浅谈薛定谔猫
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解析世界⼗⼤著名悖论之⼋:薛定谔的猫薛定锷的猫是量⼦⼒学领域的⼀个著名悖论:⼀只猫、⼀些放射性元素和⼀瓶毒⽓⼀起被封闭在⼀个盒⼦⾥。
在⼀个⼩时内,放射性元素衰变的⼏率为50%。
如果衰变,那么⼀个连接在盖⾰计数器上的锤⼦就会被触发,并打碎瓶⼦,释放毒⽓杀死猫。
因为这件事会否发⽣的概率相等,薛定锷认为在盒⼦被打开前,盒⼦中的猫被认为是既死⼜活的。
我们⼀般会认为,在没有⼈观察的时候,薛定谔的箱⼦⾥的粒⼦要么衰变了,要么没有衰变,⼆者必居其⼀。
但是这不符合量⼦⼒学的要求。
如果⼆者必居其⼀,量⼦⼒学就⽆法解释双缝⼲涉实验,⽆法解释粒⼦的波粒⼆相性。
量⼦⼒学认为箱⼦⾥的粒⼦处于“衰变”和“没有衰变”这两种状态的“叠加状态”。
我们⽆法理解量⼦⼒学意味着它不能满⾜逻辑统⼀性标准。
好在这个标准不是真理的根本标准,⽽是⼀个替代标准。
真理的根本标准是实⽤,理论的作⽤是提⾼⼈的实践能⼒,当量⼦⼒学的公式能够帮⼈解决实际问题的时候,我们就可以认为它是真的。
真理的替代标准包括预见性标准、简单性标准、稳定性标准和逻辑统⼀标准。
量⼦⼒学能够准确预⾔很多实验结果说明它满⾜预见性标准,能⽤简单的公式表⽰说明它满⾜简单性标准,能长期经受实践考验说明它满⾜稳定性标准。
所以在五个真理标准中,量⼦⼒学满⾜四个,只有⼀个不满⾜,⽽且我们找不到⽐量⼦⼒学更好的理论。
所以不管我们理解不理解,我们都不得不接受量⼦⼒学,⽆法理解的问题只能⽤其他⽅法解决。
在科学的历史上,除了量⼦⼒学之外还有很多理论曾经⽆法让⼈理解,多数后来都理解了。
⽆法理解就是⽭盾的对⽴状态,理解了就是⽭盾的统⼀,⽭盾的统⼀都是通过某些具体途径实现的。
什么是⽭盾统⼀的具体途径呢?例如,⼗字路⼝东西⾛的时候,南北就不能⾛,这是⼀对⽭盾,不能统⼀,不能东西南北同时⾛。
但如果修个⽴交桥这对⽭盾就统⼀了,⽴交桥就是实现⽭盾统⼀的具体途径。
过去⼈们没见过⽴交桥,所以你对他说东西南北可以同时⾛,他就会认为不可能。
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。
浅谈薛定谔猫0 引言薛定谔猫是1935年由著名的物理学家埃尔温·薛定谔提出的一个假想实验,通过这个实验对量子力学的概念提出了质疑。
经典世界中的薛定谔猫是由大量微观粒子组成,那么它为什么没有波粒二象性的特征呢?量子力学的理论是否完备?本文以这些问题为基础,简述了薛定谔猫的发展过程。
以此对量子力学有简单的理解。
1、薛定谔猫的由来“——谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫,我就去拿枪!”这是斯蒂芬·霍金对薛定谔猫的评价。
1.1波粒二象性微观的粒子既有波动性又有粒子性,诸如电子,光子等微观粒子它们在同一个时刻既可以在这里也可以在那里,既是波又是粒子。
它是波和粒子两象的矛盾统一。
为了描述他们的状态,引入波函数来进行描述,微观粒子的波动显现是它运动的一种统计规律,因此称此波动为概率波或概率波幅。
概率波幅是量子力学的最基本最重要的概念。
量子力学的精妙就是引入概率波幅(量子态)的概念,微观世界的各种特性就源于此。
量子力学完美的解释了微观世界的规律,但是在我们所生活的宏观世界我们似乎难以用量子力学的原理来解释。
因为我们看不到这种量子态。
用一个简单的对比来理解量子力学与宏观物理学的冲突:如果仅仅从量子力学原理再加上数学以及逻辑来看我们的地球时,能看到的是大量叠加的、同时发生的现象,这些现象是从远古的时代起就被许多小的量子事件累积而产生的。
然而,我们现实中的地球随处可见的是一个个轮廓清晰而分明的物理实在。
