好奇害死猫——薛定谔的思想实验
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薛定谔的猫人生哲理薛定谔的猫是一个著名的哲学思想实验,它用来说明量子力学观察问题的复杂性和不确定性。
这个实验包括把一只猫放在一个封闭的盒子里,里面还放着一个放射性物质和一个探测器。
根据量子力学的规律,当我们不去观察这个系统时,猫既死又活,但当我们去观察时,猫就必须是死或活的一种状态。
这个实验揭示了人类认知的局限性,即我们所看到的世界不一定是真实的。
它还告诉我们,观察和观察者之间的交互是必要的,而我们的选择和意识会影响到我们所看到的现实。
从薛定谔的猫这个实验中,我们可以得出很多与人生相关的哲学思考。
以下是针对这个实验的人生哲理:1. 一切皆有可能像薛定谔的猫一样,现实世界中的很多事情都是需要观察才能确认的。
在我们做出观察和决定之前,一切皆有可能,可能的结果有好有坏,有生有死。
因此,在我们做出决定之前要仔细思考和评估,避免因冲动而做出有害的决定。
2. 观察会影响到结果根据量子力学的规律,观察会影响到结果。
在人生中,我们也会发现我们的选择和意识会影响到我们所看到的现实和生活结果。
因此,我们需要认真思考我们的选择,尽可能做出正确的决定,并尽可能做出积极的选择。
3. 不要害怕未知像薛定谔的猫一样,未知往往是恐惧和不安的源头。
然而,在生活中,我们必须学会面对和接受未知,因为未知是不可避免的一部分。
相反,我们应该积极地面对未知,探索和发现可能性,从而发现新的机遇和可能性。
4. 坚持自己的信仰在薛定谔的猫实验中,猫的状态取决于量子力学的规则,而这个规则与我们普通人的认知相悖,但是科学家们仍然相信量子力学的可靠性,并坚定地支持这个理论。
在生活中,我们要坚持自己的信仰,有时候要深入了解我们所面对的问题,不断学习和探索,直到找到自己坚定的信仰。
5. 生命是宝贵的实验中的猫可能既死又活。
然而,在生活中,生命只有一次,我们必须珍惜和保护它。
即使我们不知道未来的结果,也不应该轻率地将自己置于危险或其他威胁生命的情况中。
相反,我们应该认真对待生命,争取自己的价值和幸福生活。
薛定谔的猫可怕在哪里,结果可能超出你想象“薛定谔的猫”是奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的关于量子力学的一个著名思想实验,也就是在头脑中假想进行的实验。
根据量子力学,微观粒子总是处于多种状态的叠加态。
在最早人们开展光子和电子的双缝干涉实验时,会发现单个光子或电子总会莫名其妙地同时通过两条缝,也就是说单个光子或电子在过双缝时,处于同时经过左缝和右缝的叠加状态。
而当人们试图观测到底是怎样一种叠加状态时,光子或电子会瞬间退化为单个粒子状态。
总之,让人无法观测。
更多的研究最终引出了哥本哈根学派对量子力学的主流解释,即微观粒子(包括宏观物体)总是处于多种状态的叠加态,而当人的意识一旦参与观测,粒子随即以一定概率坍缩为某个确定状态。
由此,确立了“意识”在主流量子力学学派中的崇高地位,同时,也宣布了叠加态的不可观察性。
但是,人的好奇心是无穷的。
历代科学家不遗余力地试图观测清楚叠加态到底是一个怎样的状态。
就像量子理论中已经明确为单个不可分的光量子,即光子是如何分身同时通过双缝的。
最终,薛定谔脑洞大开,设想了一个实验,将微观的不太直观的叠加态衍生为宏观可理解的叠加态。
他是怎么办的呢?假设在一个密闭盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。
该物质有50%的概率会衰变并放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率不会衰变而猫将活下来。
当人们打开盒子观测时,会发现要么猫活着,要么猫被毒死了。
但该实验的要害在于,当人们没有打开盒子观测时,该放射性物质处于各一半概率的衰变与不衰变的叠加状态,相应的猫也就处于死与不死的叠加状态。
那么这究竟是一种什么状态,这才是人们真正好奇的地方。
这里再强调一下,是死与不死的叠加状态,而不是最终发现要么活着,要么死了。
那么,这到底是一种什么状态呢?各派科学家展开了激烈的争论,具体过程不细说了,最终的结果仍是哥本哈根学派牢牢占据了主流位置,即当你的意识没参与观测时,猫的生死叠加态对于你是毫无意义的。
