薛定谔的猫什么意思(薛定谔的猫是指什么)

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薛定谔的猫是什么意思(薛定谔的猫是什么意思)

猫在日常生活中特别常见,比如宠物猫、丁当猫、加菲猫等。,甚至还有星巴克猫抓杯子用的2000元。然而,我们今天要讲的这只猫在科学界有很大的影响力,但它是一只不真实的“猫”——薛定谔的猫。

对于大多数人来说,关于量子力学基本上没什么好说的,但这只猫接触到了深刻的量子力学。为什么一只猫能以如此轻描淡写的方式展示如此深奥的理论?

其实薛定谔指的是奥地利物理学家欧文·薛定谔(Erwin Schrodinger,1887~1961),他发展了分子生物学,对量子理论做出了巨大贡献,是量子力学的奠基人之一。

在物理学中,他的薛定谔方程贯穿了所有量子力学课程,并于1933年获得诺贝尔物理学奖。然而,他最著名的方程不是薛定谔方程,而是“薛定谔的猫”,被广泛用来形象地描述宏观和微观标准的量子叠加原理。

薛定谔的猫是怎么来的?

事实上,这只是薛定谔反对哥本哈根学派波函数观点的提议。起初,以玻尔为首的哥本哈根学派提出了观察对微观粒子的影响。

例如,在众所周知的电子双缝实验中,电子的自旋在测量之前是不确定的,但测量使电子的状态向量坍缩,同时发生电子在另一个方向的自旋。

简单来说,哥本哈根学派的观点是,没有一个系统有确定性,也没有确定性,所以他们的行为只能用概率来衡量,而衡量行为会影响系统,使概率变成1,被他们称为波函数坍缩。

这个观点也是我们现在大部分物理教科书中的观点。在我们考察一个东西之前,它处于每一种可能的叠加态,我们考察的是波函数坍缩,概率变成1。

然而,这种波函数坍缩是薛定谔的,这是爱因斯坦不能接受的。他认为哥本哈根学派违反了狭义相对论。他们认为在电子双缝实验中,电子在发生的瞬间已经有了一定的自旋方向,但量子力学无法表达出来,即量子力学是不完整的。

于是薛定谔、玻尔等人展开了激烈的争论,并在1935年提出了思想实验“薛定谔的猫”来反对哥本哈根学派的观点。

头脑风暴——“薛定谔的猫”

这是薛定谔提出的一个思想实验,指的是将一只猫养在装有少量镭和氰化物的密闭容器中,其中镭可能会衰变,也可能不会衰变,这两个事件发生的概率相等。

如果镭衰变,会触发器官打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死。如果镭不衰变,那么猫就能生存。

哥本哈根学派的观点:

如果把猫作为量子力学的研究对象,它被放入封闭容器中的情况可以用波函数来描述,也就是说,直到容器被打开,猫的状态才是未知的,所以猫被认为是同时处于生与死的量子叠加状态。

在观察者打开盒子的那一刻,猫被迫选择了一种情况,要么活着,要么死了,也就是猫的生死由你的检查决定。再进一步,你可以认为,如果你打开集装箱技术资源网,猫死了,那么你的观察杀死了猫!

密闭容器里的猫是死是活?

这取决于镭是否衰变,因为我们不确定镭是否衰变,所以镭处于衰变和非衰变的叠加状态。

那么镭会衰变吗?

答案是未知的,因为衰变的概率取决于量子的随机性。

那么我们怎么知道猫是死是活呢?

根据量子力学的理论,放射性镭处于衰变和非衰变两种状态,所以在容器打开之前,猫应该处于死亡或活着的叠加状态,或者可以认为猫处于典型的量子纠缠状态,直到容器打开的那一刻,这种叠加状态能力消失,猫确定自己是死是活。

这只死而复生的猫就是所谓的“薛定谔的猫”,这是薛定谔试图从宏观上解释微观方面的一个尝试性实验,自然无法在实践中进行,更不用说实验验证了。