如果一位父亲说出这样一句话：“我女儿现在既在客厅又不在客厅”。听者要是不怀疑自己的耳朵出了问题，就一定会认为这位父亲思维出现了混乱。当然，有学问的人也可能认为他在谈论一个深奥的哲学问题。
但它既不是一个听力问题，也谈不上思维混乱，更遑论哲学问题，而只是涉及到神秘的量子现象。在日常生活中看起来匪夷所思的现象，却千真万确存在于微观的量子世界中。
量子现象如此神秘，而量子力学的结论却早已在诸多方面被实验证实，被学术界接受，在各行各业得到各种应用。
量子物理学对我们现代日常生活的影响无比巨大，以其为基础而产生的电子学革命及光学革命将我们带入了计算机信息时代。可以说，没有量子力学，就没有今天的“高科技”产业。
然而，量子力学理论，却是一种使人听后就感觉晕的理论。不仅我们凡夫俗子晕，大科学家也晕。诺贝尔物理学奖得主、大物理学家费曼说：“我想我可以有把握地讲，没有人懂量子力学！”量子论的另一创始人玻尔（Niels Bohr）也说过：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”如何解释量子力学的基本理论，仍然是见仁见智，莫衷一是。
尽管量子力学理论没人能懂，但不管是具有哪种知识背景的人，大概都听说过“薛定谔的猫”之类的奇妙量子现象。
“叠加态”现象
“薛定谔的猫”也称“薛定谔佯谬”，是指薛定谔为说明量子力学中的“叠加态”设计的一个思想实验而导致的佯谬。
何为“叠加态”现象？根据我们日常经验，一个物体在某一时刻，总会处于某个固定的状态。要么在，要么不在，两种状态，必居其一。然而，在微观的量子世界中，情况却有所不同。微观粒子可以处于一种不确定的状态中。例如，电子可以同时位于两个不同的地点：A和B，即：电子既在A，又不在A。电子所处的状态是“在”和“不在”，两种状态按一定几率的叠加，这种混合状态，叫做“叠加态”。然而，当我们对电子的状态进行“测量”时，电子的“叠加态”不复存在，而是“坍缩”到“在A”或是“不在A”两个状态的其中之一。
微观与宏观之不同，是在于观测之前，宏观已成事实，并不以“看”或“不看”而转移。而微观电子坍缩前的状态，并无定论，直到测量它，才因坍缩而确定。这是微观世界中量子“叠加态”的奇妙特点。“叠加态”的存在，是量子力学最大的奥秘，是量子现象给人以神秘感的根源，是我们了解量子力学的关键。
“薛定谔的猫”
微观“叠加态”的特点与宏观规律如此不同，著名物理学家薛定谔也想不通。薛定谔（E.Schr dinger ，1887—1961年），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，量子力学中描述原子、电子等微观粒子运动的薛定谔方程，就是以他而命名的。
1935年，薛定谔发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，他假定给出了一个“薛定谔的猫”的理想实验，试图将微观不确定性变为宏观不确定性，微观的迷惑变为宏观的佯谬，以引起大家的注意。
以下是“薛定谔的猫”实验描述：把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个装置，其中包含一个原子核和毒气设施。设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。衰变时发射出一个粒子，这个粒子将会触发毒气设施，从而杀死这只猫。根据量子力学的原理，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的“叠加态”，因此，那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的“叠加态”。非死非活，又死又活，状态不确定，直到有人打开盒子观测它。
实验中的猫，可类比于微观世界的电子（或原子）。在量子理论中，电子可以不处于一个固定的状态（0或1），而是同时处于两种状态的叠加（0和1）。如果把“叠加态”的概念用于猫的话，那就是说，处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。
