

但是 他 最为 大众 所知 的 却是 他 从未 做过 的 一项 试验： but he's most famous for something he never actually did: 但是他最为大众所知的却是他从未做过的一项试验：

一个 关于 猫 的 思想 试验 （即 薛定谔 的 猫） a thought experiment involving a cat. 一个关于猫的思想试验（即薛定谔的猫）

他 假想 将 一只 猫 置于 一个 密闭 盒子 内， He imagined taking a cat and placing it in a sealed box 他假想将一只猫置于一个密闭盒子内，

里面 安放 了 一个 一 小时 内有 50%几率 杀死 猫 的 装置。 with a device that had a 50% chance of killing the cat in the next hour. 里面安放了一个一小时内有50%几率杀死猫的装置。

在 那 一 小时 的 结尾 ，他 提出 一个 问题 ，现在 猫 是 活 的 还是 死 的 At the end of that hour, he asked, "What is the state of the cat?" 在那一小时的结尾，他提出一个问题，现在猫是活的还是死的

常识 告诉 我们 猫 不是 活 的 就是 死 的 Common sense suggests that the cat is either alive or dead, 常识告诉我们猫不是活的就是死的

但是 ，薛定谔 指出 ，根据 量子 物理 but Schrödinger pointed out that according to quantum physics, 但是，薛定谔指出，根据量子物理

在 打开 盒子 的 前 一瞬间 ，猫 既 是 活 的 也 是 死 的 ，即 猫 处于 生与死 的 混合 状态 at the instant before the box is opened, the cat is equal parts alive and dead, 在打开盒子的前一瞬间，猫既是活的也是死的，即猫处于生与死的混合状态

同时 at the same time. 同时

只有 打开 了 盒子 ，我们 才能 知道 猫 是 生 还是 死 It's only when the box is opened that we see a single definite state. 只有打开了盒子，我们才能知道猫是生还是死

除 此 之前 ，猫 一直 处于 一种 混沌 可能性 的 状态 ，既生 又 死。 Until then, the cat is a blur of probability, half one thing and half the other. 除此之前，猫一直处于一种混沌可能性的状态，既生又死。

薛定谔 的 观点 听 起来 很 荒谬 This seems absurd, which was Schrödinger's point. 薛定谔的观点听起来很荒谬

他 发觉 量子 物理 如此 难以 理解 以至于 他 本人 都 放弃 验证 此 理论 并 转而 研究 生物 He found quantum physics so philosophically disturbing, that he abandoned the theory he had helped make and turned to writing about biology. 他发觉量子物理如此难以理解以至于他本人都放弃验证此理论并转而研究生物

虽然 薛定谔 的 猫 看上去 很 荒谬 ，但是 ，它 却是 很 真实 的 ，实际上 ，也 是 很 基础 的 As absurd as it may seem, though, Schrödinger's cat is very real. In fact, it's essential. 虽然薛定谔的猫看上去很荒谬，但是，它却是很真实的，实际上，也是很基础的

如果 量子 物体 不能 同时 处于 双重 状态， If it weren't possible for quantum objects to be in two states at once, 如果量子物体不能同时处于双重状态，

我们 现在 用来 观看 此 视频 的 电脑 就 不会 存在 the computer you're using to watch this couldn't exist. 我们现在用来观看此视频的电脑就不会存在

量子 的 叠加 现象 是 自然 物质 波粒二象性 作用 的 结果 The quantum phenomenon of superposition is a consequence of the dual particle and wave nature of everything. 量子的叠加现象是自然物质波粒二象性作用的结果

一个 物体 要 想 有 波长 ，就 必须 扩展 空间 范围 In order for an object to have a wavelength, it must extend over some region of space, 一个物体要想有波长，就必须扩展空间范围

这 就 意味着 它 必须 同时 占据 许多 位置 which means it occupies many positions at the same time. 这就意味着它必须同时占据许多位置

限制 在 很小 空间 的 不 可能 太 明晰 物体 的 波长 The wavelength of an object limited to a small region of space can't be perfectly defined, though. 限制在很小空间的不可能太明晰物体的波长

所以 它 同时 存在 于 波长 内 的 许多 不同 地点 So it exists in many different wavelengths at the same time. 所以它同时存在于波长内的许多不同地点

我们 在 日常生活 的 物品 中 看不到 这些 波 We don't see these wave properties for everyday objects 我们在日常生活的物品中看不到这些波

因为 波长 在 变短 的 同时 却 有 增长 的 趋势 because the wavelength decreases as the momentum increases. 因为波长在变短的同时却有增长的趋势

而 因为 猫 相对而言 比较 大和重 And a cat is relatively big and heavy. 而因为猫相对而言比较大和重

如果 我们 取 一个 原子 并 放大 到 太阳系 大小 If we took a single atom and blew it up to the size of the Solar System, 如果我们取一个原子并放大到太阳系大小

那么 猫 奔 向 物理学家 产生 的 波长 就 相当于 太阳系 里 的 一个 小 原子 the wavelength of a cat running from a physicist would be as small as an atom within that Solar System. 那么猫奔向物理学家产生的波长就相当于太阳系里的一个小原子

它小到 很 难 去 探测 ，所以 我们 从未 看到 猫 的 波动 That's far too small to detect, so we'll never see wave behavior from a cat. 它小到很难去探测，所以我们从未看到猫的波动

但是 ，很小 的 物质 ，比如说 一个 电子 却是 能 表明 波粒二象性 存在 的 证据 A tiny particle, like an electron, though, can show dramatic evidence of its dual nature. 但是，很小的物质，比如说一个电子却是能表明波粒二象性存在的证据

