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薛定谔的貓長啥樣

寵物 更新时间:2025-01-19 16:37:48
什麼是薛定谔的貓

薛定谔的貓,是由量子力學奠基人之一的薛定谔提出的思想實驗。薛定谔為了反對玻爾等提出的量子力學哥本哈根诠釋,設計出了這個半死不活的貓來嘲諷,這個無法完成的思想實驗,把微觀的不确定擴展到宏觀的不确定,給玻爾等人帶來極大的困擾。

當時以玻爾為首的哥本哈根學派提出觀測對微觀粒子的影響,例如著名的電子雙縫實驗,當施加觀測時,波函數的疊加态會突然坍縮成一個結果,電子的波動性消失,隻會顯示出粒子性。這種波函數坍縮解釋,是薛定谔,包括愛因斯坦無法接受的,和玻爾等人展開了争論,哥本哈根學派諷刺他 “薛定谔其實不懂薛定谔方程”。

為了報一箭之仇,反擊玻爾等人的理論,薛定谔在1935年的一篇文章中提出了薛定谔的貓思想實驗,來試圖用宏觀物體狀态不确定來反諷玻爾等的解釋

薛定谔首先把宏觀世界中可愛的貓咪引入了量子這樣微觀的世界,來得到荒謬的結果,以起到強烈的諷刺意味。他是這樣在頭腦中構思的實驗:

假想把一隻貓關在一個密閉的盒子裡,裡面同時放上毒氣瓶和放射性元素,放射性元素如果衰變,就可以觸發毒氣瓶的電子開關,毒死小貓。由于反射性元素的衰變是不确定的,導緻我們在實驗期間,不确定裡面元素是否衰變,這樣放射性元素處在衰變和非衰變的疊加态,導緻裡面假想的小貓也處在生死的疊加态,從元素衰變的微觀不确定轉移到荒謬的宏觀不确定。直到打開盒子的一瞬間,疊加态才會消失,确定貓的生死。

薛定谔的貓長啥樣(薛定谔的貓是什麼)1

薛定谔的貓的意義和引申

當然,薛定谔設計的這個實驗是假想的思想實驗,為了諷刺量子力學哥本哈根解釋中的瑕疵,因為現實中貓不能是村子着死亡和活着并存這樣的荒謬結果。

雖然收到了薛定谔對哥本哈根诠釋慢慢而已的嘲諷,玻爾也對其哭笑不得,玻爾認為讨論宏觀物體的量子效應是沒有意義的,如果根據哥本哈根的理論不進行觀察,确實無法知道貓的生死,這個貓在觀察前隻能是半死不活的疊加态,除非人們打開盒子進行觀察,否則貓的生死都不是真實的。

當然薛定谔的貓是一個思想實驗,無法實際進行,更無法實驗驗證。有意思的是,這個荒謬的想法,卻莫名的走紅了,引起了量子物理之外很多人的讨論。面對這個薛定谔近似無賴的碰瓷,把微觀粒子推廣到宏觀物體的偷換概念,玻爾等隻能無奈的解釋:按我們的理論,那個貓在未打開盒子時,隻能是有死有活,在觀測的一瞬間,小貓的生死狀态才會坍縮成一個具體的生或死。

薛定谔的貓長啥樣(薛定谔的貓是什麼)2

薛定谔的貓的多世界诠釋

後期,埃弗瑞特提出了多世界诠釋,當貓在盒子裡的時候,貓咪有生死各一半的概率,當打開盒子的瞬間,貓随着微觀粒子的概率分布。當我們打開盒子進行觀測時候,裡面的貓分裂到兩個不同世界,在其中一個世界裡,元素衰變導緻有害物質釋放,貓會死去。而在另一個世界,元素沒有衰變,貓還在活着。這樣一次觀測,導緻貓咪進入到兩個平行世界,在一個世界裡,小貓悲慘的死去,在另一個世界小貓依然健康的活着。但是,這兩個世界是完全獨立的,一個世界無法感知另一個世界。這種多世界理論,當然也隻能是思想上的解釋,目前無法驗證真僞。因為這是兩個平行的世界,兩個世界無法互相感知,那麼也就是永遠無法知道到底有沒有另外一個世界的存在。

薛定谔的貓長啥樣(薛定谔的貓是什麼)3

以上的薛定谔的貓和多世界诠釋,都是典型的無法驗證的思想實驗,大家頭腦風暴一下,不用當真。

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