而当你的意识参与观测,也就是打开盒子的那一刹那,你的意识将直接造成粒子叠加态的坍缩,粒子将会表现出衰变或不衰变的确定状态,从而决定了猫的生死。
薛定谔的猫有什么现实意义?薛定谔的猫⼀定的科学界最有名的科普故事。
这只猫可以说是让“量⼦⼒学”名声⼤噪、家喻户晓的第⼀功⾂。
薛定谔的猫是什么?“薛定谔的猫”是由奥地利著名物理学家薛定谔提出的⼀个著名思想实验,描述了如何将⼀只活泼可爱的猫变成“⽣死叠加”状态。
下⾯是具体的操作步骤:将⼀只可爱猫咪装进⼀个有量⼦系统机关的毒⽓瓶的盒⼦⾥,然后密封⾄不可见。
毒⽓瓶的开关由⼀个24⼩时半衰期的放射性原⼦控制。
在这24⼩时内,如果原⼦衰变了,放出α粒⼦就会触动开关,毒⽓瓶将被⼀个铁锤砸碎,那猫就必死⽆疑;但如果原⼦没有衰变,毒⽓瓶完好如初,猫也就不会死去。
由于原⼦具体何时衰变我们⽆法确定,那这段时间内盒⼦⾥的猫有可能还活着,也可能已经死了,但只有我们打开盒⼦才能确定猫的⽣死。
这就好⽐量⼦⼒学对“量⼦”不可测的描述,当我们没有观察时,量⼦可以处于⼀种⽭盾的“叠加态”,⽽当我进⾏观察时量⼦从“叠加态”坍缩为唯⼀确定的经典态。
这种情况下,以哥本哈根学派的解释,可以认为盒⼦⾥这只猫正处在⼀种“⽣死叠加”状态,也就是即⽣即死的状态。
为什么要做这个实验?1926年,薛定谔凭借其深厚的微积分功底,推导出了“薛定谔⽅程”,并成功运⽤它解释了氢原⼦结构,但作为数学⼤⽜的薛定谔却⽆法解释薛定谔⽅程中波函数的物理意义。
我们知道,数学公式与物理公式最核⼼的区别就在于是否具有物理意义,如果没有具体的物理意义就称不上⼀个完整的理论。
⽽后来德国物理学家马克思·玻恩给薛定谔⽅程做出了⼀个让⼈能够理解的诠释:波函数描述的是⼀种概率波,只能计算在某个位置找到某个粒⼦的概率,观察测量只能预测某⼀结果的概率,却不能预测⼀定会得到什么结果。
玻恩的诠释是⼀种概率诠释,凭借这个诠释,玻恩获得了1954年诺贝尔物理学奖。
本来薛定谔应该感谢玻恩,奈何薛定谔是⽀持爱因斯坦的“决定论派”,⽽玻恩的概率诠释属于“概率论派”并成为了著名的“哥本哈根解释”,这让薛定谔很愤懑。
薛定谔的猫是什么意思比喻什么薛定谔的猫是什么意思通俗解释:薛定谔提出的一个理想实验。
把猫放在一个箱子里。
你打开箱子的时候会随机的触发一个让猫死亡的机关。
所以观测者的行为会影响观测的结果。
一个东西你不去管它,它就在那里。
你要是想去研究它,那么研究结果就会受到你自身的影响。
爱因斯坦有个祖母悖论,就是如果时间能倒流,一个人打死了自己的祖母,所以发展下去肯定就没有这个人的出生了,进入了另外一个宇宙,这就叫平行宇宙。
这样的话会有无穷多个宇宙吗?其实不是的。
因为你倒流回去对宇宙做出了改变,那么宇宙才会改变。
你不倒流回去,宇宙就像这只猫一样,处于谁也不知道的什么状态。
薛定谔的猫是为了证明:微观世界和宏观世界一样,是永恒的,不存在你从哪一次开始观察,也就是不存在所谓时间点。
举个例子:掷硬币大家都玩过,如果只掷一次,结果是确定当中的不确定,说结果确定,是因为只有两种结果可选,要么正面、要么反面,说它不确定,相信大家都明白,就是某一次的掷硬币究竟是正还是反是不确定的,是各有百分之五十可能的,虽然这一次掷硬币一定是正或是反,但是从10次、100次、1000次来讲,这一次掷的结果是不重要的。
假如硬币反复被掷100次,第一次反、第二次正、第三次正、第四次正、第五次反……而观察者假如并不是从第一次时开始观察,而是观察了第3次和第4次,观察者会被表象迷惑,因为第三四次的结果让观察者认为掷硬币永远是确定的正面,但如果假设观察者观察了1亿次,实际上会得出结论,那就是掷硬币的结果是不确定的,结果并不以观察者从哪次开始观察而发生变化,你不观察时,它永远有两种可能的结果,用在量子力学领域也就说明电子在你不观察时会有多个可能移动到的地点。
总结一下:确定性当中存在不确定性、不确定性当中存在确定性,不要被观察所迷惑。
薛定谔的猫比喻什么:薛定谔的猫,比喻一件事如果你不去做,它就可能有两个结果,而一旦你去做了,最后结果就只能有一个,你的参与也直接干预了结果。
薛定谔的猫最简单的解释全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:薛定谔的猫是著名的量子力学问题中的一个思想实验,由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔于1935年提出。