1.2 薛定谔猫假想实验能否将量子理论应用于宏观的世界?爱因斯坦为代表的一方认定量子力学不是完备的理论,“上帝是不会玩骰子的”;而以哥本哈根学派领袖波尔为代表的另一方认定量子理论是正确的。
薛定谔也为此感到困惑,他质疑量子力学的哥本哈根学派的解释,于是他用一个假想的实验来检验理论隐含之处,1935年他发表了薛定谔猫佯缪的文章,薛定谔猫就此诞生。
所谓的薛定谔猫假想实验:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含一个原子核和毒气设施。
标题:薛定谔的猫:量子力学中的哲学思考薛定谔的猫是量子力学中一个非常著名的思想实验,由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔于1935年提出。
这个实验旨在说明量子力学中的超定位原理以及观察者对量子系统状态的影响。
通过一个虚构的实验,薛定谔试图揭示量子力学与经典物理学之间的矛盾和困惑。
在这个思想实验中,薛定谔描述了一个封闭的盒子,里面装有一只猫、一个放射性原子、一个检测器和一瓶毒气。
如果检测器检测到放射性原子衰变,就会打碎毒气瓶,导致猫死亡。
根据量子力学的原理,放射性原子的衰变是一个随机过程,因此在没有观察之前,我们无法确定原子是否已经衰变。
这意味着,在观察之前,猫处于一种既是活着又是死去的超定位状态。
这个实验引起了广泛的哲学和科学讨论。
一方面,薛定谔的猫强调了量子力学的非直观性。
在我们日常经验中,物体总是处于明确的状态,而量子力学却告诉我们,微观粒子可以同时处于多种状态。
这使得理解量子世界变得非常困难。
另一方面,实验也揭示了观察者对于量子系统状态的影响。
在经典物理学中,观察者与被观察对象是独立的;而在量子力学中,观察者的测量行为会影响到被观察对象的状态。
为了解释薛定谔的猫实验,科学家们提出了多种不同的解释。
其中最著名的是哥本哈根解释,由尼尔斯·玻尔和维尔纳·海森堡提出。
他们认为,在观察之前,量子系统处于一种叠加态,只有当观察者进行测量时,系统才会坍缩到一个明确的状态。
然而,这种解释并没有解决所有问题。
例如,它引发了“测量问题”:是什么促使量子系统从叠加态坍缩到明确的状态?观察者在这个过程中扮演了什么角色?除了哥本哈根解释外,还有其他一些解释试图解决薛定谔的猫带来的困惑。
例如,多世界解释认为,每次测量都会导致宇宙分裂成多个版本,每个版本都有不同的测量结果。
这样,薛定谔的猫在不同版本的宇宙中既活着又死去。
尽管这种解释避免了叠加态的问题,但它引入了新的哲学问题,如现实性和宇宙学选择等。
薛定谔的猫通俗解释
薛定谔的猫是一个著名的物理学概念,源自薛定谔在1935年提出的一篇文章《解决二分子动力学问题的一般方法》。
在这篇文章中,薛定谔提出了一个想象中的实验,称为"薛定谔的猫"。
这个实验描述了一只猫被放进一个盒子中,盒子内有一枚未起弹的子弹,子弹的起弹是由一个随机事件决定的。
如果子弹起弹,它会击中盒子的一个开关,把猫弄死。
薛定谔的猫是用来描述量子力学中的不确定性的。
在量子力学中,很多的物理量都是有一定不确定性的,例如电子的位置和动能。
在薛定谔的猫实验中,猫的生死也是一种不确定性,因为它取决于子弹是否起弹,而这是一个随机事件。
薛定谔的猫是一个抽象的概念,用来帮助人们理解量子力学中的不确定性原理。
在通俗的解释中,薛定谔的猫可以被理解为一个用来描述随机事件和不确定性的模型。
在薛定谔的猫中,猫的生死是一种未知的不确定性,它直到观察者打开盒子时才能被确定。
这就是所谓的"观察者效应",即观察者的行为会对被观察的系统产生影响。
这是因为在量子力学中,观察者和被观察的系统之间存在着相互作用。
薛定谔的猫实验并没有真正进行过,它只是一个想象中的实验,用来帮助人们理解量子力学中的不确定性原理。
但是,它确实反映了量子力学中许多的基本特征,例如不确定性和观察者效应。