量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，薛定谔的猫的状态是“死”与“活”的叠加。此猫将永远处于同时是死又是活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违。一只猫，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？
薛定谔的本意是要用“薛定谔的猫”这个实验的荒谬结果，来嘲笑哥本哈根学派对量子力学、对薛定谔方程引进的“波函数”概念的几率解释，但实际上，这个假想实验使薛定谔自己站到了自己奠基的理论的对立面上，难怪有物理学家调侃地说：“薛定谔不懂薛定谔方程！”
这一个听起来似乎荒谬的物理理想实验，不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申了很多的思考。在古代哲学思想中，不乏这种似是而非、模棱两可的说法。如辩证法中的你中有我，我中有你，一就是二，二就是一，合二而一，天人合一等等思想。
也有人用男女谈恋爱来比喻“薛定谔的猫”：男女在开始恋爱前，不知道结果是好或者不好，这时，可以将恋爱结果看成好与不好的混合叠加状态。如果你想知道结果，唯一的方法是去试试看，但是，只要你试过，你就已经改变了原来的结果了！
神秘女友
薛定谔风流倜傥，女友无数，具有超凡的个人魅力。他的情爱经历触动了舞台剧编导、纽约剧作家马修韦尔斯的灵感，写出了一部《薛定谔的女朋友》的舞台剧。
这是一部关于爱、性和量子物理学的另类浪漫喜剧。剧作家马修韦尔斯本痴迷于物理学的神秘。舞台剧中有这么一段饶有趣味的话：“到底是波动—粒子的二象性难一点呢，还是老婆—情人的二象性更难？”
据说薛定谔有很多情妇，也有不少私生子，身边不乏红颜知己。薛定谔的女友和薛定谔的猫一样不确定，他的婚姻爱情观和他的物理理论一样不同凡响。据说，薛定谔是个“多情种子”，他的情妇虽多，但当他每爱一个女人时，又都是真心实意。也许我们可以用量子力学的语言来作比喻：薛定谔的感情和性生活，总是处于一个包括很多本征态的复杂叠加态中。一定时期，叠加态“坍缩”到某个本征态，薛定谔便投入一个女友的怀抱。
在薛定谔众多女友中，有一位很不一般的神秘女人，正是她，成了《薛定谔的女朋友》舞台剧的女主人公。在1925年圣诞节前，薛定谔像往年一样，来到白雪皑皑的美丽的阿尔卑斯山度假，这次陪伴他的不是太太安妮，而是一位来自维也纳的神秘女友。薛定谔的这位女友神秘莫测，她不是考证者已知的薛定谔情妇中的任何一位，直到八十多年后的今天，也无人能考证出她的身份来历。
然而，就在这对野鸳鸯共度佳期的这段时期，这位神秘女郎极大地激发了薛定谔的灵感，使他令人惊异地始终维持着一种极富创造力和洞察力的状态。
情爱激发想象力
物理学家们说，薛定谔的伟大工作是在他生命中情欲极其旺盛的这段时期内作出的。薛定谔自己也不否认这点，他说，通过观察这个引人注目的女人，找到了困惑科学界波/粒二象性看似矛盾的关键。果然，之后的一年内，薛定谔接连不断地发表了六篇关于量子力学的主要论文，提出了著名的薛定谔方程。因此，在享受量子力学带给我们辉煌灿烂的科技成果的今天，我们也应该感谢这位神秘女郎的贡献。
情爱激发了薛定谔天才的想象力和灵感，使其建立了微观世界中粒子的波函数所遵循的薛定谔方程。然后，薛定谔不同意哥本哈根派对波函数的解释，设计了“薛定谔的猫”的思想实验。
用薛定谔自己的话来说，他要用这个“恶魔般的装置”，让人们闻之色变。薛定谔说：看吧，如果你们将波函数解释成粒子的几率波的话，就会导致一个既死又活的猫的荒谬结论。因此，几率波的说法是站不住脚的！
“薛定谔的猫”的确令人毛骨悚然，相关的争论一直持续到今天。连当今最伟大科学家霍金也曾经愤愤地说：“当我听说薛定谔的猫的时候，我就跑去拿枪，想一枪把猫打死！”
在宏观世界中，既死又活的猫不可能存在，但许多许多实验都已经证实了微观世界中叠加态的存在。通过薛定谔的猫，我们认识了“叠加态”，以及被测量时“叠加态”的坍缩。■
（作者系旅美科学家、美国奥斯汀大学理论物理博士、科普作家。）