这个思想实验被用来探讨量子力学中特殊的概念——量子叠加态和量子纠缠。
薛定谔的猫被描述为处于一个既存又不存在的叠加态中的猫,这种叠加态的性质在经典力学里是无法理解的。
薛定谔的猫的思想实验是这样的:在一个封闭的箱子里有一只猫、一瓶毒气和一颗放射性原子。
这颗放射性原子具有50%的几率会衰变,当它衰变时释放出毒气导致猫死亡。
按照量子力学的描述,这颗放射性原子在未被观测之前处于叠加态,既衰变又不衰变。
根据量子力学的原理,猫也必须处于既死又活的叠加态中,直到箱子被打开并进行观测时才会确定其状态。
这个思想实验引起了人们对量子力学的深刻思考和讨论。
薛定谔的猫问题挑战了人们对于现实世界的认识和直觉,引发了许多哲学和科学家们的兴趣。
虽然这个实验只是一个抽象的概念,但它帮助人们更好地理解了量子力学中非常规的现象和规律。
有些人认为薛定谔的猫是一种荒谬的想法,认为它只是一个虚构的概念,并不能在现实中得到验证。
尽管如此,薛定谔的猫思想实验仍然在学术界中被广泛讨论和研究,因为它揭示了量子力学的一些令人费解的特性。
薛定谔的猫思想实验在量子力学领域中扮演着重要的角色,帮助人们更好地理解了量子世界的奇妙和复杂性。
它的提出激发了众多科学家和哲学家们的思考和探讨,为量子力学的发展提供了新的思路和视角。
薛定谔的猫不仅仅是一个关于猫的问题,更是一个关于量子世界本质的问题,它的存在和讨论使我们对这个神秘的领域有了更深刻的了解和认识。
【此处的文字约500字】值得注意的是,薛定谔的猫不仅仅是一个在学术界讨论的思想实验,它还被广泛运用到其他领域。
在政治和社会领域,薛定谔的猫经常被用来描绘一种处于两难境地的情况,即无论做出什么选择都会带来不同的结果。
这种情况也被称为“薛定谔的猫问题”,并被用来描述政治和社会议题中的各种复杂和矛盾现象。
“薛定谔之猫”又名“薛定谔的猫”,是关于量子理论的一个理想实验,薛定谔之猫的概念提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论,即平行宇宙之说。
详细解释什么是薛定谔猫?这要从头说起。
薛定谔(E.Schr dinger ,1887—1961)是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,薛定谔猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬[2]。
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。
量子力学是描述原子、电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规律很不一样。
处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。
例如,电子可以同时位于几个不同的地点,直到被观察测量(观测)时,才在某处出现。
这种事如果发生在宏观世界的日常生活中,就好比:我在家中何处是不确定的,你看我一眼,我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能;在你看我之前,我像云雾般隐身在家中,穿墙透壁到处游荡。
这种“魔术”别说常人认为荒谬,物理学家如薛定谔也想不通。
于是薛定谔就编出了这个佯谬,以引起注意。
果不其然!物理学家争论至今。
薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验:将一只猫关在箱子里,箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶,以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。
铀是不稳定的元素,衰变时放出射线触发检测器,驱动锤子击碎玻璃瓶,释放出毒气将猫毒死。
铀未衰变前,毒气未放出,猫是活的。
铀原子在何时衰变是不确定的,所以它处于叠加态。
薛定谔挖苦说:在箱子未打开进行观测前,按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。
