薛定谔的猫什么意思(薛定谔的猫大白话通俗解释)
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薛定谔的猫什么意思(薛定谔的猫大白话通俗解释)
05-06

存在就是被感知,如果用贝克莱的这句名言来解释薛定谔的猫,似乎也有一定道理。

薛定谔的猫是在量子力学基础上进行的一个思想实验,那么这个实验所表达的意思究竟准不准确呢?其实直到现在科学家也没有得出结论。

薛定谔的猫又死又活

诺贝尔物理学奖获得者尼尔斯·玻尔曾说:谁要是第一次听到量子理论时没有发火,那他一定没听懂。而薛定谔的猫就是量子困惑中具有代表性的一个

尼尔斯·玻尔

薛定谔的猫是一个什么样的实验?在现代社会下哪些情况体现了薛定谔的猫?薛定谔的猫具有什么样的研究意义?由薛定谔的猫还延伸出了什么问题?接下来我们就用更通俗的角度来理解薛定谔的猫,看看它到底是什么意思,又能够比喻成什么?

薛定谔的思想实验

我们还是要先来了解一下,薛定谔做的这个思想实验究竟是什么。

首先思想实验是指使用想象力去进行的实验,所做的都是在现实中无法做到(或现实未做到)的实验。

这个实验由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔,在1935年基于量子力学提出。

埃尔温·薛定谔

薛定谔将一只猫、少量的镭(存在50%的衰变概率)和氰化物(毒药)、量子探测装置和一把锤子,放在一个不透明的箱子中。此时的猫处于活着的状态,如果镭发生衰变,就会放射出粒子。此时粒子探测器就会进行接收,然后发出信号,触发锤子的机关,锤子打碎装有氰化物的瓶子,最后导致猫被毒死。

而如果镭不衰变,那么机关就不会被触发,猫就不会死。但是由于镭的衰变几率是50%,我们不确定它是否会衰变

箱子内部的实验装置与猫

即便是我们将其替换为一个会在一天内衰变的放射性原子,但我们也不知道这个原子会在一天中的哪一个时间衰变,也就是说我们在每一个时刻都无法确定这只猫是死是活

除非我们将箱子打开,进行确认。但是这个时候猫的死或活的状态,就被我们的这一行为所决定了。在薛定谔看来,如果我们不揭开箱子,那么猫的状态就一直处于死-活叠加态中,但是一旦揭开,它的状态就被决定了。

人的行为就成了关键性的一步

通俗解释薛定谔的猫

薛定谔的猫虽然是在量子力学领域下进行的思想实验,但是我们在现代社会也常常将薛定谔的猫来比喻一种现象

我们可以将薛定谔的猫表示事情无法预测性。也就是说,一件事如果我们不去做,那么它就会有两种结果,但我们一旦做了,它就只剩下一种结果。

在没有选择时一切都是未知

最简单的理解就是,现代社会的人几乎都会面临找工作的情况。现在你在看招聘软件的时候,恰好看到一家满意的公司,但是你十分犹豫到底要不要投这份简历。你的犹豫可能受制于很多原因,一家公司在选择员工的时候,会看应聘者的学历、年龄、性别、工作经历以及工作能力等。如果恰好这家公司只看重工作能力,其他条件都是辅助。

如果你去面试了,那么你可能就会因为工作能力被录用或不被录用。但是如果你不去面试,那么你的工作能力可能满足要求,也可能不满足要求。这种概率事件在我们的日常生活中随处可见,这样不确定和确定的结果仅仅需要我们自己去作出决定。

人生处处充满选择

所以为了避免薛定谔的猫这一现象对自身产生影响,我们在做一件十分重要的事情时,就不要过多犹豫。因为只有做了,你才能知道结果,而这个结果究竟是好是坏,都会对你产生一定的影响。

