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薛定谔的猫

作者:大理想家

1、什么是薛定谔的猫?

薛定谔的猫是物理学家薛定谔提出的一个思想实验,是指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”。但是是不可能存在即死又活的猫,则必须在打开箱子后才知道结果。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。

2、“薛定谔的猫”背后的量子物理困局
“薛定谔的猫”的物理学背景在于,一个粒子的态在被观测前具有多种可能态,用物理的语言来讲就是多个波函数的叠加。但是在观测之后,发现这个粒子其实处于叠加的多个波函数中的某一个。这样的实验事实令人费解:为什么粒子的态可以同时处于这个态,又处于那个态?而在观测之后,又固定在一个态上面了?为什么粒子的行为取决于我是否观测它?“薛定谔的猫”这个思想实验通俗易懂,描述了微观领域中,粒子违反逻辑的行为。
3、哥本哈根诠释和“上帝不掷骰子”
以波尔为首的哥本哈根学派认为,测量的动作造成了波函数坍缩,原本的量子态服从一定的概率分布,最终坍缩成某一个可以存在的量子态。
但是爱因斯坦觉得,这种解释就像是上帝在掷骰子选数字一样,根本不靠谱。哥本哈根诠释提出来的时候,被广泛反对,这不符合客观规律。
哥本哈根诠释提出了不确定性原理。不确定原理意味着,一个东西在不在某个地方(处于某个态)是不确定的。这完全令人匪夷所思,但是又是实验事实。
观测者对于被观测物的观测行为存在扰动,换句话说,我们看这个世界,这个世界就存在。不看的话,谁也不知道这个世界是啥样。
量子世界的本质就是概率。传统观念中的严格因果关系在量子世界是不存在的,必须以一种统计性的解释来取而代之。换句话说,我们不知道一个东西在不在某个地方,只能说,这个东西有多少可能在某个地方。
 
“薛定谔的猫”这个思想实验曾经是物理学的“灾难”。它告诉物理学家,我们什么都不知道,什么东西都不是客观的,而且一个东西的存在与否都得看概率,没个准信。这几乎摧毁了物理学家们所信奉的机械唯物主义。也因此,“薛定谔的猫”成为物理学史上最著名的思想实验之一。

 
 

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