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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:
薛定谔的猫下一步就是要揭露出这个界限。
按照这个节凑,才是量子芯片、量子通信等新技术,走向广泛应用之时。
看来,这只猫,还将折腾我们很久呢。
我是猫先生,感谢阅读。
回答于 2019-09-11 08:43:50
今天我们就来彻底的了解一下到底什么是薛定谔的猫。对于这个名词它会经常性的被提及,知名度很高,被称为物理学上的四大神兽之一,其余三种分别为芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖,这三种有时间再分别介绍,今天主要来说薛定谔的猫。
薛定谔何许人也?
他是奥地利著名的物理学家,和爱因斯坦是至交好友,他们曾经在一个阵营共同“对抗”以波尔为首的量子力学哥本哈根派。而薛定谔的猫并非是这位物理学家养的猫,而是一个著名的思维实验,主要是用来抨击嘲讽哥本哈根派对量子力学的诠释。
提出的历史背景
二十世纪物理学的两大支柱分别是相对论和量子力学,爱因斯坦凭借一己之力提出相对论,并且对于量子力学的发展有着奠基作用。爱因斯坦唯一的诺贝尔奖就是因为在1905年提出的光电效应,而在1921年获得了诺贝尔奖。这个奖项本该是赋予给相对论的,当当时相对论有点过于打破常规,诺贝尔奖委员会也不太打保票,万一以后错了岂不是打脸了。最后只能取这个折中的办法,把诺奖颁给了他其它的成就。
量子力学初期发展还在正轨,但是随着哥本哈根派的加入,一切都显得匪夷所思起来。爱因斯坦对于他们提出的不确定性原理也抱有怀疑态度,因此也展开了多次的论战,但一直都没有结果。薛定谔是支持爱因斯坦的一方,最后提出了这个思维实验用来嘲讽“不确定性原理”。
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
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