薛定谔的猫实验也引发了许多的讨论和争论,因为它与我们日常生活中对客观现实的理解有很大的不同。
但是,在物理学领域,薛定谔的猫是一个重要的概念,它有助于我们理解量子力学的基本原理。
薛定谔的猫科学解释
嘿,你知道薛定谔的猫不?这可真是个超级神奇的玩意儿啊!想象
一下,有一只猫被关在一个盒子里,盒子里还有个会随机触发的装置,一旦触发就会释放出能要猫命的东西。
哇塞,那这只猫到底是死是活呢?这就像是抛硬币,在打开盒子之前,你根本不知道结果呀!
比如说,你准备去抽奖,在开奖之前,你能确定自己到底中没中奖吗?这就和薛定谔的猫一样,处于一种既可能这样又可能那样的不确
定状态。
这只猫啊,就这么神奇地处在生与死的叠加态中。
有人可能会说,
这不是瞎扯嘛,猫怎么可能既死又活。
嘿,这就是量子力学的奇妙之
处啊!它打破了我们常规的思维模式。
科学家们为了研究这玩意儿,那可是绞尽脑汁啊!他们试图去理解
这种奇怪的现象,就好像我们试图去理解为什么有时候运气超好,有
时候又超背一样。
你看啊,在我们的日常生活中,也有很多类似的不确定情况。
比如说,你去面试一份工作,在没得到结果之前,你不知道自己到底能不
能被录用,这不就是一种不确定的状态嘛。
薛定谔的猫这个概念,真的是让人大开眼界。
它让我们意识到,世
界并不是我们想象的那么简单,有很多神奇的事情在等着我们去发现。
我觉得啊,薛定谔的猫就是一个超级有趣的科学谜团,它让我们对世界的本质有了更深的思考。
它告诉我们,不能总是用常规的眼光去看待事物,要保持好奇心,去探索那些未知的奇妙领域。
这只猫,真的是太神奇啦!。
薛定谔的猫最精辟的解释
薛定谔的猫是薛定谔提出的一个思想实验,用来探讨微观粒子在量子力学中的叠加态和测量问题。
在这个实验中,一个猫被置于一个封闭的箱子内,箱子中放置有一个放射性物质,这个物质的崩解有一半的几率会导致释放一种毒气,另一半的几率则不会。
根据量子力学的原理,放射性物质的崩解状态会处于叠加态,即同时处于衰变和未衰变的状态。
根据传统的经典物理学观点,猫要么活着,要么死去,不存在两种状态的叠加。
然而,根据量子力学的描述,猫的状态与放射性物质的状态是纠缠在一起的,当未进行观测和测量的时候,猫同时处于活着和死亡的叠加态。
只有当观测者打开箱子并进行测量后,猫的状态才会坍缩成活着或死亡的其中一种状态。
薛定谔的猫这个思想实验揭示了量子力学的一种非直观的现象,即微观粒子在未被观测时可以处于叠加态,并且观测的过程本身会导致量子态的坍缩。
这在经典物理学中是不可思议的,但在量子力学中是一种被广泛接受的现象。
薛定谔的猫引发了人们对量子力学基本原理和测量过程的深入思考和研究。
薛定谔的猫简单理解“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,在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。
之后,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,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来根据经典物理学,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。
在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加。
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。
这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