这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-锤子-毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了,要么活着,两者必居其一,不可能同时既死又活!难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说:“我去拿枪来把猫打死!”薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题:什么是量子力学的观测?观察或测量都与人的主观有关,而人在箱外,所以必须打开箱子才能决定猫的死活。
薛定谔的猫如何解释?双缝⼲涉实验为什么恐怖?“薛定谔的猫”思想实验本意,其实是讽刺哥本哈根学派对量⼦⼒学的“叠加态”解释。
最后,却成为了量⼦⼒学的⼀个最有名的科普故事。
双缝⼲涉实验的恐怖之处在于,⼀个微粒⼦竟然具有波动性与粒⼦性两种状态。
另外,通过⼈为观察,它还能做出状态改变,甚⾄产⽣“逆时空”的错觉。
因为这两个实验,之前我已经分别详细地解释过了,这再⼤概阐述下背后的思想。
先说说确定薛定谔的猫吧。
任何实验的出现,其实都是有时代背景和⼈⽂背景的,科学实验也不例外。
“薛定谔的猫”这个思想实验,出现于爱因斯坦“决定论”与玻尔“概率论”交锋的最后战场上。
这时,爱因斯坦已经去世了,但是作为爱因斯坦⼿下第⼀⼤将的薛定谔,化悲愤为⼒量憋出了这个⼤招,来表达他的不满。
为什么不满?因为,对量⼦⼒学的概率解释,以爱因斯坦为⾸的薛定谔⼀⽅是⾮常难以接受的。
你想想,我爱因斯坦创造了“光⼦”概念,你玻尔给我⼀堆模棱两可的概率解释,⼤家都还⽀撑你,我很郁闷。
再想想,我薛定谔创造了“波函数”,你玻恩也给出⼀个我⽆法接受的概率解释,你还得了诺奖,我很愤懑。
都是我们创造的东西,你们⼀伙只靠⼀个解释就⽜逼了,还圈粉加V。
苦⼒活都是我们做的,好处全被你们捞⾛了,能不愤怒吗?(这样悲痛的⼼情,我是理解的)这⾥其实也能看出,在物理学中,物理概念⼤于数学公式的重要性,理解⼤于应⽤。
说远了,再来说说⽼爱⼩薛等⼈反对的本质。
因为,世界上所有的物质都是由微观粒⼦组成的,如果微观粒⼦的运动是遵循概率的,那是不是意味着,宏观物体也是应该遵循概率?如果是这样,那是不是意味着我们在看⽉亮的时候⽉亮存在,我们没看⽉亮的时候,⽉亮就不存在了?这⾥是对玻尔等⼈对“波函数坍缩”解释的反对。
但玻尔说,我们明明说地是微观粒⼦,你⽤⽉亮来⽐喻,不合适啊。
于是,薛定谔想了⼀个办法,把微观物体的特征引⼊到宏观世界当中。
简单来说,就是通过属于微观的元素衰变现象,来决定⼀只宏观世界的猫的⽣死。
“薛定谔的猫”我也弄没明白,你来看看我的理解哪里不对?我经常说薛定谔的猫,其实,我看了很多关于这一理论的解释文章,每次我都觉得看明白了,但是后来我总是有感觉到我的理解有漏洞。
甚至我有是都感到疑惑,这到底是一个什么样问题呢?我都怀疑它到底是一个科学问题还是哲学问题。
借着这篇文章我再来重新梳理一下我以前的认识,温故而知新,看看能不能明白点什么。
首先,我们还是先来看看“薛定谔的猫”到底是怎么提出来的。
这个问题是:“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验。
是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
这里必须要认识量子行为的一个现象:观测。
微观物质有不同的存在形式,即粒子和波。
通常,微观物质以波的叠加混沌态存在;一旦观测后,它们立刻选择成为粒子。
实验是这样的:猫被装在箱子里,毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。
如果原子核衰变,则触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。
而原子核的衰变是随机事件,我们无法知道具体在什么时候衰变;在半衰期内,衰变与否的概率同时存在。
也就是说,如果我们不打开箱子看,猫即可能是活的也可能是死的,处于一种生与死的叠加状态,这将微观不确定性推演到了宏观不确定性。
(这是我能找到最简单,可能也是最明白的能描述了,我没有改一字,就是怕我的理解复述会出现偏差。
)按照我看到的解释我的理解是这样:按照经典的物理学理论,在盒子里此时必定已经发生结果1.死了2.没死。
但是我们作为外部的人要是想知道盒子里面猫的状态就只能打开盒子才能看到。
