薛定谔的猫长啥样(薛定谔的猫是什么)
薛定谔的猫,是由量子力学奠基人之一的薛定谔提出的思想实验。薛定谔为了反对玻尔等提出的量子力学哥本哈根诠释,设计出了这个半死不活的猫来嘲讽,这个无法完成的思想实验,把微观的不确定扩展到宏观的不确定,给玻尔等人带来极大的困扰。
当时以玻尔为首的哥本哈根学派提出观测对微观粒子的影响,例如著名的电子双缝实验,当施加观测时,波函数的叠加态会突然坍缩成一个结果,电子的波动性消失,只会显示出粒子性。这种波函数坍缩解释,是薛定谔,包括爱因斯坦无法接受的,和玻尔等人展开了争论,哥本哈根学派讽刺他 “薛定谔其实不懂薛定谔方程”。
为了报一箭之仇,反击玻尔等人的理论,薛定谔在1935年的一篇文章中提出了薛定谔的猫思想实验,来试图用宏观物体状态不确定来反讽玻尔等的解释。
薛定谔首先把宏观世界中可爱的猫咪引入了量子这样微观的世界,来得到荒谬的结果,以起到强烈的讽刺意味。他是这样在头脑中构思的实验:
假想把一只猫关在一个密闭的盒子里,里面同时放上毒气瓶和放射性元素,放射性元素如果衰变,就可以触发毒气瓶的电子开关,毒死小猫。由于反射性元素的衰变是不确定的,导致我们在实验期间,不确定里面元素是否衰变,这样放射性元素处在衰变和非衰变的叠加态,导致里面假想的小猫也处在生死的叠加态,从元素衰变的微观不确定转移到荒谬的宏观不确定。直到打开盒子的一瞬间,叠加态才会消失,确定猫的生死。
薛定谔的猫的意义和引申
当然,薛定谔设计的这个实验是假想的思想实验,为了讽刺量子力学哥本哈根解释中的瑕疵,因为现实中猫不能是村子着死亡和活着并存这样的荒谬结果。
虽然收到了薛定谔对哥本哈根诠释慢慢而已的嘲讽,玻尔也对其哭笑不得,玻尔认为讨论宏观物体的量子效应是没有意义的,如果根据哥本哈根的理论,不进行观察,确实无法知道猫的生死,这个猫在观察前只能是半死不活的叠加态,除非人们打开盒子进行观察,否则猫的生死都不是真实的。
当然薛定谔的猫是一个思想实验,无法实际进行,更无法实验验证。有意思的是,这个荒谬的想法,却莫名的走红了,引起了量子物理之外很多人的讨论。面对这个薛定谔近似无赖的碰瓷,把微观粒子推广到宏观物体的偷换概念,玻尔等只能无奈的解释:按我们的理论,那个猫在未打开盒子时,只能是有死有活,在观测的一瞬间,小猫的生死状态才会坍缩成一个具体的生或死。
薛定谔的猫的多世界诠释
后期,埃弗瑞特提出了多世界诠释,当猫在盒子里的时候,猫咪有生死各一半的概率,当打开盒子的瞬间,猫随着微观粒子的概率分布。当我们打开盒子进行观测时候,里面的猫分裂到两个不同世界,在其中一个世界里,元素衰变导致有害物质释放,猫会死去。而在另一个世界,元素没有衰变,猫还在活着。这样一次观测,导致猫咪进入到两个平行世界,在一个世界里,小猫悲惨的死去,在另一个世界小猫依然健康的活着。但是,这两个世界是完全独立的,一个世界无法感知另一个世界。这种多世界理论,当然也只能是思想上的解释,目前无法验证真伪。因为这是两个平行的世界,两个世界无法互相感知,那么也就是永远无法知道到底有没有另外一个世界的存在。
以上的薛定谔的猫和多世界诠释,都是典型的无法验证的思想实验,大家头脑风暴一下,不用当真。
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