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薛定谔的猫到底是死了还是活了(薛定谔的猫为什么让科学家害怕)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-02-21 16:24:41作者:YD166手机阅读>>

薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔于1935年提出的一个思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界,试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题。

实验过程如下:

把一只猫放进一个封闭不透明的箱子中,箱子里面放上一个放射性原子(衰变概率为50%),一个粒子探测装置,一瓶剧毒物质,一把锤子。如果放射性物质发生衰变,粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子,然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子,这样猫就必死无疑,如果粒子不衰变,猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定的。

薛定谔的猫到底是死了还是活了,薛定谔的猫为什么让科学家害怕(1)

根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定。

薛定谔提出此思想实验的初衷并不是要证明什么,而是表达对波恩统计解释的不满,并对哥本哈根诠释进行讽刺,只不过无心插柳柳成荫......薛定谔用猫实验将微观和宏观联系在了一起,把量子行为拓展到了宏观世界,以此求证观测介入时量子的存在形式。但是,此实验成功地使问题从讨论微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了宏观世界的逻辑思维。

作为物理学四大神兽之一,薛定谔的猫的诞生备受争议,也是目前唯一幸存的一只神兽。随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。各类学者不断努力试图做出宏观下薛定谔猫的实验,却无法看到怎样去检测是否存在多重宇宙,只能证明量子力学的随机并不是决定论。

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以上是简单的介绍,如果需要进一步诠释,需要涉及量子力学的知识。这里需要引入一个概念——叠加态

(一)叠加态

量子世界区别于宏观世界的显著特点是,在量子的世界里,确定性被不确定性(概率)取代了,无论是粒子的位置、能量还是速度,都处于一种不确定的状态之中。

我们中学就已经学过『电子云』理论,它是原子结构模型发展研究到今天的产物。以氢原子为例进行简单诠释:氢原子是由原子核和核外的一个电子组成的,电子会围绕原子核高速运动。最初波尔在解释氢原子时,认为氢原子的电子存在不同的轨道。但是他发现这种理论只对氢原子有效,稍微复杂一点的原子都无法解释。后来的研究表明:电子并不存在确定的轨道,他的空间位置是随机的,于是人们画出了电子云,表示氢原子中的电子出现在各个不同位置的概率。

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在德布罗意提出物质波的概念之后,波恩通过概率说解释了物质波和波函数的含义:波函数表示量子系统中某个事件的概率。

例如:波函数

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