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薛定谔的貓是什麼意思

知識 更新时间:2025-02-09 04:09:48

  在宏觀世界,根據我們的日常生活經驗,一個物體在一個确定的時間,一定處于一個确定的位置。例如在白天的某一刻,你是在公司裡工作,在晚上的某個時間,你是在家裡休息,宏觀世界的物質狀态是确定的。

  而在微觀世界裡,情況卻有所不同。例如一個氫原子外部有一個電子,按照經典物理的理解,電子會圍着原子核做軌道運動,就像行星圍繞着太陽一樣,然而事實卻是電子的軌迹和方向并不确定,我們甚至不知道電子在原子核外的确切位置。

  電子在在核外的位置通常用電子雲來表示,我們描述電子的位置時,隻能夠說電子某一刻在某一位置的幾率是多大,不能确切的說電子在某一位置,電子有幾率在所有的位置出現,隻是出現在不同位置的幾率大小不同罷了。因此,在某一确定的時刻,我們可以說電子同時出現在所有的位置,如果每一個位置對應一個狀态,那麼電子同時處在不同位置組合狀态, 叫做‘疊加态’,這是微觀世界的奇妙特點。

  哥本哈根學派認為一個量子系統,在被外界觀測或幹擾之後,會由疊加态坍縮為某一種可能的确定狀态,如果不被幹擾,系統會一直處于疊加狀态。薛定谔為了反駁這一觀點,提出了薛定谔的貓這個思想實驗。

  在實驗中,一個密閉的箱子裡有一粒放射性粒子,粒子的衰變與否是随機的,根據哥本哈根學派的解釋,在不被觀測的情況下,粒子是處于即衰變又沒有衰變的疊加态的。在箱子裡放入一隻貓和一件裝置,用粒子作為開關,通過這件特殊的裝置來控制毒氣的釋放,如果粒子衰變了,會觸發開關,釋放毒氣,殺死箱子裡的貓,如果粒子沒有衰變,則不會觸發開關,不會釋放毒氣,貓也不會被殺死。在箱子密閉,沒有被外界觀測和幹擾的情況下,粒子是處于疊加态的,既衰變又沒有衰變,因此,開關既被觸發又沒有被觸發,毒氣既釋放有沒有被釋放,而貓,就處于既死了又活着的狀态。

  薛定谔通過這個巧妙的設計,強行把微觀世界與宏觀世界聯系到了一塊,從而得出了一個看起來十分荒謬的結果。出于實用主義考慮,長久以來,物理學家們還是采用了哥本哈根學派的理論。哥本哈根學派認為,在打開箱子的一瞬間,貓的疊加态坍縮,變為确定态,貓要麼死了,要麼活着,二者是随機的。然而這種解釋存在一個很大的問題:沒有一個公式可以描述這種坍縮,它違反了薛定谔方程。

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