思想实验告诉我们:除非进行观测,否则一切都不是确定的,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由波尔及其同事创立的理论结果。
量子力学告诉我们,存在一个中间态,猫既不死也不活,直到进行观察看看发生了什么。
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。
他说过一句名言:“上帝不会掷骰子。
”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说,认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。
爱因斯坦花了数年时间企图设计一个实验来检验这种内在真实性是否确在起作用,但没有完成这种设计就去世了。
在实验中,无论是多少概率存活或者死亡,相对于观测者来说,在未观测之前,都存在不确定性,即其存在叠加态。
但将参考系建立在实验对象猫身上,其结果已经确定,是客观存在的,并非以外界观测者是否观测而决定其真实的结果。
薛定谔的猫薛定谔的猫薛定谔的猫是著名的量子力学思想实验,由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔在1935年提出。
这个思想实验通过描述一个在量子力学原理下的理想化情形,来阐述微观粒子的奇妙性质。
实验设想中,有一只猫被放置在一个封闭的箱子中,同时在这个箱子中有一种放射性物质,可能会在某个特定时间发生衰变。
如果发生衰变,一个探测器会被触发,导致释放一瓶毒气,最终导致猫的死亡;而若没有衰变发生,探测器则不会被触发,猫就会存活下来。
在量子力学的框架下,未触发探测器和触发探测器两种可能性是以概率的形式同时存在的。
这种量子叠加的状态描述了不确定性,即我们不能准确预测在实验发生之前猫的具体状态。
根据量子力学原理,量子态(wave function)的叠加性意味着观测者对系统的观测会导致量子态的坍缩,使得系统处于确定的状态。
因此,猫的死活状态在观测之前是未知的,观测之后才变为确定的状态。
这个实验引发了一个有趣的哲学问题,即量子力学的不确定性原理是否适用于宏观世界的物体,例如猫。
一般认为,宏观物体是否能够处于叠加态是不存在的,因为它们与环境有着强烈的相互作用,导致量子性质被抑制。
然而,薛定谔的猫实验并非直接在实践中进行。
它是一种思维实验,强调了量子力学原理的奇妙性质,并用生动形象的方式诠释了这些概念。
薛定谔的猫以其简洁而又深奥的思想实验成为了量子力学的经典案例之一。
它使得我们理解了量子力学的基本原理,以及对微观世界做出具体预测的限制。
在现代物理学中,量子力学的应用广泛而深入,成为了解释微观世界的最理想的理论框架之一。
然而,薛定谔的猫也引发了令人费解的问题。
例如,如果猫可能同时处于死亡和存活的状态,那么当我们打开箱子观察时,猫最终会处于哪种状态?观测者的意识是否对量子态的坍缩有影响?对于这些问题,学界还没有达成一致的共识。
尽管如此,薛定谔的猫实验仍然是一个重要的量子力学思想实验,它激发了人们对于量子世界本质的深刻思考。
浅谈薛定谔猫
0 引言
薛定谔猫是1935年由著名的物理学家埃尔温·薛定谔提出的一个假想实验,通过这个实验对量子力学的概念提出了质疑。
经典世界中的薛定谔猫是由大量微观粒子组成,那么它为什么没有波粒二象性的特征呢?量子力学的理论是否完备?本文以这些问题为基础,简述了薛定谔猫的发展过程。
以此对量子力学有简单的理解。
1、薛定谔猫的由来
“——谁敢跟我提起薛定谔那只该死的猫,我就去拿枪!”这是斯蒂芬·霍金对薛定谔猫的评价。
1.1波粒二象性
微观的粒子既有波动性又有粒子性,诸如电子,光子等微观粒子它们在同一个时刻既可以在这里也可以在那里,既是波又是粒子。
它是波和粒子两象的矛盾统一。
