您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识
什么是“薛定谔的猫”?你如何理解?
量子力学,量子,哥本哈根什么是“薛定谔的猫”?你如何理解?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
科学界一直流传着两大神兽:薛定谔的猫和巴甫洛夫的狗。作为最知名的喵星人,今天包大人就来科普一下什么是薛定谔的猫。
薛定谔的猫最开始被提出来,并不是用来解释量子力学的,而是用来质疑量子力学的可笑的。最原始的版本是薛大帅哥不接受波尔,海森堡等人提出来的关于量子力学的哥本哈根解释(即量子力学本质上是不确定的,是一种概率论),所以他提出了一个这样的思想实验:一只猫被封在一个毒气室里,毒气室里的毒气瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,而电子开关由放射性原子控制,这个原子的半衰期是一个小时。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒气瓶,毒气瓶释放毒气,猫就被毒死了。问题来了,在一个小时之内,这个猫到底是活的呢还是死的呢?
薛定谔的猫的关键之处在于原子的衰变是随机事件,我们能知道的只是半衰期——衰变总数一半原子所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一个小时,那么一个小时之后,该元素就少了一半,再隔一小时,就少了剩下的一半。我们却无法知道,原子在什么时候衰变,是十分钟的时候,还是半个小时的时候,这个是完全的随机事件。
可是根据我们在日常生活中的经验,一只猫生或者死,这是它确定的两种状态。可是在薛定谔构造的这个思想实验里,薛定谔之猫是处于一种既生又死的不确定状态—因为只有我们打开毒气室的大门才知道这只猫确定的生死。
这个思想实验听上去其实还是有点不够直接,其实我更喜欢我自己构造的薛定谔的猫2.0版本:包大人的猫。这个场景跟薛定谔的猫是一致的,唯一的差别在于我们把开门的把手和毒气瓶上的锤子也连接起来--一旦转动把手开门,锤子就会锤碎毒气瓶,猫就会被毒死了。引入这个设定让我们更清楚的了解一件事情:观察不仅仅是得出猫是生是死的结论,观察直接决定了猫的生死。
以上。
回答于 2019-09-11 08:43:50
看我名字就知道了,这个问题我不回答就说不过去了。薛定谔的猫是量子力学领域中薛定谔所提出的一个思想实验。实验是这样的:在一个密闭的空间中有一只猫和一盒放射性物质,放射性物质连接着电锤,锤子底下放的是有毒的药瓶。这个时候有50%的概率放射性物质会衰变释放α粒子,然后激活电锤使得电锤砸中有毒的瓶子,瓶子里释放的有毒气体就会将这只猫毒死,有50%的概率放射性物质不会衰败,猫不会被毒死。也就是说这只猫有50%的概率生,有50%的概率是死,在经典力学中这只猫的生死状况是已经确定的,只是我们不知道而已。而在量子力学领域中,这只猫的生死的客观事实是不确定的,是处于一种生死的叠加状态,除非进行观测,要不然猫的生死的客观事实都是不确定的,这就是薛定谔的猫的主要意思。但是很多人往往误解了其中的含义。
第一:薛定谔的猫是宏观世界的,而量子力学所描述的领域是微观世界,这种量子态叠加态的现象只存在于微观世界中,宏观世界并不存在,用宏观世界中的猫来做比喻只是为了让人更好的理解,并且量子力学也没有支持唯心主义,就算是在微观世界中也遵循客观的科学规律。
第二:薛定谔的猫刚开始被提出来其实并不是为了解释量子力学,而是薛定谔用来讽刺量子力学的,臆想挫败量子力学的一个思想实验,但最后却发展成了量子力学的一个经典实验,这只黑色的猫不仅是一种嘲讽,更是对当时社会环境的一种影射。
回答于 2019-09-11 08:43:50
薛定谔的猫,是基于量子领域物质运动规律与经典物理学领域物质运动规律,在因果关系上不一致的情况下,而设定的一个思想实验,意图说明宏观状态下是否也会存在量子的叠加状态。
量子力学是在19世纪末期20世纪初期,当经典物理学在描述微观粒子运动规律越来越力不从心的大背景下,由普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、泡利等一大批物理学家共同创立的,主要是应用波函数的任意线性叠加,来表述一个体系的可能存在状态。
但在量子力学的发展过程中,与经典力学的因果律在宏观上的界限并不明显,而越过这个界限,量子和经典物理学领域,对于物质的运动规律是截然不同的,经典物理学可以按照运动方程预测未来变化,而量子力学对决定物质运动规律的物理量不能进行准确预测,只是一个运动的概率,同时把研究对象及所处环境看作一个整体,不允许把世界看成由彼此分离的、独立的部分组成,认为认为观测会打破这种整体性。
因此,量子力学领域中以波尔、海森堡为代表的哥本哈根派,提出了量子跃迁语言和不确定性原理,即宏观状态下测不准原理。薛定谔为了质疑哥本哈根派微观状态下的状态叠加关系,设想出了“薛定谔的猫”这个思想实验。
实验内容很简单,就是在一个封闭的盒子里,有一只活猫、一瓶毒液和能够触发打碎药瓶机关的放射性物质。当放射性物质发生衰变时(有发生概率),药瓶被锤子打破,毒液被释放,猫将被毒死。按照宏观的理解,猫可能死了也可能还活着。但根据量子力学,存在着猫一半被毒死一半活着的中间叠加状态,猫既不死也不活,一直到进行观察,才能看到猫的真正状态。
这个实验说白了就是,对于不可观测的事物,它的状态也是未知的一种思想假设,实质上是质疑微观世界物质运动叠加态存在的基础问题。从目前来看,我们还不能准确弄清量子世界的运动规律,以及与宏观世界的界限和联系,“薛定谔的猫”势必还会一直给我们如此烧脑的体验。
(图片来自网络,侵删)
上一篇:有人说“人,越没钱,越容易被生活逼上绝路”对此你怎么看?
下一篇:返回列表
相关链接 |
||
网友回复(共有 0 条回复) |