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簡單解釋薛定谔的貓

寵物 更新时间:2024-08-08 06:11:27

簡單解釋薛定谔的貓(佯謬的五種解釋)1

“薛定谔的貓”是量子力學最著名的思想實驗,也可能是已知宇宙中最著名的思想實驗,甚至是所有宇宙中最著名的思想實驗,如果多重宇宙解釋成立的話。

薛定谔和愛因斯坦都是因果論的死忠,因此對哥本哈根诠釋關于電子沒人觀測時處于疊加态,有人觀測則波函數轟然坍縮,從而随機選擇一個确定的狀态存在的解釋非常不滿,愛因斯坦提出了EPR佯謬,薛定谔則配合設計了這個曆史上最著名的思想實驗來批駁哥本哈根诠釋。薛定谔的這隻量子寵物很不幸,它和一個毒氣瓶、一個放射性粒子一起,被放進一個密閉的盒子裡,任何時刻粒子衰變與不衰變的可能性都是50%。粒子衰變,則通過一個裝置打破毒氣瓶,貓便一命嗚呼;粒子未衰變,則貓仍然活得莺歌燕舞。粒子何時衰變完全是随機的,問題的關鍵是,在盒子沒有打開之前,我們怎麼知道貓是活的還是死的呢?我們隻能說貓處于一種既死又活的疊加态。薛定谔的貓成功地把微觀世界(粒子)的不确定性轉移到了宏觀世界(貓),可謂用心險惡,殺機重重。此後幾十年的時間裡,這隻貓吸引了無數物理學家的視線,對它究竟是死是活的诠釋産生了各種稀奇古怪的量子理論,下面介紹其中主要的五種,希望有一款能合您的口味。

1、哥本哈根诠釋。貓在盒子裡處于薛定谔波函數的概率幅中,呈現出既死又活的疊加狀态,當我們看它一眼,波函數便轟然坍縮,貓随機選擇死或者活的确定狀态存在。也就是說,我們的觀測決定了貓的生死,後來發展到人的意識可以決定宇宙狀态的人擇原理,有些唯心的味道了。

2、多重宇宙論。貓在盒子裡處于薛定谔波函數的概率幅中,呈現出既死又活的疊加狀态,當我們看它一眼,波函數并沒有坍縮,而是把我們包括整個宇宙都加入到疊加狀态中!即活貓 宇宙和死貓 宇宙的狀态,換句話說,就是我們看它一眼,宇宙和我們就都分裂成了兩個,一個宇宙中的我們看到的是活貓,另一個宇宙中的我們看到的是死貓,兩個宇宙互相平行,各不相幹。自宇宙誕生以來,已經經曆了無窮多次分裂,所以我們的身邊存在着無窮多個平行宇宙。

3、多重曆史論。和多重宇宙論有些相似卻又不同,多重曆史論認為宇宙隻有一個,但宇宙發展的曆史卻是無窮的,包含所有可能的發展路徑。在薛定谔的貓裡,宇宙包含貓活和貓死的所有曆史,比如貓活 薛定谔吃了早餐,或者貓活 薛定谔沒吃早餐,以及貓死 薛定谔吃了早餐或貓死 薛定谔沒吃早餐等狀态,我們還可以加上打雷、下雨等各種因素,無窮無盡。但當我們去觀察時,除貓的死活特征外,所有與此不相幹的曆史比如薛定谔吃沒吃早餐、天上打雷下雨沒有,就都互相抵消退相幹了,貓的死活成為确定态,如果貓活,貓死的曆史就沒有發生,反之亦然。宇宙是一個多重曆史的疊加,當我們關注了某一宏觀特征時,宇宙的其它曆史就退相幹使宇宙呈現某種确定性。

4、隐變量理論。薛定谔的貓之所以處于不能确定死活的疊加态,隻是因為我們沒有完全掌握所有的參數,一些隐含的變量影響着實驗結果。就像擲骰子,我們之所以不能想一就一,想二就二,是因為我們不能完全掌握骰子的重心、力道、空氣阻力等所有參數。如果我們掌握了擲骰子的一切參數,我們當然可以每次都擲出自己希望的點數來。盒子裡的貓是死是活一直是确定的,隻是我們無法掌握那些隐變量,所以不知道而已。就像你向女神表白,你自己認為她處于答應和不答應的疊加态中,實際在她心裡,隐變量早就幫她做了決定。

5、系綜诠釋。這個解釋認為量子論隻有統計學上的意義,無法對單個系統作出任何預測。我們說貓是死或者活的時候,并不能預測特定一隻貓處于死或者活的狀态,而隻能預測大量的貓在這種情況下死或者活的概率各為50%。就像擲硬币,你可以和别人打賭,讓他擲1000次硬币,你打賭他會有450到550次是正面朝上,而他賭450次以下或者550次以上,雖然看起來他的範圍要比你寬得多,但你幾乎可以穩赢不輸。但他要是隻投一次硬币,不管你押正面朝上還是朝下,你都無法保證一定能赢錢了。

還有一些更奇葩的解釋,比如當我們對貓進行觀測後,宇宙并沒有分裂,而是我們的意識分裂了,這種解釋稱為多精神解釋,差不多就相當于精神分裂了吧。

由于并不存在對這些理論的準确描述,也就是說這五個解釋仍處于概率幅中,波函數并沒有坍縮使其呈現某種确定狀态,以上解釋不一定準确地表達了理論本意,請讀者朋友們謹慎理解。

附:

1997年馬裡蘭大學量子力學問卷調查:哥本哈根解釋13票,多重宇宙論8票,隐變量理論4票,多重曆史論(退相幹曆史)4票,還沒想好18票;

1999年劍橋牛頓研究所的調查:哥本哈根诠釋4票,隐變量理論2票,多重宇宙 多重曆史30票,還沒想好50多票。

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