“薛定谔的猫”想表达什么思想?真的存在“既死又活”的猫吗?

宇宙时空探索 2023-12-30 16:52:46

薛定谔的猫,只是一个简单的思想实验,之前也做过很多次科普。之所以会多次科普薛定谔的猫,就是因为这绝不仅仅是一个简单的思想实验,如果你详细了解了薛定谔的猫在什么背景下诞生的,意味着对量子力学已经有了相当深入的了解。

具体背景是这样的。

爱因斯坦和玻尔两位物理学界大佬,都是量子力学的创始人之一。既然如此,按道理讲,爱因斯坦和玻尔不应该有什么冲突,毕竟两人都不会质疑量子力学。

不过在第五届和第六届索尔维大会上,爱因斯坦与玻尔之间出现了激烈的“冲突”,当然不是打架,而是辩论。

爱因斯坦质疑玻尔关于量子力学“不确定性”的诠释,说白了就是“哥本哈根诠释”,而玻尔是哥本哈根学派的代表人物之一。爱因斯坦坚决不承认量子力学中的“不确定性”和“叠加态”,认为背后一定存在未被发现的“隐变量”,只要找到“隐变量”,就可以用经典物理学解释量子力学的诡异现象。

不过玻尔坚持认为“不确定性”和“叠加态”就是量子世界的固有属性,这才有了两人的激烈辩论。

你可能会不解:这也没有薛定谔和薛定谔的猫什么事啊,说这些干嘛呢?

别着急,听我慢慢讲。

爱因斯坦与玻尔之间的辩论并没有最终结果,两人谁都没有说服对方。爱因斯坦并不服气,于是便联合波多尔斯基和罗森一起提出了著名的“EPR佯谬”,EPR分别是三人名字的首字母。

EPR佯谬到底什么意思呢?

它针对的其实还是哥本哈根诠释中的不确定性原理,通俗理解是这样的。

不确定性原理表明,我们不可能同时测量出微观粒子准确的位置和速度信息,位置越准确,速度就越不准确。而位置的不确定性与速度不确定性乘积必须不小于一个常数,这个常数虽然很小,但比零要大。

爱因斯坦等三人认为,如果把纠缠中的两个粒子A和B分开,相距很远。之后测量粒子A的位置,根据不确定性原理,位置确定了,速度自然就确定不了。但是可以测量B的速度,由于A和B处于纠缠态,根据动量守恒,就可以间接获取A的动量,自然也就知道A的速度了。

这不就相当于我们同时知道了粒子A的准确位置和速度信息了吗?果真如此的话,就与不确定性原理发生了矛盾。

再通俗点可以这样理解。有一副手套,分别被装在两个密封的箱子里,我们并不知道两个箱子里的手套哪个是左手套,哪个是右手套。现在把两个箱子放在相距一千光年远的两个地方,玻尔打开其中一个箱子发现是左手套,那么立刻就知道另一个箱子里是右手套,相当于玻尔瞬间获取了一千光年外的信息,远超了光速,这显然是不可能的。

该薛定谔登场了。

与爱因斯坦一样,薛定谔也是经典物理学派的坚定支持者,他对哥本哈根诠释中的不确定性原理也非常反感。

薛定谔这家伙确实聪明绝顶,是物理学天才,提出了著名的薛定谔方程,该方程在量子世界的地位就相当于牛顿定律在宏观世界的地位,描述的是微观粒子的运行规律。不过薛定谔无法解释公式中的“波函数”到底是什么意思,还有玻恩给出了解释,认为所谓的“波函数”其实就是概率波,玻恩也因为“概率波”诠释获得了诺贝尔物理学奖。

按说你薛定谔应该感谢玻恩才对,但玻恩也是哥本哈根学派的成员之一,他提出的概率波诠释本质上还是不确定性,薛定谔本人对此非常生气,他把EPR佯谬又定义为“量子纠缠”,这个名字在当时确实很不受欢迎,甚至会成为被戏谑的对象。

之后,薛定谔又提出了著名的薛定谔的猫这个思想实验,讽刺并质疑哥本哈根学派所谓的“叠加态”。不得不承认,薛定谔真的是天才,思维很具有跳跃性。

原本薛定谔只是想借助这个思想实验恶心哥本哈根学派,一开始也确实“恶心”到了,不过随着量子力学不断发展,这个思想实验到后来竟然成了推动量子力学发展的的某种动力,最起码成为了一个几乎众人皆知的科普知识。

实验过程就不详述了,简单讲就是,通过一个放射性元素的衰变与否,来控制开关,然后开关控制毒气瓶是否打开释放毒气。

按照量子力学中的“叠加态”,放射性元素一直处于“衰变与不衰变”的叠加态,最终猫自然也处于“生和死”的叠加态。而要想知道这只猫到底是死是活,只有通过观测,而在观测的一瞬间,猫的状态就发生了坍缩,从叠加态坍缩为“本征态”,也就是某一个确定状态,要么死,要么活。

