我觉得,薛定谔的猫深不好理解也好,是一种比喻也好,则给唯心留了空子。宇宙已经存在了138亿年了,而地球上存在生命的时期却很短,智慧人只有上万年;再从空间上看,外星智慧我们人类还没有发现,说明大多数星球是没有生命的。而鄂说,却以人的观测来确定客观(微观)是否稳定有些说不通。客观事物,无论是宏观还是微观,都是不以人的意识为转移的,就是说,你观测它也好,不去观测它也好,它该是什么状态就是什么状态的。
古代阴阳学说,普遍适用于宏观世界。拿生命来说,一个人活着,时刻处于生(即阳)与死(即阴)矛盾的对立与依存之中,这种死与活是否与微观的二种不稳定性是同性的?我们知道氢元素的电子云,是核外电子的无确定轨迹、高速运动的体现,并且原子周围的其它原子的力的作用是核外电子无确定轨迹运动的根源。微观与宏观的一个不同点是,恒星围绕中心黑洞有规则运转,而原子没有中心“黑洞,”,只能无规则运动,而无规则运动的位置的不确定性,决定了其中每一位原子的核外电子的无确定的轨迹运动(由于远近使得受力大小的不同)。从而联想,鄂说的二种状态,也只能是外界客观因素作用的结果,而不是人“观测”的结果。
我来解释下,薛定谔的猫是什么意思?薛定谔的猫说的是某一个事件在我们观察到它之前,处于一种混沌状态,一直到我们观察到之后,才坍缩成现实也就是在量子力学中,一个事件是否发生,取决于我们是否去观察它,否则我们便不能说出结论,只能用一个概率去描述它
“薛定谔的猫”到底是什么梗,为什么会这么火?“薛定谔的猫”的大火可以说是科学走入寻常百姓家的表象之一,它表现了普通人也对量子领域产生了好奇,尽管这种好奇只停留在表面上。“薛定谔的猫”是科学家薛定谔提出的一种假设实验,既将一只猫关在一个密闭的容器里,容器内还有极少量的镭(单个镭原子)和一个含有氰化物的瓶子,镭和含氰化物瓶子由一个简易装置连接,一旦镭发生衰变,氰化物就会释放,猫也随之死亡。但由于放射性元素的衰变只符合统计规律,镭原子可能在下一秒衰变,也可能一万年后才发生衰变,这是完全没有任何方法确定的。当你无法对容器内的情况进行观察时,猫的生死也就无法确定。所以猫究竟是活的还是死的呢?薛定谔认为此时的猫不活也不死,而是处于一种名为量子纠缠态的状态。当然,薛定谔的猫也只是不确定性关系的通俗版本(虽然并没有错误),是为了向大众解释最新的科研成果,完全版的不确定性关系还是很复杂的,当年爱因斯坦都错了???当下,猫主子在我们的生活中占据了越来越重的地位,而“薛定谔的猫”恰恰符合这一时期的人们热点话题。虽然因此让我们的生活沾上了一点点量子领域的知识,但其实大多数人都只是盲目跟风而已,真正的让每个人都能随口就说上几句量子理论,还任重而道远。
“薛定谔的猫”究竟是一个正确的概念还是荒谬的概念?薛定谔的猫来源于量子的不确定性。在盒子中,如果放射性原子衰变,猫就会死,如果没有衰变,猫就会活下来。这只猫给科幻作者提供了素材,也把量子力学蒙上了一层神秘的阴影。今天我们就来揭开它的面纱,聊聊猫背后的真相是什么。
双缝干涉图:电子和光子都同时具备波和粒子的性质。当每次像双缝发射一个电子,数量累积足够多了,屏幕上就会出现干涉条纹。
薛定谔的猫源于双缝干涉实验:向两个细细的、间隔很近的缝隙发射一些光线,然后会观察到另一边屏幕上呈现出的干涉条纹,即分别穿过两个缝隙的光波发生了相互作用,产生了干扰。如果发射的是大量的粒子也会出现明亮相间的干涉条纹。
光具有波粒二象性,因此光同时也是由光子构成的,当我们往双缝发射一个光子时,光粒子(光量子)作为独立的一个粒子只能从两条缝中的其中一条穿过,但是当科学家只发送一个光子,仍然会得到干涉图案。这让科学家就懵圈了,干涉的情况,最起码需要两个粒子通过不同的缝隙发生干涉,那么单个的粒子是如何完成干涉的?基于这样的实验结果我们只能得出一个粒子,同时穿过了细缝A和细缝B,就如同它在选择细缝前出现了一个分身进入了另外一个细缝。
图:进行观测,屏幕上不会出现干涉图案。电子(或光子)表现出的不是波的性质,而是经典粒子的性质。
想要搞清楚这件事也很简单,看看、观测观测就知道了,然而情况并没有那么简单,当科学家对粒子的运动轨迹进行监测的时候,发现当发射出一个粒子时,粒子“乖乖“的选择了一条细缝通过,并且在屏幕上留下了一个亮点,干涉消失了。
这个实验说明了我们如果不去观察粒子,那么粒子通过细缝A的概率是100%,通过细缝B的概率也是100%。当我们进行观察时,如果细缝为两个,那么粒子通过任何一个细缝的概率是50%。同时也意味着观测会改变结果,那么在什么条件下观察会改变结果?观察对量子产生了什么影响?会发生影响的“观察者”是否有对象限制?人?还是无机物、非生命也会造成影响?