当下就是最好的时机不要犹豫

这个影响也很好理解,如果你决定去投简历,并进行面试。如果面试成功被录用,就证明自己的工作能力得到认可,然后我们就能够在之后的工作中不断积累工作经验。

但是如果我们面试失败,那就意味着我们的工作能力可能还没有很好,为了下一次不再失去工作的机会,我们就会激励自己不断地学习,从而提升自己的工作能力,在面对下一份工作机会的时候,或许还会更加从容。

大胆去做吧

对薛定谔的猫的通俗解释大致如此,当然在现代社会,它同样还在量子力学领域起作用,因为科学家对于这一现象还没有得出准确的结论

在20世纪初创立量子力学

薛定谔的猫具备的研究意义

薛定谔进行这一思想实验,其实是想指出如果应用量子力学哥本哈根诠释于宏观物体会产生的问题,以及其于物理常识间的矛盾。

根据哥本哈根诠释,是要我们分型微观系统和宏观系统。薛定谔在实验中将镭衰变释放出粒子的行为看作一个微观系统,将猫的生死状态看作一个宏观系统。很显然,在微观系统部分,要描述镭是否会放射出粒子,可以用两个量子态的线性组合。这个微观系统的量子行为显然与哥本哈根诠释相悖

微观系统和宏观系统同存

海森堡在哥本哈根诠释中,提出不可能同时获得微观粒子的动量信息和位置信息。因为,微观粒子的状态会被观测活动而影响。

哥本哈根学派的学者还提出:一个量子系统的量子态可以用波函数来完全地表述。波函数代表一个观察者对于量子系统所知道的全部信息。

我们知道在薛定谔的实验中,根据退相干理论,猫既生又死的状态并不可能存在,因此这就在一定程度上讽刺了海森堡的叠加态的解释。

沃纳·海森堡

而能够决定猫的状态的人,也就对应作为观察者的波函数。很显然,我们也知道人决定状态这个结论,就存在很明显的主观唯心主义。除了薛定谔做的这个实验外,爱因斯坦也提出上帝不会掷骰子来反驳哥本哈根诠释。

爱因斯坦和波尔都是物理界的天才

薛定谔的猫的延伸问题

随着量子力学的发展,科学家们也试图在宏观条件下做薛定谔的猫的实验,但是只能做出一些介于宏观和微观之间的叠加态,并且只能证明量子力学的随机并不是决定论

但在这期间,科学家们也将薛定谔的猫延伸出了许多物理问题以及哲学争议。而其中有一个物理问题也受到广泛关注——平行宇宙(多元宇宙)。

你相信宇宙中还有另外一个你吗

由于科学家每次在观察量子时,状态都不相同。由于宇宙中的所有物质都有量子组成,于是在量子不同状态下,科学家也提出了宇宙不止一个的问题

于是1957年,提出多世界诠释科学家休∙艾弗雷特基于薛定谔的猫认为,在关着猫的不透明箱子中,原本就存在两个宇宙,而这两个宇宙的情况与箱子外的世界完全一致。但是其中一个宇宙中的猫活着,而另一个宇宙中的猫则死了。但是由于两个宇宙被纠缠在了一起,因此我们打开箱子的时候,两个宇宙发生分裂,但是我们看到的究竟是哪一个宇宙却无法事先确定。

科学家休∙艾弗雷特

于是在平行宇宙论中,薛定谔的猫就不止一只,而处于不同宇宙中的猫也没有办法感知另一个宇宙的存在。就像我们身处在这个原本熟悉的宇宙空间,但是随着我们的探索,却发现了暗物质、暗能量,甚至还有虫洞和黑洞的存在。

生命不息,探索不止

而我们原本熟悉的常规物质仅占全宇宙的5%,剩下的就是暗物质和暗能量了。于是在平行宇宙的理论下,我这一个体本身还在其他的宇宙空间中,以与现在完全不同的状态生活着,或已经死去。薛定谔的猫在现代科学的研究下,或许并不正统,但是其延伸出来的价值却值得科学家继续探索。

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