很显然,这样的猫现实中是不存在的,薛定谔就是想用这个思想实验讽刺哥本哈根学派。

薛定谔设计的这个思想实验真的很高明。因为在爱因斯坦和玻尔大辩论的时候,玻尔总是会强调量子力学中的诡异现象,比如说不确定性和叠加态只会出现在量子世界,不会出现在宏观世界。

而薛定谔用一个简单的思想实验,成功地把微观世界的量子效应(放射性元素的叠加态)与宏观世界(那只猫)联系起来。对于这个思想实验,一时间连玻尔本人也有点懵,毕竟如果叠加态真的存在,那里理论上“既死又活”的猫也会存在,但现实中怎么可能存在这样的猫呢?

而如果叠加态不存在,不等于自己打自己脸吗?相当于玻尔和哥本哈根学派自己否定到了自己。

于是,随着薛定谔的猫这个思想实验不断发酵,最终这只猫也成了物理学界四大神兽之一,可谓家喻户晓,现实中很多人把自己家的猫就起名为“薛定谔”,可见这只猫有多出名了。

但物理学该如何解释薛定谔的猫这个思想实验呢?衍生了很多假说。

比如说多世界假说,这个假说确实让人感觉很疯狂。认为在我们观测的一瞬间,世界就发生了分裂,分裂为两个世界,其中一个世界里的猫是活的,另一个世界里的猫是死的,如果我们世界里的猫是活的,不代表死猫就不存在,只是出现在了另一个世界。

更深层的意思是,由于我们日常生活中每时每刻都在观测,意味着我们的世界每时每刻都在发生分裂,你的任何一次选择,任何一次决定都会分裂成两个世界。你在做出一个选择的同时,自然会放弃其他选择,但并不是说其他选择没有出现,只是出现在了其他世界。

打个不恰当的比方,有两个女孩你都很喜欢,你都不想放弃,但现实中你不得不做出选择,只能选其中的一个女孩,放弃另一个女孩。但其实在你选择的时候,就会分裂成两个世界,你在另一个世界选择的是另一个女孩。

可以看出,多世界假说太疯狂了,也很难通过实验去验证,所以至今也不被大众接受。

还有就是“退相干”诠释,也是目前相对最可靠的诠释。所谓“退相干”,说白了就是“不再具有相干性”,也就是说“不再具有量子力学中的纠缠,叠加态和不确定性”。

退相干理论认为,薛定谔的猫这个思想实验其实是没有意义的,因为在实验甚至还没开始时,放射性元素的叠加态就已经发生了“退相干”,不再具备“叠加态”。为什么?

因为放射性元素不可避免地会与周围环境发生相互作用,就相当于是“观测”。密封的箱子不可能是绝对的真空,即便假设是绝对的真空,箱子里面仍旧有开关,毒气瓶,当然还有猫本身。由于任何形式的观测都会导致叠加态发生坍缩,成为本征态,因此猫也可以是观测者。

也就是说,在哥本哈根学派眼里,叠加态确实是存在的,是量子世界的固有属性,只不过这种叠加态很难表现在宏观世界里。

而随着上世纪60年代贝尔不等式的问世,也让爱因斯坦与哥本哈根学派之间的争论暂时告一段落,结果就是爱因斯坦错了,哥本哈根学派笑到了最后。

贝尔不等式是从爱因斯坦的“隐变量理论”推导出来的一个属性,这里就不具体展开了,简单讲就是,如果隐变量存在,那么量子纠缠的结果应满足一定的统计规律,即贝尔不等式。

也就是说,如果贝尔不等式成立,那么隐变量就存在,爱因斯坦对了。如果贝尔不等式不成立,那么隐变量就不存在,玻尔为首的哥本哈根学派就对了。

而实验证明,贝尔不等式确实不成立,因此哥本哈根学派笑对了,这也是为什么不确定性原理会被如今主流科学界认可。

而很多实验也确实表明量子纠缠现象的确存在,比如说我国的墨子号量子卫星,早在2016年就实现了两个纠缠光子被分发到相距1200公里远处,仍保持纠缠态。

完!

