薛定谔的猫

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LinMu
楼主 (文学城)

薛定谔不是薛涛、薛仁贵和薛宝钗的本家,其实他不是中国人,也不是因为偶然机会和中国人同姓。他是奥地利的物理学家,他和爱因斯坦一样觉得量子力学不完备,和哥本哈根学派争论不休。爱因斯坦不相信上帝会掷骰子,坚决反对波尔的量子理论,不惜同波尔闹翻。波尔说,“上帝不仅掷骰子,而且把它抛到我们看不到的地方。”世上的事情就是这么奇怪,正是爱因斯坦提出的光量子说,薛定谔提出的薛定谔方程帮助奠定发展了量子力学。

量子力学是物理学的一个分支,研究原子、电子等等微观粒子的运动规律。根据量子力学理论,量子的位置是一个概率,它既可以在这里,也可以在那里。这个位置一旦测定,这个概率就坍塌,变成绝对,这时这个量子只出现在人观测到它的地方。与之相类似的还有单个量子过双隙的奇怪现象,一个量子会从双隙同时穿过,并且还自我干涉成波像。量子常常处于几种互相纠缠、互相叠加的状态。但一经观测,那个量子就变成粒子,只从双隙的其中一个缝隙穿过,变成粒子像。在我们测量之前,一个电子既可以向上旋转,也可以向下旋转。但当事件坍塌的时候,只能处于一种状态。

很明显量子理论违背常识,似是而非,自相矛盾。对这样的理论爱因斯坦当然不相信,那个被称为不懂薛定谔方程的薛定谔也不相信。为了证明量子理论的荒谬性,薛定谔设想了一个试验:把一只可怜的小猫关在一个盒子里,它可以是白猫、黑猫,或者一只眼睛蓝色一只眼睛绿色的猫,只要会抓老鼠就行。盒子里有个烧瓶装着剧毒气体,烧瓶上面有个榔头,榔头由一个原子的裂变状况控制。如果原子裂变了,那么榔头就会砸破烧瓶,释放毒气,毒死可怜的猫。假如原子没裂变,猫就不会死。当然这里假设那些装置都能正常工作。

假如你家里养了一只猫,肯定不愿意拿去做实验。要是猫知道自己参与这项实验,有可能一命呜呼,肯定会想方设法逃走,所以箱子一定要封好,既不要让外面的人看见,毒气也不能漏出来,还要透气,要不然还没放出毒气猫就憋死了。

原子裂变的概率为50%。从理论上来讲,猫死活的概率也是50%。但根据量子理论,薛定谔的猫可以同时处在不同的状态,它既是死的又活的,或既不死也不活,而是两种状态的叠加。在打开盒子观察时,这种叠加状态就退化为两种清晰状态中的一种,也只能处于其中的一种:要么死、要么活。人的观察使事件坍塌,我们绝对不能观察到猫既是死的又是活的。

当然不打开箱子我们也可能知道猫是死还是活的,只要摇动一下箱子,听听有没有猫的叫声或走动的声音。要是活着应该会听到声音,除非你用了非常笨重的隔音的箱子。

爱因斯坦认为,在我们打开箱子之前,猫要不是死的,要不是活的,和我们有没有打开没有半毛钱关系,打开只是证明了到底是死是活。

根据我们的常识我们会赞同爱因斯坦的观点。这只猫要不死要不活,不可能同时死同时活。这样一类比,量子力学的微观理论在宏观世界就成了悖论。薛定谔设想这个实验就是想证明不确定和叠加的荒谬性。

事实已经证明爱因斯坦和薛定谔错了,猫既死又活,量子理论是对的,目前已被物理界广泛接受,成了现代物理的基础。

显然我们的知觉影响了微观世界的运行。没有人的参与,没有我们的感知,外部世界并不存在,至少并不确定。观察者决定了观察结果,这和纯粹的唯心论不谋而合,早在19世纪哲学家伯克利就说了现实取决于人的观察。

但我还是搞不清楚猫既死又活的状态会不会存在,我现在就处于既相信又怀疑的状态。猫有没有意识?知不知道自己是死是活?我们和猫都是宇宙的一部分,假如猫不知道,是不是有可能我们也不知道自己是死是活?不知道自己是身在此岸还是彼岸?或者我们也是既死又活?也许别的生物观察我们时我们也是生和死的叠加,同时处于两种状态?仿佛我们变成了薛定谔的猫。

在宏观层面上怎么理解量子理论和薛定谔的猫?有人用怀孕来类比,做爱之后可能怀孕也可能没怀孕。但过几周一旦做了检测,结果不是有就是没有,是确定的,不再是个概率。这个类比显然不妥,完全可以用爱因斯坦的解释来解释。还有人说它如同我们又悲又喜,或又爱又恨的情感,但情感不是物质。更恰当的比喻是如一个同性恋者,从人体器官上判断是个男人,但性别上是个女人,就是说他同时是个男人也是个女人,假如我们看到他和一个同性恋人做爱,他就坍塌成一个女人。

根据量子理论,做实验时猫有没有在箱子里本身是否也是概率事件?有没有考虑到猫有九条命,不是那么容易死?此时我听到一条狗在叫,它是不是薛定谔的狗?会叫肯定是活的,我们可以肯定它是一条巴普洛夫的狗。

对于这个实验我还有一个疑问,假如毒气释放出来了,要是上帝不想让猫死,猫会死吗?



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朱头山
高等物理中有很多反常识的东西,不能引申到日常生活中,其实很多专业都有这种情况,比如很多动物会变化性别,也不能引申到人类
庄文雅
林木的这个科普应该纳入量子力学教科书

以便让学生完完全全坠入云里雾里:)

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FarewellDonkey18
这个对于诗人来说,很容易理解:这边明眸一瞄,那边就开始颤栗。。。

当粒子小到一定程度,任何手段的观测都不可避免地影响到被观测对象。。。。

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LinMu
薛定谔就错在这里
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LinMu
那就误人子弟了
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LinMu
这是放电~~
雪晶
诗人的电力肯定很足~~~
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LinMu
雷声大
老键
薛定鄂猫实际意义重大,说明微观量子特性会对宏观事物发生影响。学佛的人应该有兴趣

摇动箱子也是一种观测,任何让你能够成功的观测企图都会让波函数塌缩。

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LinMu
你是专家。
禾口
也感觉薛定鄂猫给佛学提供了理论支持。