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薛定谔的貓到底證明了什麼

寵物更新时间:2024-10-01 10:00:52

埃爾溫·薛定谔

要了解薛定谔的貓，首先來了解一下薛定谔。埃爾溫·薛定谔（Erwin Schrödinger，1887~1961），奧地利物理學家，量子力學奠基人之一。因發展了原子理論，他和狄拉克（Paul Dirac）共獲1933年諾貝爾物理學獎。

薛定谔的貓到底證明了什麼（究竟是什麼玩意）1

埃爾溫·薛定谔

薛定谔貓

“薛定谔貓”就是薛定谔提出的一個思想實驗，通俗的講“薛定谔貓”假設了這樣一種情況：将一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發生衰變，會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；如果鐳不發生衰變，貓就存活。根據量子力學理論，由于放射性的鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀态的疊加，貓就理應處于死貓和活貓的疊加狀态。這隻既死又活的貓就是所謂的“薛定谔貓”。即死有活的貓的狀态，就被稱為“薛定谔貓态”。

薛定谔的貓到底證明了什麼（究竟是什麼玩意）2

薛定谔貓示意圖

“薛定谔貓”的意義

“薛定谔貓”這個思想實驗的意義：根據量子力學理論，物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀态并存的奇特狀況，這被稱為有效的相幹疊加态。由大量微觀粒子組成的宏觀世界是否也遵循量子疊加原理？薛定谔為此在1935年提出了上述著名的“薛定谔的貓”佯謬。顯然，既死又活的貓是荒謬的。薛定谔想要借此闡述的物理問題是：宏觀世界是否也遵從适用于微觀尺度的量子疊加原理。“薛定谔貓”佯謬巧妙地把微觀放射源和宏觀的貓聯系起來，旨在否定宏觀世界存在量子疊加态。然而随着量子力學的發展，科學家已先後通過各種方案獲得了宏觀量子疊加态。

薛定谔的貓到底證明了什麼（究竟是什麼玩意）3

原子結構

宏觀量子疊加态最新實驗

美國國家标準和技術研究所的萊布弗裡特等人在最新一期《自然》雜志上稱，他們已實現擁有粒子較多而且持續時間最長的“薛定谔貓”态。實驗中，研究人員将铍離子每隔若幹微米“固定”在電磁場阱中，然後用激光使铍離子冷卻到接近絕對零度，并分三步操縱這些離子的運動。為了讓盡可能多的粒子在盡可能長的時間裡實現“薛定谔貓”态，研究人員一方面提高激光的冷卻效率，另一方面使電磁場阱盡可能多地吸收離子振動發出的熱量。最終，他們使6個铍離子在50微秒内同時順時針自旋和逆時針自旋，實現了兩種相反量子态的等量疊加糾纏，也就是“薛定谔貓”态。

薛定谔的貓到底證明了什麼（究竟是什麼玩意）4

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