(其实打开盒子看看很简单),但是,由于这个问题的提出就是为了研究:微观领域的量子行为扩展到宏观世界的问题。
所以就只能在在量子理论的体系中进行解释此时猫的状态。
在量子理论体系中解释:当盒子处于关闭状态,整个系统一直保持在不确定的波态,就是猫生死叠加状态。
猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定。
薛定谔的猫作文怎么用
《薛定谔的猫与人生的不确定性》
在科学的长河中,有一个著名的思想实验——薛定谔的猫。
这只既死又活的猫,如同一个神秘的谜团,引发着人们无尽的思考。
想象在一个封闭的箱子里,有一只猫,以及一个可能会释放致命物质的装置。
根据量子力学的理论,在我们打开箱子观察之前,这只猫处于一种奇特的叠加态,既是活着的又是死去的。
这个实验看似荒诞,却深刻地揭示了量子世界的不确定性。
然而,薛定谔的猫的意义远不止于科学领域。
它让我们联想到人生,人生不也充满了各种不确定性吗?我们在每一个选择的路口,就如同那只猫在箱子里,未来的结果是未知的。
我们可能满怀希望地前行,却不知道等待我们的究竟是成功的喜悦还是失败的痛苦。
就像我们在学业上选择专业,在职业上选择道路,在感情上选择伴侣,每一个决定都像是打开一个可能装着不同结果的箱子。
在做出决定之前,我们无法确切知晓后果,只能凭借自己的判断和勇气去尝试。
但正是这种不确定性,让人生变得丰富多彩。
它给予我们探索的动力,让我们有机会去发现未知的精彩。
面对人生的“薛定谔之箱”,我们不应恐惧,而应保持好奇与勇敢。
我们要学会接受不确定性,明白生活中的每一个瞬间都是独特的,没有绝对的确定性。
即使结果不如预期,那也是人生的一种经历,让我们更加成熟和睿智。
薛定谔的猫提醒着我们,在这个充满变数的世界里,要以开放的心态去拥抱不确定性,勇敢地打开属于我们自己的一个个箱子,去书写属于我们独特而精彩的人生篇章。
让我们像那只神秘的猫一样,在不确定中寻找属于自己的确定性,创造出属于自己的辉煌人生。
听起来很高深的量子力学问题
量子力学确实是一个高深的领域,涉及到一些非常奇特和令人困惑的现象。
以下是几个著名的量子力学问题:
1. 薛定谔的猫:这是一个著名的思想实验,涉及到量子叠加和观测的问题。
简而言之,这个实验表明,在未被观测的情况下,一个物体可以处于多种状态的叠加,只有当被观测时,才会“坍缩”成一种确定的状态。
2. 量子纠缠:这是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊的关系,使得它们的状态是高度相关的。
当一个系统的状态改变时,另一个系统的状态也会立即改变,即使它们之间的距离非常遥远。
3. 黑体辐射问题:这是量子力学中的一个经典问题,涉及到黑体辐射的能量分布。
这个问题在经典物理学中无法解释,但在量子力学中得到了完美的解决。
4. 测量问题:在量子力学中,测量是一个有争议的问题。
一些物理学家认为,测量会使得量子态“坍缩”,而另一些则认为量子态的坍缩是一个主观概念,与观察者有关。
5. 宇宙的起源和演化:量子力学是目前对宇宙微观层面的最深入的理论之一,但它并不能完全解释宇宙的起源和演化。
一些物理学家正在试图将量子力学与广义相对论结合起来,以更好地理解宇宙的本质。
总之,量子力学是一个深奥而有趣的领域,它仍然有许多未解之谜和需要进一步研究的问题。
好奇害死猫——薛定谔的思想实验
量子力学的奠基人之一薛定谔以戏剧性的手法,给出了一个现在驰名的猫思想实验。
一只猫关在一个钢盒内,盒中有下述极残忍的装置(必须保证此装置不受猫的干扰):在盖革计数器中有一小块辐射物质,它非常小,或许在1小时内只有一个原子衰变。
在相同的几率下或许没有一个原子衰变。
如果发生衰变,计数管便放电并通过继电器释放一锤,击碎一个小的氢氰酸瓶。
如果人们使这整个系统自在1小时,那么人们会说,如果在此期间没有原子衰变,这猫就是活的,否则猫将被毒杀。
经验告诉我们,那只猫是非死即活的,两者必居其一。
可是,按照量子力学的规则,盒内整个系统处于两种态的叠加之中,一态中有活猫,另一态中有死猫。
两种态叠加所对应的解是既死又活的猫。
但是,一个又活又死的猫意味着什么呢?只要我们不打开盒子,那么猫将永远处于一种悬而未决的死活组合状态之中,直到有人打开盒子才会发现,猫确实是要么已死,要么还生气勃勃,将永远找不到一群死活相间的猫。
为什么会出现这样的悖论呢?
