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怎么理解薛定谔的猫?
量子力学,量子,哥本哈根怎么理解薛定谔的猫?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
在薛定谔的猫思想实验中,如果将一只猫放入一个密封的盒子里,并放入一些放8射性物质,那么如果放射性物质一旦发生衰变就会释放毒气将猫毒死,如果放射性物质未衰变猫就会活着,也就是说当我们打开盒子才会知道猫的生死。而量子力学则认为,猫是即死的又是活的,处于生死叠加态,只有我们在观测的时候才会从一种状态坍塌成另一种状态。
薛定谔认为猫要么是死的要么是活的,怎么可能存在生死两种状态呢?所以薛定谔便通过这种宏观现象实验来反对波尔的哥本哈根诠释。并相信上帝不会掷骰子!
然而在微观世界中,粒子确实处于叠加状态,我们知道微观粒子具有波粒二象性,也就是波动性和粒子性,如果当我们在观测后,它就会从波动性坍缩成为粒子。
不过薛定谔的猫虽然是嘲讽波尔,但却推动了量子力学的发展!
回答于 2019-09-11 08:43:50
薛定谔的话,是一个思想上的实验,刚提出是本意是想讽刺微观世界的哥本哈根诠释,于是用宏观物体(猫)举例子,来表明哥本哈根诠释的“错误”!
简单算下薛定谔的猫。把猫放到一个箱子里,里面有一个装有毒气的瓶子,瓶子打开的开关被一个放射性元素控制,而放射性元素的衰变可以触动开关!
由于量子系统具有叠加态,理论上放射性物质衰变的几率是50%,也就是说在打开箱子之前,放射性元素处于衰变和没有衰变的叠加态!当打开箱子的那一刻,叠加态变成本征态。
也就是说,猫处于“既是死又是活”的状态,记住,不是“死的或者活的”!这样的结果让人抓狂!现实世界不可能出现既是死的又是活的猫!
虽然薛定谔的猫只是一个思想实验,但科学家试图去解释它!平行世界(平行宇宙)概念被很多人用来解释量子世界诡异的叠加态!
平行世界认为,在我们打开箱子之前,同时存在两个世界,两个世界分别有死的猫和活的猫,当我们打开箱子的一瞬间,其中一个世界呈现在我们面前,另一个世界仍然存在,但无论如何我们看不到,只能看到一个世界!
不过平行世界的概念目前只是一种假想,也很难在现实性中加以证实!
回答于 2019-09-11 08:43:50
“薛定谔的猫”是薛定谔提出的一种假设实验,这个实验的目的是对量子叠加态的质疑,进而抨击量子力学。要理解“薛定谔的猫”,先要理解以下几个概念:
什么是量子,什么是量子力学,什么是量子叠加?
量子一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”,它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。
什么意思?打个比方,假如把我们人类全体比作一个物理量,那么这个物理量的最小单元就是“一个人”,不可能有半个人,那么“一个人”就是我们人类这个物理量的量子,而我们人类这个物理量就是可量子化的。再比如,把钱比作一个物理量,钱的最小单元是“1分”没有半分钱,所以“1分”就是钱这个物理量的量子,钱这个物理量也是可量子化的。只要一个物理量存在最小的不可分割的单位,这个物理量就是可量子化的,而这个最小的单位就是量子。
量子包括哪些东西呢?根据作用力的不同,粒子分为强子、轻子和传播子三大类。
1、强子就是是所有参与强力作用的粒子的总称。它们由夸克组成,已发现的夸克有五种,它们是:上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克和底夸克.理论预言还有第六种夸克存在,已命名为顶夸克,但目前尚未发现。现有粒子中绝大部分是强子,质子、中子、π介子等都属于强子.轻子就是只参与弱力、电磁力和引力作用,而不参与强相互作用的粒子的总称;
2、轻子共有六种,包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子.电子、μ子和τ子是带电的,所有的中微子都不带电;τ子是1975年发现的重要粒子,不参与强作用,属于轻子,但是它的质量很重,是电子的3600倍,质子的1.8倍,因此又叫重轻子;
3、传播子也属于基本粒子.传递强作用的胶子共有8种,1979年在三喷注现象中被间接发现,它们可以组成胶子球,但至今尚未被直接观测到.传递弱作用的W+,W-和Z0.中间玻色子是1983年发现的,非常重,是质子的80-90倍。(没看懂可以略过)
那什么又是量子力学呢?
量子力学是在牛顿力学不能解释某些现象的时候发展起来的,牛顿力学主要阐述了宏观物体的运动规律,而量子力学就是在解释微观物质的运动——研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。
但量子力学仍然是一种不完备的理论学科,仍然存在争议。爱因斯坦和薛定谔反对量子力学的主要代表。争议的很重要的焦点就是量子叠加态。
什么是量子叠加态呢?
简单来说,就是一种量子可以同时处于不同的状态。比如说,前面4有个门,量子可以同时从这个4个门中通过,是不是不可思议。更不可思议的是,如果我偷偷的去看下,它究竟是从哪个门通过的,你会神奇的发现,他只能通过其中的1个门,这就是观察带来的量子坍缩,即从叠加态到单一态。
薛定谔为了否地量子叠加态,就提出了著名的“薛定谔的猫”假说。是这样描述的:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在50%几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
很显然是不存在一只既死又活的猫的!很多量子力学的支持者也对这一假设实验给出了自己的答案,最著名的是埃弗雷特提出的平行宇宙理论(安利一部电影《彗星来的那一夜》,讲述的就是来自平行宇宙中自己的故事),认为这个世界存在多重的宇宙,这只猫在这个宇宙是死的,在另一个宇宙却是活的。这种解释却也不尽人意,量子力学需要更多后来者的努力,探究真正的本质。
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