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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：
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）
回答于 2019-09-11 08:43:50
关于薛定谔的猫是怎么回事，可以参考下其它的回答，我要讲的是怎么真正去理解薛定谔的猫这一非常深刻的“臆想实验”，之所以称臆想，是因为它在历史上从未执行过，但却不妨碍它丰厚的内涵和人们对它的不断阐释。
早期简单有趣的三个实验
要理解这个实验，我们先来看三个早期的量子力学实验，简单而有趣。
1、子弹实验
一把机关枪四处均匀扫射。只开1门时在后障上接收的子弹分布如P1，只开2门时在后障接收的子弹分布如P2，1、2门同时打开时，可以想见，二者互不干扰，分布应该是P1+P2。这样一个经典力学的实验无需赘言。
2、水波实验
换成水波，情况就不同了。1、2门同时打开时，从两个门出来的波会互相干扰，在吸收避上形成极大极小相间的干涉条纹。描述它的数学语言略去不讲，波的本质就是相干叠加。
3、电子实验
终于，我们制造了一把电子枪（其实就是一根用电流加热的钨丝），可以向外发射能量相同的电子。重复前面两个实验，会得到什么结果呢？
结论是和水波完全一样！
我们可以减慢电子枪的速度，让它一次只发射一个电子，在检测器可以一个一个检测到，但最终仍会出现上述图案。
电子以颗粒的形式到达，像粒子一样，这些颗粒到达的概率分布则像波的强度分布。我们当然不禁好奇电子究竟是如何运动的，为什么有时像子弹，有时又像波。于是科学家又在小孔的附近加上了照明的探测器以观测电子的运动行为。可怕的事情发生了！后障上出现了跟子弹一样的图案！当我们不看电子时，又变成了水波干涉图案！
事实上光子会影响电子的运动方式，而我们永远不知道，我们不看电子时，它们究竟做了哪些神奇的事情。
科学家发现我们不可能既观察电子如何通过两个孔，同时不扰动分布图案。于是海森堡提出了著名的不确定性原理，量子力学的全部理论都取决于不确定性原理的正确性。
量子态叠加
由于电子表现出了水波的性质，物理学家们提出了量子态叠加原理。任何一个粒子都出于许多种量子态的复合状态，一旦你去测量它，你会以确定的概率得到其中一种状态。正是由于量子态具有叠加性，电子才会表现出水波那样相互干涉的性质。
态叠加的本质是说明，量子力学中物理量是处于混沌状态的，当你不观察时，它们处于叠加状态，能同时做两件以上事情。一旦我们进行观察，就迫使它们做出选择，变得合乎常理。在量子力学里，这叫做量子（叠加态）坍缩。（见下图，测量前后）
薛定谔的猫
有了对电子波的研究和态叠加原理，我们就可以理解薛定谔的猫到底是说什么了。在一个我们未曾去观测的事件中，它是态叠加的，上图就是薛定谔方程语言描述的两种状态的叠加：猫死或猫活。
而一旦我们去观测，态就坍缩了！
这就是薛定谔的猫这个思想实验想要说明的量子力学原理，同时也是关于世界本质的认识。
回答于 2019-09-11 08:43:50
量子力学的发展必须分清物质与能量是不同的概念。
物质不能转化为能量——电磁波；因为物质是金属态氢离子聚合形成的，磁场里光速震荡的金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时伴生电磁波——能量。电磁波的传播离不开金属态氢离子“磁力矩”的共振！
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