在“掩模”双缝实验中,狭缝P1打开,狭缝P2打开,或者两个狭缝都打开时,所呈现得结果不同。
薛定谔的猫薛定谔提出猫的思维实验把双缝实验“过渡”到宏观层面:
建立了一个封闭的盒子,盒子里面有个量子系统,即放射性原子,当原子衰变时,量子系统就会释放毒气,盒子里有一只猫,会被毒死,在一个半衰期之后,猫是死是活?这就是薛定谔的猫思想实验。
打开盒子等同于双缝实验中的观察,
1.你会发现放射性原子衰变,猫死了。
2.你会发现一只活猫,放射性原子还没有衰变。
这就如同双缝干涉实验,原子衰变的概率是不确定的,原子同时处于衰变态和非衰变态的叠加状态。而原子的衰变控制毒药释放与不释放,毒药的状态又决定了猫的生死,那么猫本身,必然处于量子叠加态。这种叠加态会出现一个很大的误区,很多人认为打开盒子之前猫处于两种状态的叠加,这种叠加的状态是50%死+50%活。
薛定谔设计了这个思维实验,但他并没有声称猫本身会处于量子态的叠加状态,即既死又活,就像在双缝实验中我们没有观察光子得到的干涉结果一样。他与爱因斯坦一样认为在打开盒子之前,生死已定,即50%死/50%活,而猫如何出现生死或者光子为什么会发生这样的情况,遵循什么样的物理定律我们还未发现。
他真正的目的是为了说明有些人误解了量子力学,得出一个荒谬结论盒子里是一只既死又活的猫。换句话说,量子系统实际上可以用所有可能的概率加权叠加,观察或测量总是显示一个且只有一个确定的状态。
在传统的薛定谔猫实验中,我们不知道量子衰变是否已经发生,猫死亡与否。盒子里的猫不是死就是活,这取决于放射性粒子是否衰变。如果猫是一个量子系统,那么猫既不是活的也不是死的,而是处于两种状态的叠加状态,直到被观察。然而,我们无法观察到猫既死又活的猫,因为观察就意味着要打开盒子,而盒子打开只有一个结果。
真正的量子叠加态的解释其实就是双缝干涉实验的结果,当猫在盒子中,我们不观察它,它活的概率为100%,死的概率也为100%,打开盒子一瞬间猫死的概率为50%,活的概率为50%。这正是哥本哈根学派波尔的解释,而是如今量子力学的主流解释。
正是在哥本哈根学派对于盒中之猫的解释,美国物理学家休?埃弗雷特提出了“平行宇宙”,因为盒子中的猫生死概率为200%,而打开盒子得到的结果为100%,那么少了100%哪去了。由于量子信息不守恒,他认为如果打开盒子时得到是猫100%活着的信息,那么另外100%死的猫的信息会发生在其他宇宙,即平行宇宙。
最后这就是薛定谔猫延伸出来的解释,而这一切都基于双缝干涉实验量子通过细缝的不确定性,如果我们理解了双缝干涉实验,对于猫的解释也就见怪不怪了。
薛定谔的猫有什么现实意义?相信很多人对薛定谔的猫的理论了解都是来自《生活大爆炸》这部美剧。在这部剧里,Penny就自己是否要和莱纳德交往这个问题咨询了谢耳朵,谢耳朵在回答她的问题时引用了这个理论。但是penny显然一脸困惑。
这个理论是一个理想状态下有关量子理论的实验。科学家薛定谔把一只猫放进一个不透明而且密闭的盒子里,盒子里有一个盛有毒气的玻璃瓶和一个放射性原子核构成的理想装置。一个小时之内,这个原子核有50%的可能会发生核衰变,一旦衰变,这个毒气瓶就会被打开导致猫死亡。但是你如果不打开盒子,你就不知道猫是活着还是死了。所以在打开盒子之前,这个猫既有可能是死的也有可能是活得。
我想谢耳朵引用这个理论,应该是想告诉penny,如果不去尝试和莱纳德在一起,就不会知道他们两适不适合在一起。
但是这个理论的真正意义是什么?要从薛定谔以及量子力学说起。
薛定谔(E.Schrodinger ,1887--1961)是奥地利著名的物理学家,也是量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,薛定谔的猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬。这些年来许多物理学家绞尽脑汁,试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验,这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月,《自然》报道了最新的实验结果。
量子力学是有关电子、原子等微观粒子的理论,它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观世界很不一样。原子的大小是10的-15次方米,原子核的大小是10的负18次方米。我们平常所能看到的一切,哪怕是最小(最短)的任何东西里面都有不是成千上万。而是数以亿亿计的原子或分子.
薛定谔的猫,则是描述量子力学“叠加态”的一个假设。
叠加态,指的是一颗粒子在同一时间可能处在两种不同的状态里。在宏观世界里,这是不可能的。比如一个人不可能既在家中又在屋外。但是在量子世界里,一个电子,可能处于这个电子云的任何位置。就好比,一个人在家中何处是不确定的。你看他一眼,他可能在任何地方----客厅、厨房、餐厅、卧室或书房都有可能;在你看他之前,就无处不在。
这个规律明显是难理解的,有的科学家甚至拒绝承认某些规律的真实性,比如著名的科学家爱因斯坦。所以薛定谔的这个虚拟实验,更像是一个“同时处于生和死两种状态的猫”的比喻,来解释这种(两种不同性质同时存在的)叠加状态。是一种现象的描述,而不是什么理论或者原理。
这个理论听起来有点像中国“方生方死”的诡辩论。但是这是宏观上的表达。量子力学是关于微观世界的物理,它的准则可能与我们所熟知的物理完全不同。
需要注意的是,在这个实验中,盒子关着的时候,我可以看作还没有对它进行观测。打开盒子的这个动作,从宏观上说可能只是“看一眼”的动作,不会发生什么变化,在微观里就是对它进行测量,相当于,从外界介入了它的状态,他的状态被改变了。
从这个理论可以看出:一切事物的状态都不是确定的,除非进行观测。也就是谢耳朵对penny说道这个理论的初衷。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。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)