當(dāng)量子力學(xué)被首次提出，作為理解原子尺度世界的理論的時(shí)候，其中有一個(gè)核心概念極為激進(jìn)、大膽又反直覺，那就是“量子躍遷”。

上世紀(jì) 20 年代中期，物理學(xué)家尼爾斯·玻爾、維爾納·海森堡和同事們建立了量子理論，而量子躍遷的瞬時(shí)性正是其中的核心支柱，如今這套理論統(tǒng)稱為哥本哈根詮釋。

玻爾在早些時(shí)候就提出，原子中電子的能級(jí)，即能量狀態(tài)是量子化的，也就是說(shuō)，電子只能使用某些能級(jí)，而所有中間能級(jí)都被禁止。

他假設(shè)，電子通過(guò)吸收或者釋放光量子顆粒光子，改變自己的能量，因?yàn)楣庾泳哂心芰�，與允許存在的電子態(tài)之間的能隙相匹配。這就解釋了為什么原子和分子能夠吸收或釋放特定波長(zhǎng)的光，比如許多含銅鹽是藍(lán)色的，而鈉燈則發(fā)出黃色的光。

另一位量子力學(xué)的奠基人，奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤則討厭這個(gè)觀點(diǎn)。他所設(shè)計(jì)的理論，最初看來(lái)似乎要替代海森堡對(duì)離散的量子態(tài)以及瞬時(shí)的量子躍遷提出的數(shù)學(xué)理論解釋。

在薛定諤的理論中，他用名為波函數(shù)的波狀實(shí)體來(lái)表示量子粒子，它們的變化是平緩的，隨著時(shí)間發(fā)生連續(xù)變化，好比廣闊海面上平緩的波浪一般。

薛定諤認(rèn)為，真實(shí)世界中的事物不會(huì)不花一點(diǎn)兒時(shí)間就突然大變樣，不連續(xù)的“量子躍遷”只是腦海中的一個(gè)幻想。在1952年發(fā)表的一篇題為“是否存在量子躍遷”的文章中，薛定諤堅(jiān)定地回答：“不存在。”他還用“量子混球”來(lái)稱呼同行，明顯表達(dá)了自己的不滿。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在一個(gè)盒子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。之后，有50％的概率放射性物質(zhì)將會(huì)衰變并釋放出毒氣殺死這只貓，同時(shí)有50％的概率放射性物質(zhì)不會(huì)衰變而貓將活下來(lái)。

根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)，在盒子里必將發(fā)生這兩個(gè)結(jié)果之一，而外部觀測(cè)者只有打開盒子才能知道里面的結(jié)果。在量子的世界里，當(dāng)盒子處于關(guān)閉狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)則一直保持不確定性的波態(tài)，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開后，外部觀測(cè)者觀測(cè)時(shí)，物質(zhì)以粒子形式表現(xiàn)后才能確定。

思想實(shí)驗(yàn)的核心是被稱為量子疊加態(tài)的特性，其中粒子（如原子，或電子，或光子）可以同時(shí)具有多個(gè)能級(jí)——直到你觀察到它，它的狀態(tài)才會(huì)坍縮成確定的點(diǎn)。一旦被觀察到，它在能級(jí)之間突然地、隨機(jī)式地跳躍就被稱為量子躍遷。