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薛定谔的猫是什么意思

2023-11-13 16:44:03人气:83

薛定谔的猫思想实验大致意思是:在一个封闭的盒子里,有11只猫和一瓶毒药。装毒药的瓶子有一个锤子,锤子由电子开关控制,这个开关由放射性原子控制。只要原子衰变,开关一碰,锤子就掉下来砸碎毒瓶,猫就死了。虽然原子衰变有半衰期,但衰变时间是随机的,所以人们无法知道一种放射性元素的确切衰变时间,所以我们无法知道这种元素是否衰变,所以我们无法知道锤子是否落下,盒子里的猫是死是活。只有打开盒子,我们才能确定猫是死是活。

那么经典力学和量子力学的区别就在盒子打开的那一刻。根据经典的宏观理论,猫是死是活其实早在盒子打开之前就已经确定了,但是我们可以知道猫在盒子打开的那一刻是什么状态;哥本哈根解读认为,猫在不打开盒子的情况下,永远处于死与生的混沌叠加状态。只有在盒子打开的那一刻,猫的生死才得以确定。观察到粒子从波粒二象性叠加态坍缩为本征态,称为波函数坍缩。

所以薛定谔的猫思想实验就是观察量子力学在宏观世界的微观表现,用宏观理论解释这种不死不活的现象。从常识来看,这当然是很不合逻辑的。经过几十年的争论,直到1964年,约翰贝尔发表了一个非常重要的贝尔不等式,证明了局域化隐变量不可能存在,哥本哈根解释成为科学界广泛认可的量子力学正统理论。然而,到目前为止, -变量的非定域解释并未被推翻,争论仍在继续。

但是薛定谔的猫从宏观上看是不合逻辑的,但是在微观世界里,这只猫是不会死的,不会活的,只有观察才会改变。这就是所谓薛定谔猫征不合逻辑的问题。不知道你懂不懂。不过不了解也没关系,因为相对于经典理论和生活常识,量子力学确实有很多反常识的现象。难怪著名的量子力学大师尼尔斯玻尔曾经说过:“如果你第一次接触量子力学时不感到惊讶,那一定是你不懂。”。

现在我们来了解一下薛定谔和他的猫的来历。

埃德温薛定谔是量子力学最著名的创始人之一,也是分子生物学发展的先驱。由于他对原子理论的贡献,他与狄拉克分享了1933年的诺贝尔物理学奖。“薛定谔的猫”是薛定谔在1935年提出的著名思想实验,旨在证明量子力学在宏观条件下的不完全性,即反对量子力学主流学派与爱因斯坦共同提出的哥本哈根解释。

所谓哥本哈根解释中最重要的思想是,量子系统的量子态可以用波函数来描述,即微观世界的物质存在形式是波粒二象性,存在于波和粒子的叠加混沌状态,处于不确定状态。只有通过观察,叠加态才会坍缩成本征态,即粒子态。

爱因斯坦、薛定谔等一些物理学家拒绝接受这个理论,认为量子力学的测不准原理只是一个唯象理论,并不是事物的真理,其中必然有一个隐藏的变量,即仍然存在一个未发现的内在机制,只要找到这个内在规律,量子世界就可以被认识。爱因斯坦最著名的论断:“上帝不掷骰子”,他就是这么说的。

薛定谔试图用一个意识形态实验来解释量子理论测不准原理的荒谬,但他设计的“猫”意识形态实验却把微观世界的测不准原理变成了宏观世界的测不准原理。按照经典力学和生活常识,这样一只死的活的猫,看起来肯定是违背逻辑的。但问题是微观量子世界的粒子表述和宏观世界的完全不同。所以这个实验并没有推翻哥本哈根解释,而是引起了人们对量子世界的思考,促进了量子理论的完善。

薛定谔的猫和平行宇宙。

薛定谔的“猫思想实验”不仅未能反驳哥本哈根解释,还扩展了平行宇宙理论。这是因为在量子力学中,随机性和偶然性成为常态,世界是由不确定性和随机事件决定的,所以猫是既死又活的。但是猫不能生也不能死。他们只能把世界分成两部分,一部分是活猫世界,一部分是死猫世界。只有这样,猫才不用担心生死,也不存在生死叠加的问题。

根据这一理论,宇宙自诞生以来,每时每刻都在被分割以解决这两种状态。现在宇宙已经被划分了无数次,划分的速度还在呈指数级增长,趋于无穷大。现在我们的宇宙只是其中之一。但是人类只能生活在自己的宇宙中,所以所谓的平行宇宙永远无法被证明,只能是一个假设。

可见量子力学的理论真的很奇怪,完全颠覆了经典理论和事物具有确定性的常识。爱因斯坦“上帝不能掷骰子”的理论受到了颠覆性的挑战,因为量子力学的测不准原理让人永远不知道一个粒子的确切状态,更不用说它的未来状态,未来充满了随机性和偶然性。这似乎意味着我们的世界是“上帝在掷骰子”!

量子力学的快速发展给人类文明带来了诸多好处和质的飞跃,但仍有许多深层次的机制有待科学家去探索和理解。虽然量子力学看起来很神秘,但如果真的引出了鬼神论,或者用它来搞一些阴谋论和鬼神论,就会误入歧途,给人类文明的进步带来障碍甚至灾难。科学问题必须用科学的精神和方法去解决,这才是正确的态度。

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