首先,描述量子力学的理论是Hilbert空间理论,其理论框架是由若干条条假设构成的。
这些假设说起来比较抽象,以下我用通俗一些的语言归纳出以下几点:
1. 微观系统的状态可以由一个波函数表示,波函数随着时间的变化满足薛定谔方程。
2. 任何一个力学量都是一个线性算子(Hermite算子),对力学量的观测所得到的结果必定是它的一个特征值,如果不去观测它,那么它的状态必定是特征函数(特征值对应的波函数)的线性组合。
3. 任何一个波函数可以分解为特征波函数的线性组合,每个特征函数前的系数的模的平方,恰巧就是观测到它所对应的特征值的概率。
4.如果两个线性算子是可交换的,那么它们有组成完全系的共同本征函数,所对应的力学量同时有确定值;如果两个线性算子是不可交换的,那么它们所对应的力学量不可能同时有确定值。
由于表示位置的算子与表示速的算子是不可交换的,故它们不可能同时具有确定的值。
5.当两个力学量不可能同时有确定值时,其不确定性可由海森堡不等式表述。
力学量(如位置、动量、动能甚至时间等)的算符化是物质非实体化过程中的一个重要成果。
事实上,像位置、动量、能量等力学量是宏观客体的属性,因此当我们用这些宏观量来描述微观粒子的运动状态时并不能保证可以像在经典力学中那样具有纯粹客观性。
力学量的算符化使得在微观世界中力学量成了微观粒子的一个“潜存”的量。
也就是说在具体的算符作用前,问微观粒子的力学量具有什么样的数值是没有意义的。
在经典力学中,位置与动量可以同时具有确定的值,但是在量子力学中,它们不可能同时具有确定的值,这是因为他们在量子力学中分别用不同的算符来表征,因此不能同时作用于一个向量(即描述微观粒子运动状态的波函数)。
除非两个算符是对易的(即作用顺序是可交换的),否则便不可能同时具有确定的值。
微观粒子各力学量之间以一个抽象空间(Hilbert空间)为媒介构成了一个整体的关系网络。
回到薛定谔猫,用X表示活猫状态波函数——它表示一个可能的世界,Y表示死猫状态的波函数——它表示另一个可能的世界,再用Z表示盒内的状态波函数——两个可能世界的混合世界,则由线性方程的叠加原理,存在复数a,b,使得Z=aX+bY。
于是粒子在底片上某一点出现的概率密度可分解为四项(见下面的图片,符号*表示共轭复数,看不懂的可以跳过去不看),其中第一、二项分别表示死猫和活猫的概率密度,第三、四项则是干涉项。
它意味着,混合的世界并不是两个可能世界的简单叠加,而是二者的结合:每一个世界都干涉另一个世界,从而形成了叠加的状态。
于是便出现了一个在宏观世界中不可思议的事情:
猫是死是活这两个事件居然不是互斥的事件!
线性曾经是秩序的代名词,线性的世界曾经是还原论者畅行无阻的世界。
然而现在,线性世界的可叠加性却造成解的多样性和不确定性,甚至造成了不死不活猫的存在悖论。
几率的观点一般只有在大量的实验中才能说明问题,比如说,假如我们残忍地将薛定谔猫的实验重复做多次,那么几率的观点将能使我们正确地预测活猫和死猫出现的次数接近相等。
可不管做多少次这样的实验,出现一只不死不活的猫的次数将肯定是零。
一方面在理论上一只不死不活的猫是存在的,但是它在任何观察者的眼里却永远不会出现,为什么量子系统的信息一旦进入观察者的视野里,量子几率波就被“缩编”成唯一的描述——死猫或活猫呢?
假设的合理性虽然被实验所一再肯定,但我们这里需要的是一种解释,一种基于科学的认识论的解释。
公式。