为了描述他们的状态,引入波函数
来进行描述,微观粒子的波动显现是它运
动的一种统计规律,因此称此波动为概率
波或概率波幅。
概率波幅是量子力学的最
基本最重要的概念。
量子力学的精妙就是
引入概率波幅(量子态)的概念,微观世
界的各种特性就源于此。
量子力学完美的
解释了微观世界的规律,但是在我们所生
活的宏观世界我们似乎难以用量子力学的
原理来解释。
因为我们看不到这种量子态。
用一个简单的对比来理解量子力学与宏观物理学的冲突:如果仅仅从量子力学原理再加上数学以及逻辑来看我们的地球时,能看到的是大量叠加的、同时发生的现象,这些现象是从远古的时代起就被许多小的量子事件累积而产生的。
然而,我们现实中的地球随处可见的是一个个轮廓清晰而分明的物理实在。
1.2 薛定谔猫假想实验
能否将量子理论应用于宏观的世界?爱因斯坦为代表的一方认定量子力学不是完备的理论,“上帝是不会玩骰子的”;而以哥本哈根学派领袖波尔为代表的另一方认定量子理论是正确的。
薛定谔也为此感到困惑,他质疑量子力学的哥本哈根学派的解释,于是他用一个假想的实验来检验理论隐含之处,1935年他发表了薛定谔猫佯缪的文章,薛定谔猫就此诞生。
所谓的薛定谔猫假想实验:把一只猫放进一个封闭的盒子里,然后把这个盒子连接到一个装置,其中包含一个原子核和毒气设施。
设想这个原子核有50%的可能性发生衰变。
衰变时发射出一个粒子,这个粒子将会触发毒气设施,从而杀死这只猫。
我们发现整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。
2、薛定谔猫的诠释
2.1 哥本哈根诠释
根据量子力学的原理,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,因此,那只可怜的猫就应该相应地处于‘死’和‘活’的叠加态。
非死非活,又死又活,状态不确定,直到有人打开盒子观测它。
看猫一眼才决定其生死,只有当你打开盒子的时候,迭加态突然结束(在数学术语就是“坍缩”)实验中的猫,可类比于微观世界的电子。
在量子理论中,电子可以不处于一个固定的状态(0或1),而是同时处于两种状态的叠加(0和1)。
如果把叠加态的概念用于猫的话,那就是说,处于叠加态的猫是半死不活、又死又活的。
哥本哈根的几率诠释的优点是:只出现一个结果,这与我们观测到的结果相符合。
但有一个大的问题:它要求波函数突然坍缩。
但物理学中没有一个公式能够描述这种坍缩。
2.2 多世界诠释
1957年,埃弗雷特提出的“多世界诠释”似乎为薛定谔猫找到一个合理的解释。
埃弗雷特指出两只猫都是真实的。
有一只活猫,有一只死猫,但它们位于不同的世界中。
当我们向盒子里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。
这两个版本在其余的各个方面都是全同的。
唯一的区别在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。
”
也就是说,上面说的“原子衰变了,猫死了;原子没有衰变,猫还活着”这两个世界将完全相互独立地演变下去,就像两个平行的世界一样。
格利宾指出这是基于无懈可击的数学方程,量子力学朴实的、自洽的、符合逻辑的结果。
在我
们生活的这个世界上,没有隐变量,上
帝不会掷骰子,一切都是真实的。
”按
格利宾所说,爱因斯坦如果还活着,他
也许会同意并大大地赞扬这一个“没
有隐变量,上帝不会掷骰子”的理论。
多世界诠释的优点是:薛定谔方
程始终成立,波函数从不坍缩,由此它简化了基本理论。
可这样的设想过于离奇,这些平行的世界全都是同样真实的。
2.3 退相干理论
了解退相干对薛定谔猫的解释我们先了解退相干历史。
退相干历史(DH):我们把宇宙的历史分得足够精细,那么实际上每时每刻都有许许多多的精粒历史在“同时发生”(相干)。
