一只猫被封在一个密室里,密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。
如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。
如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。
如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。
此时,猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为:如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的叠加态,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
扩展资料
量子力学告诉我们:除非进行观测,否则一切都不是确定的,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由波尔及其同事创立的理论结果。
爱因斯坦认为,量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述,这是一种唯象理论,它本身不是终极真理。他说过一句名言:“‘上帝’不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说,认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。
薛定谔想要借此阐述的物理问题:宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来,旨在否定宏观世界存在量子叠加态。
然而随着量子力学的发展,科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态。此前,科学家最多使4个离子或5个光子达到“薛定谔猫”态。如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间,已成为实验物理学的一大挑战。
-薛定谔的猫
薛定谔的猫不是比喻谈恋爱。
薛定谔的猫在生活中可以比喻事情的确定性和不确定性,即事情的两面性和未知结果的叠加性。例如我要去做某件事,可能成功也可能失败,在没有确定结果前,是既成功又失败的状态。就像薛定谔的猫一样。只要是涉及到不确定的事情,其实都是可以用薛定谔的猫来比喻的。
有例如喜欢一个女孩,她跟你很暧昧,这时候我们称她为“薛定谔的妹子”。薛定谔的妹子有几个未知状态,即女朋友,好朋友,同学和陌生人。现在她处于这几个状态的叠加态,在测量之前你并不知道她是哪个。只有通过表白之后才能知道结果,因为表白之后妹子就不是叠加态了,而是4个状态中唯一的一个状态。
薛定谔的猫是这个意思:把一只猫装进一个封闭不透光的箱子里,箱子里还有一个放射性原子,一个粒子探测装置,一瓶剧毒物质,一把锤子。如果放射性物质发生衰变,粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子,然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子,这样猫就必死无疑。
如果粒子不衰变,猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定,猫存在两种状态,活态和死态。根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果 。
有一点类似主观唯心主义思想的感觉,世界本是混沌,因为你观察了,所以才崩塌为现实。
薛定谔的猫就是处于那种混沌的状态,既生又死,除非你观察,它才会崩塌为生,或者崩塌为死。
举个例子吧,假定你想测量出澡盆里热水的温度。于是,你把一根温度计放入水中,对水的温度进行测量。可是温度计是凉的,它放入水中就会使水的温度稍稍降低。
这时,你仍然可以得到热水温度的很好的近似值,但是它不会精确到一万亿分之一度。温度计已经改变了它所要测量的那个温度,而这种变化几乎是无法测出的。
再举个例子,假定你想测量轮胎中的空气压力,你就要让轮胎逸出极小量的空气来推动测压计的活塞。但是,有空气逸出这个事实就说明,空气的压力已经由于测量它这一动作而稍稍降低了。
有没有可能发明一些非常微小、非常灵敏,而又不直接同所要测量的性质发生关系的测量器件和方法,因而也就根本不会给所要测量的性质带来丝毫变化呢?
德国物理学家维尔纳·海森堡在1927年断言说,这是不可能做到的。一个测量器件只能小到这种程度:它可以小到同一个亚原子粒子一样小,但却不能小于亚原子粒子。它所使用的能量可以小到等于一个能量子,但再小就不行了。
然而,只要有一个粒子和一个能量子就已经足以带来一定的变化了。即使你只不过为了看到某种东西而瞧它,你也得靠从这个物体上弹回来的光子才能看到它,而这就已经使它发生变化了。
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