薛定谔的貓到底是怎麼回事?薛定谔的貓,相信很多人都聽說過這個思想實驗之所以叫“思想實驗”,就是因為現實中根本無法做這種實驗,隻要靠我們的想象,現在小編就來說說關于薛定谔的貓到底是怎麼回事?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!
薛定谔的貓,相信很多人都聽說過這個思想實驗。之所以叫“思想實驗”,就是因為現實中根本無法做這種實驗,隻要靠我們的想象。
薛定谔提出這個實驗的目的很簡單,就是為了質疑諷刺以波爾為首的“哥本哈根學派”關于量子力學的不确定性。薛定谔的貓這個思想實驗是基于雙縫幹涉實驗的詭異現象提出來的。
下面先簡單說說電子雙縫幹涉實驗。
一個電子發射儀器,一個擋闆上用兩條狹縫,擋闆後面是接收電子的屏幕。我們通常認為電子是一種粒子,正常情況下當科學家朝着擋闆一個一個發射電子時,屏幕上呈現的應該是兩條條紋才對。
但是結果并非如此。科學家們發現屏幕上呈現的是多條幹涉條紋,很明顯,電子也具有波的特性,說白了,一個電子可以同時穿過兩條狹縫,然後自己與自己發生幹涉,産生幹涉條紋。
而當科學家想觀察一個電子到底是如何同時穿過兩條狹縫時,電子好像能讀懂科學家們的心思一下,“乖乖”地表現出粒子的性質,不再自己與自己發生幹涉,而是一個一個通過兩條狹縫,最終屏幕上呈現兩條條紋。
電子雙縫幹涉實驗的結果讓科學家很苦惱,也出現了多種觀點試圖诠釋這種詭異的現象。
最著名的當屬“哥本哈根學派”的不确定性原理,該原理表明,電子等微觀粒子的行為是不确定的,這種不确定性是微觀粒子的内在秉性。微觀粒子的位置和速度都是不确定的,我們隻能用概率去描述微觀粒子可能所在的位置,它們可以同時出現在兩個不同的地方。
微觀粒子的狀态隻能用波函數進行概率描述,當我們試圖觀測微觀粒子時,就會發生“坍縮”,粒子的狀态也就随之确定下來了。
總之,不确定性,是微觀世界的内在屬性。
薛定谔愛因斯坦等人極力反對“哥本哈根學派”關于微觀世界的不确定性原理,他們認為世界是可觀測,可描述的,而不是不确定的。
為了質疑不确定性,薛定谔就提出了“薛定谔的貓”這個思想實驗。
實驗其實也很簡單。一個密閉的箱子,箱子裡有毒氣瓶,放射性物質,開關,還有一隻貓放射性物質具有半衰期,通過衰變來控制開關,而開關控制着毒氣瓶。
我們都知道,放射性物質的衰變與否是不确定的,可能衰變也可能不衰變,也可以說處于“衰變與不衰變”的疊加态。由于放射性物質的衰變與否控制着開關,所以開關就處于“開與關”的疊加态。
那麼,毒氣瓶就處于“打開與不打開”的疊加态,于是貓就處于“生與死”的疊加态。
當我們想知道貓到底處于一個什麼樣的狀态時,就需要打開箱子,然後看到的并不是“既死又活”的貓,而會看到“要麼活要麼死”的貓。
但按照量子力學的不确定性诠釋,貓的确應該處于“既死又活”的狀态,而這顯然是不可能出現的。
薛定谔把整個荒唐的結果講給波爾等人聽, 讓他們給予解釋。
目前還沒有完美地解釋。波爾等“各奔哈哥學派”給出了自己的觀點,他們認為貓的狀态當然是确定的,但這并不意味着量子世界也是确定的,貓的狀态早在人們打開想起前就已經确定下來了,人們打開箱子隻是看一下到底是什麼狀态。
波爾表示,觀測并不隻是人類的行為,在箱子裡的貓同樣會進行“觀測”,進而讓放射性元素的“疊加态”變成“本征态”(确定狀态),這并沒有改變微觀世界的不确定性。
但這種解釋顯然并不能讓薛定谔和愛因斯坦信服。
之後又出現了平行宇宙理論,多維空間理論,隐變量理論,甚至還有意識局定論等多種解釋,但都無法讓人完全信服。
最後,“貝爾不等式”給出了“終極裁決”:我們的世界真的是不确定的,具有非定域性(不實在的),上帝真的會擲骰子。
而量子世界的不确定性也成為了現代物理學的主流認知,愛因斯坦真的錯了!當然,也有可能量子世界的背後真的隐藏着更加深奧的隐變量,等着人們去發現!
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