比如没有观测时,电子显然就同时经历着“通过左缝”和“通过右缝”两种历史。
但我们只关心我们所关心的是观测到的电子通过左右之一的一条缝,即粗粒历史的情况。
因为互相脱散(退相干)的缘故,这些历史之间失去了联系,只有一种能够被我们感觉到。
按照历史颗粒的粗细,我们可以创建一棵“历史树”。
以量子联赛来说,一个球队在联赛中的历史,最粗仅仅可以分两种:“得到联赛冠军”和“没有得到
联赛冠军”。
在这个极粗的层面上,我们只具体关心有否获得冠军,别的一概不理,它们都将在计算中被加遍。
但是我们也可以继续“精确”下去,比如在“得到冠军”这个分支上,还可以继续按照胜率再区分成“夺冠并且胜率超过50%”和“夺冠但胜率不超过50%”两个分支。
类似地我们可以一直分下去,具体到总共获胜了几场,具体到每场的胜负……一直具体到每场的详细比分为止。
当然在现实中我们仍可以继续“精粒化”,具体到谁进了球,球场来了多少观众,其中多少人穿了红衣服,球场一共长了几根草之类。
但在这里我们假设,一场球最详细的信息就是具体的比分,没有更加详细的了。
这样一来,我们的历史树分到具体的比分就无法再继续分下去,这最底下的一层就是“树叶”,也称为“最精粒历史”。
对于两片树叶来讲,它们通常是互相相干的。
我们无法明确地区分1:0获胜和2:0获胜这两种历史,因此也无法用传统的概率去计算它们。
但我们可以通过适当的粗粒化来构建符合常识的那些历史,比如我们可以区分“胜”,“平”和“负”这三大类历史,因为它们之间已经失去了干涉,退相干了。
如此一来,我们就可以用传统的经典概率来计算这些历史,这就形成了“一族”退相干历史,只有在同一族里,我们才能运用通常的理性逻辑来处理它们之间的概率关系。
现在让我们考虑薛定谔猫
的情况:当那个决定命运的原子
衰变时,就这个原子本身来说,
它的确经历着衰变和不衰变两
种可能的精粒历史。
原子本身只
是单个粒子,我们忽略的东西并
不多。
但一旦猫被拖入这个剧情
之中,我们的历史剧本换成了猫
死和猫活两种,情况就不同了!
无论是“猫死”还是“猫活”
都是非常模糊的陈述,描述一只
猫具体要用到10^27个粒子,当
我们说“猫活”的时候,我们忽
略了这只猫与外界的一切作用,
比如它如何呼吸,如何与外界进行物质和能量交换等等。
就算是“猫死”,它身上的n个粒子也仍然要和外界发生相互作用。
换句话说,“猫活”和“猫死”其实是两大类历史的总和,就像“胜”是“1:0”,“2:0”,“2:1”等历史的总和一样。
当我们计算“猫死”和“猫活”之间的干涉时,我们其实穷尽了这两大类历史下的每一对精粒历史之间的干涉,而它们绝大多数都最终抵消掉了。
“猫死”和“猫活”之间那千丝万缕的联系于是被切断,它们退相干,最终只有其中的一个真正发生。
薛定谔猫这样的物体,通过退相干可以损失其整体的相干性,变成一个没有相干性的经典系统,描述其运动的量子力学也会转化为经典系统。
从这个意义上,量子力学可以把经典力学作为一种极限。
3、薛定谔猫的启发
薛定谔猫佯缪的解释有很多,不是每一个人都是同意某一种解释。
从中引发的问题也很多,像长达了数十年的波尔—爱因斯坦之争,但正是这样的思想交锋。
才能更加推动物理学乃至更多学科的研究。
在1996年,法国物理学家塞尔日·阿罗什在实验中让原子的“猫态”维持更长的时间,以此实现量子计算机的梦想,通过所谓的量子比特来解决超越普通计算机能力之外的巨大数据。
但我们必须找到一种测量量子比特的方法。
而当我们在思考这些问题的时候的“顿悟”,也是不是就从原先的一种叠加态到一种确定态?
利用量子态的特征,还可以建立更加安全的密码体系。
通过量子态来传递秘钥是很安全的,在我们想要窃听的时候是对量子态进行准确的测量,就引起退相干,破坏原有的量子态,就被量子相干性的直接推论——“量子不可克隆(精确复制原理”禁戒。