薛定諤如此描述這實驗:[5][6]
實驗者甚至可以設置出相當荒謬的案例来。把一只猫關在一個封闭的鐵容器裏面,並且裝置以下仪器(注意必須確保這儀器不被容器中的貓直接干擾):在一台蓋格計數器內置入極少量放射性物質,在一小時內,這个放射性物質至少有一個原子衰變的機率為50%,它沒有任何原子衰變的機率也同樣為50%;假若衰變事件發生了,則蓋革计数管會放電,通過繼電器啟動一個榔頭,榔头会打破裝有氰化氫的燒瓶。經過一小時以後,假若沒有發生衰變事件,則貓仍舊存活;否則发生衰变,這套機構被觸發,氰化氫揮發,導致貓随即死亡。用以描述整個事件的波函數竟然表達出了活貓與死貓各半糾合在一起的狀態。
類似這典型案例的眾多案例裏,原本只局限於原子領域的不明確性被以一種巧妙的機制變為宏觀不明確性,只有通過打開這個箱子來直接觀察才能解除这样的不明確性。它使得我們難以如此天真地接受採用這種籠統的模型來正確代表實體的量子特性。就其本身的意義而言,它不會蘊含任何不清楚或矛盾的涵義。但是,在一張搖晃或失焦的圖片與雲堆霧層的快照之間,實則有很大的不同之處。
——埃尔温·薛定谔,Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)
薛定諤的著名思想實驗提出一個很尖銳的问题:这系统从什么时候开始不再处于两种不同量子态共同組成的叠加態,轉而塌縮为其中的一种?更技術性地說,由於薛定諤方程式的線性性質,它不能促使這疊加態塌縮,它只能展示這疊加態隨著時間演進而演化的可能結果。一個量子系統甚麼時候開始不再是幾個量子態的線性組合(儘管這幾個量子態中的每一個量子態都像是不同的經典狀態,量子系統不能同時顯現為幾個經典狀態,只能顯現為其中一個經典狀態),轉而開始擁有唯一的經典描述?這就是這思想實驗令人揣測之處。假若貓仍舊存活著,牠一直只記得牠存活著。但是,符合標準量子力學的詮釋竟然要求,像貓、日記一類的宏觀物體不必永久具有唯一的經典描述。這思想實驗描繪出一幅表觀的弔詭。直覺而言,觀察者不能處於疊加的狀態;可是,從這思想實驗來思考,似乎貓可以處於疊加的狀態。是否貓也必須成為觀察者,或者,貓的存在於單獨、良好定義的經典狀態這案例,必需要求另外有一位外來觀察者存在?
愛因斯坦覺得每一種選項都很荒謬,他特別覺得這思想實驗極具凸顯出這些論題的能力。1950年,在一封寄給薛定諤的信件裏,他闡述:
只要一個人抱著誠實的科學態度,他就無法逃避實體這假設,除了勞厄以外,在當今物理學者中,只有你看到了這重點。大多數學者不了解他們對於實體所玩弄的是甚麼危險遊戲,他們以為實驗建立的結果與實體無關。可是,他們的詮釋已被你的放射性物質+放大器+火藥+貓這盒子系統精緻地反駁。這系統的波函數既表現出生氣蓬勃的貓,又表現出血肉模糊的貓。沒有任何學者會真正質疑貓的存在或缺席與觀察這動作無關。[7]
勞厄指的是物理學者馬克斯·馮·勞厄。注意到在薛定諤的思想實驗裏,並沒有提到火藥。他是使用蓋革計數器為放大器,使用氰化氫來代替火藥。在愛因斯坦15年前給出的原本建議裏,提到了火藥。顯然地,愛因斯坦依舊牢記舊理論的驚奇威力。