如果 我们 一次 把 一个 电子 射 向 一个 有 两个 狭窄 裂缝 的 装置 If we shoot electrons one at a time at a set of two narrow slits cut in a barrier, 如果我们一次把一个电子射向一个有两个狭窄裂缝的装置

远处 的 电子 会 像 物质 一样 马上 被 探测 出 在 哪个 位置 each electron on the far side is detected at a single place at a specific instant, like a particle. 远处的电子会像物质一样马上被探测出在哪个位置

我们 大量 重复 此 实验 But if you repeat this experiment many times, 我们大量重复此实验

持续 追踪 所有 电子 的 轨迹 keeping track of all the individual detections, 持续追踪所有电子的轨迹

你 会 发现 它们 的 轨迹 表现 出 了 波 的 特征 you'll see them trace out a pattern that's characteristic of wave behavior: 你会发现它们的轨迹表现出了波的特征

条纹 区间 内 集聚 了 大量 电子 a set of stripes - regions with many electrons 条纹区间内集聚了大量电子

夹杂 在 没有 电子 的 区间 之中 separated by regions where there are none at all. 夹杂在没有电子的区间之中

遮挡住 一个 细微 裂缝 ，条纹 区间 就 不复存在 Block one of the slits and the stripes go away. 遮挡住一个细微裂缝，条纹区间就不复存在

这 表明 电子 的 集聚 形式 是 电子 同时 有 两个 裂缝 可 穿过 的 作用 结果 This shows that the pattern is a result of each electron going through both slits at the same time. 这表明电子的集聚形式是电子同时有两个裂缝可穿过的作用结果

一个 电子 无法 选择 通过 哪个 裂缝 ，但是 ，通过 裂缝 的 电子 却是 同时 发生 的 A single electron isn't choosing to go left or right but left and right simultaneously. 一个电子无法选择通过哪个裂缝，但是，通过裂缝的电子却是同时发生的

这种 状态 叠加 也 可 由 现代科学 解释 This superposition of states also leads to modern technology. 这种状态叠加也可由现代科学解释

饶 原子核 旋转 的 电子 的 轨道 是 分散 的 似波 轨道 An electron near the nucleus of an atom exists in a spread out, wave-like orbit. 饶原子核旋转的电子的轨道是分散的似波轨道

使 两个 原子 靠近 ，电子 不 需要 选择 原子轨道 ，只 需要 共享 轨道 Bring two atoms close together, and the electrons don't need to choose just one atom but are shared between them. 使两个原子靠近，电子不需要选择原子轨道，只需要共享轨道

这 就是 化学键 的 形式 This is how some chemical bonds form. 这就是化学键的形式

分子 中 的 电子 不是 在 原子 A或 B中 ，是 在 A和 B中 An electron in a molecule isn't on just atom A or atom B, but A+ B. 分子中的电子不是在原子A或B中，是在A和B中

如果 你 添加 更 多 的 原子 ，电子 会 更加 扩散 ，同时 被 大量 原子 共享 As you add more atoms, the electrons spread out more, shared between vast numbers of atoms at the same time. 如果你添加更多的原子，电子会更加扩散，同时被大量原子共享

电子 并 不是 牢固地 绕 某个 原子 旋转， The electrons in a solid aren't bound to a particular atom 电子并不是牢固地绕某个原子旋转，

却 在 空间 内绕 着 分子 旋转 but shared among all of them, extending over a large range of space. 却在空间内绕着分子旋转

这种 庞大 的 状态 叠加 This gigantic superposition of states 这种庞大的状态叠加

表明 了 电子 是 如何 在 导体 ，绝缘体 和 半导体 间 运动 的 determines the ways electrons move through the material, whether it's a conductor or an insulator or a semiconductor. 表明了电子是如何在导体，绝缘体和半导体间运动的

了解 电子 被 原子 共享 的 方式 Understanding how electrons are shared among atoms 了解电子被原子共享的方式

使 我们 有 可能 精确 地 控制 半导体 材料 的 性能 allows us to precisely control the properties of semiconductor materials, 使我们有可能精确地控制半导体材料的性能

比如说 ，硅 like silicon. 比如说，硅

将 不同 的 半导体 以 正确 的 方式 组合 Combining different semiconductors in the right way 将不同的半导体以正确的方式组合

令 我们 可以 将 晶体管 制造 成 很小 的 规模 allows us to make transistors on a tiny scale, 令我们可以将晶体管制造成很小的规模

集成 大规模 集成电路 放在 电脑芯片 里 millions on a single computer chip. 集成大规模集成电路放在电脑芯片里

这些 芯片 和 扩散 的 电子 掌控 你们 正在 看此 视频 的 电脑 Those chips and their spread out electrons power the computer you're using to watch this video. 这些芯片和扩散的电子掌控你们正在看此视频的电脑

有 这么 一个 老 笑话 ，互联网 的 存在 使 我们 可以 分享 关于 薛定谔 的 猫 的 视频 An old joke says that the Internet exists to allow the sharing of cat videos. 有这么一个老笑话，互联网的存在使我们可以分享关于薛定谔的猫的视频

但是 ，溯本求源 ，互联网 的 出现 却 要 归功于 一位 奥地利 物理学家 和 那 只 虚构 的 猫 At a very deep level, though, the Internet owes its existance to an Austrian physicist and his imaginary cat. 但是，溯本求源，互联网的出现却要归功于一位奥地利物理学家和那只虚构的猫