量子力学|薛定谔的猫:科学界最出名的猫,凭一猫之力解释量子力学!
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大家好 , 我是舒宜昂 。 今天我们来聊一聊薛定谔的猫 。 (文章最后有我个人对文章重点的总结 , 赶时间的话可以直接跳到最后面看总结 。 )
薛定谔的猫可谓是科学界最出名的猫了 , 因为它凭借一猫之力 , 靠着自己的生死为大家解释了让人迷惑的量子力学 。 我们先来说一说到底什么是薛定谔的猫 , 它是如何为我们解释量子力学的 。
首先 , 薛定谔这只猫并不是一只真实存在的猫 , 而是薛定谔为了解释量子力学而提出的思想实验中假设的一只猫 。 那这个薛定谔又是谁呢?(说实话 , 当初第一次看到这个名字的时候 , 我一直以为是一个姓薛的中国人 , 然而并不是 。 )
薛定谔 , 全名埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔(这个名字有点长) , 奥地利物理学家 , 也是量子力学的最重要奠基人 。 量子力学有两大表述形式 , 分别是波动力学和矩阵力学 , 而波动力学就是薛定谔建立的 。
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他还建立了薛定谔方程 , 这个方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律 , 也是波动力学的基础 。 他在量子力学上的成就相当于经典力学中的牛顿 。
他除了在量子力学上有重大贡献外 , 还发展了分子生物学 , 另外还在哲学方面有所建树 。 不过薛定谔这些成就都不是独创 , 他都是非常敏锐的发现他人创新观念来发展和构建系统 , 最终构成一套理论 。 (这是薛定谔自己说的)
薛定谔假设在一个密闭的容器里 , 有一只猫还有一个装置 , 这个装置上半部分是装有少量镭的继电器并连接了一个锤子 , 下面是一个装有氰化物的瓶子 。 只要上半部分少量的镭发生了衰变 , 就会触发继电器使锤子落下 , 砸碎装有氰化物的瓶子 , 猫吸入氰化物的蒸汽后就将死亡 。 而镭发生衰变的概率是百分之五十 , 就是说猫生存的概率也是百分之五十 。
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镭何时会发生衰变 , 也是一个未知数 , 有可能是在我们打开容器的前一秒 , 也有可能是在我们打开容器的之后 。 由于这个容器设定是密闭的 , 所以我们无法直接看到容器内的情况 , 只有在打开容器的瞬间 , 也就是我们在观察的瞬间 , 我们才可以确定猫是死是活 。
从量子力学的角度来说 , 这只猫的生存状态是共存的 , 只要我们没有去打开这个密闭的容器 , 没有去观察 , 猫既是活着的 , 又是死了的 。 只有在我们打开容器的瞬间 , 我们才会看到这只猫“真正的状态” , 在确定了一种状态的同时 , 也就表明另外一种状态崩塌了 。 (简单说 , 活和死两种状态就像是两个立着的牌子 , 在看到猫的时候 , 代表所对应状态的牌子还立着 , 而另一块牌子就被推倒了 。 )
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从我们日常的认知来说 , 某种事物或者某件事情都是需要有明确的结果 , 是怎么样就是怎么样 。 这其实是一种宏观的角度分析问题和事物 , 但是量子力学是微观世界的一门学科 , 微观世界和宏观世界是有着非常大的差别的 。
这个实验只是通过宏观角度的猫来为我们解释微观世界的叠加状态 。 习惯了宏观世界的我们 , 总是在遇到任何事物和问题的时候 , 惯性用我们目前的思维去思考 , 所以难免对微观世界的一些神奇现象抱有怀疑的态度 , 甚至觉得根本没有可能 。
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然而世界就是这么神奇 , 我们不能固步自封、坐井观天 , 我们需要拓展我们的思维 , 需要对任何事物抱有一个质疑的态度 , 再去探求真相 。 可是 , 真相真的很重要吗?其实不然 , 所谓真相 , 只不过是你自己对自己知识内存的一个整理而已 , 当有新的信息进入你的知识内存之时 , 真相就有可能随之改变 。 世间并没有真相 , 心之所向 , 即为真相 。 这一段看似矛盾 , 但又真的费解吗?
扯远了 , 绕回来 。 量子力学作为研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支 , 为我们打开了世界的另一个大门 , 为现代物理打下了基础 。 但是我们仍在探索 , 因为不像宏观世界那么直观可以理解 。 对于我们平常人来说 , 更是很少接触 , 所以也更难理解 。
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如果未来有一天 , 量子力学运用在了我们的日常生活中 , 为我们带来了便利 , 那我们也会更容易理解吧 。 现在我们也不必纠结 , 有兴趣的了解一下就可以了 。 对于基础知识 , 宏观的内容就已经够我们用了 。
个人觉得是重点的总结:
1. 薛定谔的猫并不是一只真实存在的猫 , 只是薛定谔为了解释量子力学而提出的思想实验中假设的一只猫 。
2. 薛定谔 , 全名埃尔温·薛定谔 , 奥地利物理学家 , 也是量子力学的最重要奠基人 。 量子力学有两大表述形式 , 分别是波动力学和矩阵力学 , 而波动力学就是薛定谔建立的 。 他还建立了薛定谔方程 , 这个方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律 , 也是波动力学的基础 。 他在量子力学上的成就相当于经典力学中的牛顿 。 他除了在量子力学上有重大贡献外 , 还发展了分子生物学 , 另外还在哲学方面有所建树 。
3. 薛定谔的猫是说在一个密闭容器里 , 有一只猫和一个装置 , 而这个装置有一半的几率会让猫死亡 , 并且触发的时间还是未知的 。 因为我们是看不到密闭容器里面 , 所以只有在我们打开容器的瞬间才能看到猫的生死状态 , 不然猫就是生死两种状态同时存在的 。
4. 我们无法理解微观世界的奇妙现象 , 是因为我们一直都是以宏观的角度 , 看待任何事物都是一种惯性思维 。 但这不对 , 我们需要扩展我们的思维 , 在对事物保持质疑的情况下 , 去探求真相 。
5. 世间并没有真相 , 心之所向 , 即为真相 。
6. 对于量子力学有兴趣的人了解就好 , 平常人基本上不会用到 , 所以不必纠结 。
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