嘿,还记得谢耳朵给佩妮讲的那只薛定谔猫吗?

 

【简介】1935年,薛定谔对EPR(爱因斯坦-波多尔斯基-罗森,1935)论文[2]做了...

在生活大爆炸第一季第17集中,谢耳朵给佩妮讲薛定谔猫的理论是想向她表达一个道理:薛定谔猫,盒子打开那一刻才知猫的生死;两人合不合适只有在一起试一试才知道。
那到底什么是薛定谔的猫呢?


【简介】

1935年, 薛定谔对EPR(爱因斯坦-波多尔斯基-罗森, 1935)论文[2]做了一次讨论. EPR论文提到了量子叠加态的奇特性质, 其中就有对于诸如一个原子或光子的量子系统所处状态的描述, 量子系统的状态可以看作是处于所有可能结果的多重态的组合态. 哥本哈根诠释认为, 一个量子系统, 当它与外部世界发生相互作用、或着被外部世界测量时, 系统的叠加态将坍缩成某一种可能的确定态. 否则, 将一直保持在叠加状态.

薛定谔为了反驳量子力学的根本哈根诠释的“荒谬”, 设计了一个思想实验, 在这个思想实验中引入了一只既死又活的猫. 这只猫就是有名的“薛定谔的猫”, 这是一只处在同时既死又活的“叠加态猫“。
【实验过程】


在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。在一小时内,大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下。

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。但在量子力学的怪异世界里,猫到底是死是活都必须在盒子打开后,外部观测者“测量”具体情形才能知晓。当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的状态,猫既是死的也是活的
这项实验旨在论证怪异的量子力学,当它从粒子扩大宏观物体,诸如猫,听起来非常荒谬。



【哲学问题还是科学问题?】



“当我们不观察时,月亮是不存在的”,这稍稍偏离了本意,准确来说,因为月亮也是由不确定的粒子组成的,所以如果我们转过头不去看月亮,那一大堆粒子就开始按照波函数弥散开去。于是乎,月亮的边缘开始显得模糊而不确定,它逐渐“融化”,变成概率波扩散到周围的空间里去。当然这么大一个月亮完全融化成空间中的概率是需要很长很长时间的,不过问题的实质是:要是不观察月亮,它就从确定的状态变成无数不确定的叠加。不观察它时,一个确定的,客观的月亮是不存在的。但只要一回头,一轮明月便又高悬空中,似乎什么事也没发生过一样。但其实,量子力学定律将月亮这种巨大质量的物体的波函数限制在很小的区域中,所以即使月亮弥散开去,弥散的程度也不是人眼能看出来的。

【猫的感受】



薛定谔的猫肯定有不合理性,否则按照无论是量子自杀还是薛定谔的猫,如果这么说世界的一切都是不确定,这样世界就会崩溃,也就像人们的设想一样崩溃,不会影响现实,一切都是有关联的,不相连的则会被排除在外,不可组合的就只能想象,而这个想象也是根据自己的世界观该设定的,所谓的分裂宇宙就是在现实与自己的幻想世界的混杂。

薛定谔的实验把量子效应放大到了我们的日常世界,现在量子的奇特性质牵涉到我们的日常生活了,牵涉到我们心爱的宠物猫究竟是死还是活的问题。然而对于宏观世界来说,薛定谔的实验理论是不存在的:半衰期是宏观上的概念,而具体到某一个原子,他的衰减期是固定的(即使你无法测量)。所以当这个被选出来的原子放进箱子里的时候,猫能活的时间就已经被确定了。所以说,你“不知道”,不代表它“没有发生”。
西电物光院感谢您的支持

文稿 | 章钧锐

图文编辑 | 邬云涛

           


    关注 西电物光院


微信扫一扫关注公众号

0 个评论

要回复文章请先登录注册