薛定谔将这只猫称为恶魔般的装置,霍金:恨不得拿枪去杀这只猫

栏目:外语 来源:中国齿轮网 时间:2019-08-09

量子力学第十期:今天和大家聊一聊在量子力学中的一只神奇的猫,著名物理学家薛定谔将这只猫称为恶魔般的装置,而英国物理学家霍金则称:当我听说薛定谔的猫时,我就跑去拿枪!想必讲到这里,大家可能已经猜出了这只如此引人讨厌的猫究竟是什么?不错,这只猫就是在量子力学乃至整个物理学中都占有重要地位的薛定谔的猫。

薛定谔将这只猫称为恶魔般的装置,霍金:恨不得拿枪去杀这只猫

首先来说薛定谔的猫并不是薛定谔偶然的突发奇想,在二十世纪三十年代,量子力学的主流学说就是以玻尔为首的哥本哈根诠释:一切的微观粒子在没有被观测之前都是不确定的,微观粒子处于一种基于概率而建立的叠加态,没有被观测的微观粒子由于是无法确定的,所以只能使用薛定谔波动方程来描述它,只有当人的观测行为介入之后,微观粒子的叠加态才会崩塌,回归到可以确定的本征态,对于哥本哈根的这种诠释,爱因斯坦表示不可理喻,因为爱因斯坦坚信:上帝是不会掷骰子的,于是爱因斯坦提出一个思想实验:ERP详谬来反驳哥本哈根诠释,这个ERP详谬也是十分著名的,因为ERP详谬牵涉了量子力学中又一个重要的量子效应:量子纠缠,以及后续震惊世界的贝尔实验,这个就不多介绍了,这篇文章重点和大家聊一聊薛定谔的猫。

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当爱因斯坦提出ERP详谬反驳哥本哈根诠释后,作为爱因斯坦同一阵营的薛定谔十分开心,薛定谔也是坚信上帝不会掷骰子的,薛定谔声称爱因斯坦的ERP详谬抓住了量子力学的小辫子,随后薛定谔也发表了一篇名为《量子力学的现状》的论文,在论文中,薛定谔对于量子力学的哥本哈根诠释极为挖苦,并且提出了一个后来震惊世界的薛定谔的猫。

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在一个密闭的箱子中放进去一只可怜的猫,这只猫的身边还有一个结构精妙的装置:一个随机衰变的原子,如果这个原子发生了衰变,接下来就会触发箱子里的毒气开关,可怜的猫就会被毒死,如果这个原子没有发生衰变,那么这只猫就会安然无恙的活下来,因为原子发生衰变是随机的,所以我们不打开箱子进行观测,那么我们就无法确定猫的死活,如果按照量子力学哥本哈根诠释去推理:如果我们不打开箱子进行观测,这只猫可能正在活蹦乱跳的嗷嗷叫,或者猫早已经被毒死,这只猫处于一种不知死活的诡异状态,我们称它是生死叠加态,更准确的来说其实猫处于一种概率学上的生与死的叠加。

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箱子里存在一只既死又活的猫?这不但从生物学的角度讲不通,从正常的逻辑上也是无法理解的,如果人类有一天能实现与猫进行沟通技术的话,那么大家一定会想问问这只猫生死叠加态到底是什么一种感受?

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相比于爱因斯坦的ERP详谬,薛定谔提出的这个薛定谔的猫则更为辛辣,因为薛定谔将量子力学哥本哈根诠释的量子效应推广到宏观世界,将微观粒子的不确定态直接应用于我们日常生活中能接触到的事物,所以诞生了这样一只奇怪的猫,虽然这只猫违背了我们的生活常识,但使用量子力学哥本哈根诠释去解释的话,的确这只生死叠加态的猫是存在,无奈,哥本哈根学派的领袖玻尔只能选择吞下这个苦果,玻尔无奈的说:的确,当我们没有进行观测的时候,那只猫是又死又活的,不过玻尔也强调了:在宏观世界中去讨论微观量子效应是没有任何实际意义的!

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其实不仅仅是这只猫,宇宙中的一切在没有被观测的事物都处于无法确定的叠加态,当我们不看月亮的时候,月亮就是不存在的,这句话虽然偏离了不确定性的本意,但月亮也是由不确定的粒子构成的,如果我们没有看月亮时,月亮就是一堆粒子按照波函数弥散在空间中,月亮的边缘将越来越模糊,不观察它,那么月亮就不是月亮,月亮只是一堆不确定粒子的叠加,所以说客观的月亮是不存在的,但当我们看月亮时,月亮又变成了一轮明月挂在夜空中,好像没有发生过任何事。

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