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什么是薛定谔的猫？ 薛定谔的猫是什么意思


什么是薛定谔的猫？ 薛定谔的猫是什么意思

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薛定谔的猫是什么意思？(薛定谔的猫是什么？)
薛定谔的猫是我们大多数人可能都听说过的东西 ， 但我们有多少人真正知道它的含义？

今天就来讨论一下 。薛定谔的猫在说什么？
埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger)是20世纪初的物理学家 ， 在量子理论方面做出了巨大贡献 ， 1933年被授予诺贝尔物理学奖 。我相信他在物理系的朋友会对他很熟悉 ， 薛定谔方程会贯穿量子力学的整个课程 。
不过他最出名的还是“薛定谔的猫” ， 这是他为了反对哥本哈根学派关于波函数的观点 ， 用一只猫做的思想实验 。但后来 ， 它被广泛用于形象地描述宏观和微观物理系统的区别 。

欧文·薛定谔
这一切是如何开始的？
量子力学自20世纪初诞生以来 ， 在解释原子和亚原子层面的物理现象方面取得了巨大成功 。量子力学的理论预言与实验结果高度一致 ， 使得大家从对量子力学原理半信半疑到承认其正确性 。
众所周知 ， 双缝干涉实验 ， 无论是光还是电子通过平行双缝的障碍物 ， 在后屏上留下的都是若干条明暗相间的干涉条纹 ， 而不是双缝对应的两条明亮的条纹 。之后 ， 科学家们改为用单个光子或单个电子重复实验 ， 干涉条纹仍留在屏幕上 。他们没有像预期的那样只走一条路 。
双缝干涉实验
这证明了光和电子波的特性 ， 量子力学表明干涉条纹的亮度代表了具有波函数的信息资源网络的概率 。然而 ， 在此之后 ， 以爱因斯坦为代表的物理学先驱和以玻尔为代表的哥本哈根学派就此波函数的概率展开了旷日持久的争论 。
假设一个自旋为0的介子衰变为一个电子对 ， 由于角动量守恒 ， 分离的两个电子必然自旋相反 ， 总自旋仍然为0 。然后让它们朝相反的方向飞行 ， 然后测量电子的自旋 。如果观察者测量到其中一个电子向上旋转 ， 他马上就知道另一个电子向下旋转 。
哥本哈根学派认为 ， 电子的自旋在测量之前是不确定的 。是测量导致了电子的态矢坍缩 ， 同时产生了电子在另一个方向的自旋 。这也是我们现在大部分物理教材中的观点 。
而爱因斯坦和薛定谔的物理实在局域化观点认为哥本哈根学派违背了狭义相对论 。他们认为电子在产生的那一刻就有确定的自旋方向 ， 但量子力学无法告诉它 。换言之 ， 量子力学是不完整的 。
薛定谔用猫做了一个形象思维实验 。想象一下 ， 做这样一个黑盒子 ， 里面放一只猫 。在这个黑匣子里 ， 有一个储存放射性物质的毒气装置 ， 可能会也可能不会发生原子衰变 。这两个过程的概率是相等的 。如果发生原子衰变 ， 这个原子就会触发这个装置 ， 释放有毒气体 ， 猫就会死 。如果没有腐烂 ， 猫就没事了 。
那么 ， 如果我们不打开盒子 ， 这只猫是死是活呢？
哥本哈根学派认为 ， 如果可以把一只猫作为量子力学的研究对象 ， 那么它被囚禁在黑箱后的状态应该用波函数来描述 。换句话说 ， 在盒子打开之前 ， 猫的状态是完全不知道的 。因此 ， 猫被认为处于同时活着和死去的量子叠加状态 。
只是在外界观察者打开盒子的那一刻 ， 猫被迫选择一种状态 ， 要么活着 ， 要么死了 。如果你发现猫死了 ， 那么哥本哈根学派量子力学对这个悲剧的理解是 ， 你的观察杀死了猫 。
薛定谔认为 ， 猫在打开黑匣子之前处于一种死而复生的状态的结论是一种谬误 。
量子理论用于描述电子、质子等亚原子粒子的行为 ， 其核心是波函数的概念 。波函数描述了这些粒子的所有可能状态 ， 包括能量、动量和位置 。
但是现在已经证明 ， 量子态的坍缩不仅仅是由有意识的观察者驱动的 。事实上 ， 量子粒子的每一次相互作用都会使其状态坍缩 ， 这也是量子计算机现在面临的问题 。

薛定谔的猫不是一个真实的实验 ， 甚至不是任何科学理论的一部分 。薛定谔用猫构造了他的假想实验 ， 以证明对量子论的简单误解会导致与现实世界不符的荒谬结果 。这只是一个发明的比喻解释工具 。不幸的是 ， 许多当代人继续传播这样一种误解 ， 即量子态(以及现实本身)是由有意识的观察者决定的 。现在还很流行用量子理论 ， 用非实体非科学的方式来讨论现实、意识甚至玄学的本质 ， 真是让人哭笑不得 。


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