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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:
薛定谔的猫思维实验过程就不详细的说了,我们只要知道在小黑盒没有打开之前,这只猫死和活着的概率几乎是相等的。那么按照不确定性原理,此时猫就应该是既死又活的叠加态,只有在打开盒子的瞬间才会被确定一种状态。在宏观世界我们的都清楚,这只猫只能处于一种状态活着或者死去。而在量子力学中,哥本哈根派认为一个量子会同时处于左旋和右旋两种状态的叠加,只有在观测的瞬间才会塌缩成一种状态。
后来爱因斯坦自己也进行了反驳,和两位年轻的物理学家提出了ERP悖论,简单来说就是现在的量子纠缠现象。当然过程也不详细说了,总之最后的结果就是量子力学根本哈根派是正确的,但爱因斯坦已经去世了,没能知道这个结果。
薛定谔的猫并非是一只真实的动物,只是一个思维实验,用来嘲讽根本哈根派对于量子力学诠释的,当然薛定谔没有想到,最后“这只猫”竟然成了量子力学的代名词。
文/杜若,图片来源网络侵删。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
薛定谔的猫,涉及到了量子力学派系之争。我们先了解一下薛定谔的猫提出的背景:
在当时的量子理论派系中,薛定谔和爱因斯坦是一派,他们坚信量子世界并不是不确定的,而是像宏观世界一样状态唯一。现有量子力学理论并非最终的真理,它只是接近真理而已,上帝不会掷骰子决定宇宙运行,量子力学还不完善。另外一派系则是波尔、海森堡等科学家,他们则认为量子力学已经完美解释了微观世界的运动规律,在量子世界,一切都是不确定的,只能够用波函数描述,而波函数的意义就是粒子运动状态的概率统计而已。当我们对量子进行观察时,量子的波函数会瞬间坍塌为本征态,从而表现为一个确定的量子态,这就是对量子力学的著名哥本哈根释义。
薛定谔虽然提出了波动方程,但他并未给出波函数的物理含义。而且可以说他是爱因斯坦的忠实粉丝,坚持量子世界不应该是不确定性。而波尔等哥本哈根派则把波函数解释为受观测影响的概率函数,这让薛定谔极其不爽。于是,他提出了一个著名的思想实验即“薛定谔的猫”来反驳波尔等人,大意就是:一只猫被放在一个封闭的盒子中,容器里面防止了一套通过放射性元素驱动的毒药释放系统。即如果元素发生衰变,就会激发开关释放毒气把猫杀死。如果未衰变,猫就会好好活着。薛定谔认为如果这样则在我们观察前我们根本不知道猫的状态,按照哥本哈根的解释,可以说毛处于即死又生的状态,而且这种状态在我们打开盒子的时候会发生瞬间坍塌,我们此时才知道猫是死是活。也就是说,我们打开盒子这个行为才是决定猫生死的关键之处!这种违反常理的行为怎么可能发生?宏观世界上猫的状态只能够是非生即死,且猫是否死亡也不是我们仅仅看一眼才能够决定的。由此薛定谔认为哥本哈根派对于量子力学的解释并不对。
而薛定谔的盟友爱因斯坦也于同一年发表了著名的EPR佯谬来讽刺量子力学的不完备性,其观点和薛定谔一样,都是认为用概率来解释量子行为,完全是胡扯。这里延伸一下,EPR佯谬就是量子纠缠的前身,薛定谔就是读了盟友爱因斯坦的大作,才给爱因斯坦EPR佯谬中所描述的量子强关联翻译为量子纠缠。可以说,爱因斯坦和薛定谔真的是为量子力学操碎了心。
当然了,现在薛定谔的猫的含义已经得到了延伸,很多人都用起描述量子力学的神奇之处。甚至有人把薛定谔的猫和平行世界联系在一起。
回答于 2019-09-11 08:43:50
想知道答案只有去揭开答案,想是没有用的
回答于 2019-09-11 08:43:50
近几年来,“薛定谔的猫”混得风生水起,早已超出了量子力学的范畴,甚至涉入爱情领域。我有一位同学,在国内一大型相亲节目中就谈到了薛定谔的猫,尽管现场有不少人听说过能够将薛定谔的猫和爱情扯上关系,不过当时没有几人能够表现出理解了薛定谔的猫。
要理解爱情薛定谔的猫,首先需要理解量子力学中薛定谔的猫。量子力学中有一个态叠加原理,一个粒子如果有两个可能的状态A和B,那么在测量之前粒子就处在状态A和状态B的叠加态中。只有测量后,粒子的状态才会坍缩到状态A或者状态B,测量结果完全是随机的,测量之前不可能知道结果。
这个态叠加让很多物理学家甚为不满意,给出过大名鼎鼎的薛定谔方程的奥地利物理学家薛定谔专门设计了一个实验去反驳这种说法。
实验中把一只猫关进了一个密封不透光的箱子,箱子里还有一个放射性原子、一台粒子探测器、一只锤子、一瓶剧毒物。如果放射性原子发生了衰变会释放出粒子,粒子探测器接收到粒子后会放出信号,然后锤子敲碎装着剧毒物的瓶子,这样猫就死了。如果原子不衰变,猫就活着。可以看到,死态和活态是猫的可能两种状态。而如果按照量子力学的态叠加原理,箱子外的人在打开箱子测量猫的状态之前,猫就是处在死态和活态的叠加态中。那是一只又死又活的猫。
薛定谔的猫的又死又活、生死不明和陷入爱情时的难以抉择或者前途不明有着很好的相似,所以能够被很多人拿来描述爱情。
近几年来,一些作品中经常会看到“平行宇宙”,平行宇宙有时候也能够和薛定谔的猫扯上关系。按照平行宇宙的解释,猫的活态和死态对应着两个彼此不同的宇宙,这次测量到猫的死态的同时,活态的猫已经分离到另一个宇宙中。不过平行宇宙到底存在不存在不可能通过实验得到检验,因为我们能够测量到的只能是我们生活的这个宇宙。或许平行宇宙只是人类的一个美好想象而已。
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