1 阅读:375
评论列表
  • 2024-01-09 08:46

    到目前为止人类连光的本质属性都没搞清楚更不要说控制单个光脉冲了!我的理论是根据电磁波原理(振荡电流产生电磁波)推导出光波是由单个电子振动产生的电磁波,一个电子振动一次产生一个光脉冲,一群电子振动产生一群光脉冲。你所说的所谓单光子目前人类还无法做到,因为人类到目前为止连控制一个原子都做不到更不要说控制一个电子。你所说的探测,目前所有的探测手段也只探测一群光波,因为目前所有的感光材料都要有一定量的光波作用才能体现出来。你所谓单光子双缝干涉实验实际上是一群光波在起作用,只是要达到一定的量才能在屏幕上显示出来。你再疏理一下所有的物理理论。如果还原光的电磁波属性,用光的电磁感应原理解释光电效应,解释黑体辐射现象(在光的电磁感应原理解释光电效应实验时说的光波作用于电子电子获得的能量就是一份份的,在效果上是不连续的)也就是说光的电磁感应原理也能解释黑体辐射实验。再有就是解释康普顿效应,是光激光辐射引起的,我认为光通透明体是光激辐射也就是入射光激发透明体的电子引起透明体物质的电子共振再发射出光波,晶体里的电子振频率受晶体原子影响,不同角度的电子受激后振荡频率不一样引起康普顿实验结果这样所有物理论都顺了

  • 2024-06-01 08:17

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人,看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理,以认知进化否定绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,以太灾难不奇怪,他却借机破坏伽利略变换(惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念)! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人,不搞二象性。 ——5. 胡编难知,解释稀奇,无耻于悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!………水星进动证明的大笑话:—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?不是活见鬼就是见活鬼。

  • 2024-12-20 16:22

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,没必要搞虚幻,搞虚幻是祸害。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

  • 2024-06-02 19:53

    把时间代入薛定谔的猫是可变性,当时间增加猫肯定饿死,刚把猫放进去的0.0000001秒把时间代出猫肯定是活的,,不知道薛定谔的猫是死是活那是不知道时间几何,如果放进一颗放射性元素在0.0000002秒后放射我们可以知道0.0000003秒猫还是活的,直到1秒开关触发猫被毒死,已知放射性元素衰变准确时间,那么我们再把另一个猫放下去,那么接下来的时间猫是活的,直到饿死[滑稽笑]

  • 2024-01-09 08:46

    光的电磁波理论遇到最大的难题就是解释光电效应实验。我已经成功地用电磁感应原理完美地解释了光电效应实验。而且还完美地解释了假设的光子撞击电子为什么电子的逸出方与入射光方向无关的问题。而用偏振光做光电效应实验却对逸出电子的逸出方向相关!而且还能解释少量逸出电子的能量与入射光的能量成倍增加。而这些把光假设成粒子是无法解释光电效应的这些实验结果的。唯有用电磁感应原理来解释光电效应实验才能完美地解释这些实验结果。既然不存在“光量子”何来的量子通信?如果真的存在量子纠缠,那么用电子纠缠来做量子通信是最容易实现的。先制备一对纠缠态的电子把其中一个电子用导体移动到另一端(可以是1米或几万K米),然后测量其中一个电子的状态另一个电子的状态就确定了,这样就可以做出真正的量子通信了!而不用激光来骗人了。目前世界上根本就没有人能做出真正的纠缠态电子对,所以只能用偏振光的交织说成是什么光子纠缠来骗人其实本质上还是激光通信。

  • 2024-06-01 08:17

    自然绝对诚实,所有自然现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测(公理)不足,也不能确定。诚实的人服从公理和经验,想象骰子是1~6。大胆悖论斯坦祸害公理经验想象骰子是100,只好解释稀奇(骰子烂了卡了等)号称证明了,搞二象性。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,是啥意思???他妈妈体重没测准还是他妈妈吗?

  • 2024-12-20 16:24

    ❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波,都是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。🍎波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,当然是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。🍎场是数学虚幻,只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?地球场给你引力,你给地球场引力?也是笑话!!场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波永远不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空,当然与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??

  • 2024-12-20 16:23

    ⭕️科学/哲学追求确定性(真理/知道)是生存的必须,有现象复杂性。自然绝对诚实/决定论/宿命论,但意识作用于人体(物质)对宿命有扰动。🍎苏格拉底说,万变中寻求不变的真理/本质(物质不灭,能量守恒,1+1=2等)。花瓣飘零不是动量不确定,是大量动量作用观测不足的观测不确定。解释自然“不确定性”“对称或然性”想干啥?❌为不知道找原因吗??没有确定性(不知道)如何利用自然??空间连续可入,位置和速度精度无限。光粒子电荷质量大小(能量)不连续,不是运动不连续。大量粒子分布观测不确定,不是单粒子运动不确定。❌不确定性原理是假说搞骗!同与不同的确定性是科学认知的根本,“波粒二象性”祸害了这个认知的核心根基!!🍎绝对真理客观存在,人类诞生前月亮不运动吗?引力有没有?不言自明!🍎仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗?地心说依据的不变现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦_蔑视自然_欺师灭祖_的鬼把戏。瞎搞虚幻不确定,量子鬼学,好吗?❌科学追求确定性真理是生存智慧,悖论斯坦追求把不同弄成相同(统一场)?场是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?这不是癫狂是什么?

  • 2024-12-20 16:23

    ❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。

  • 2023-12-30 18:00

    想象力是有趣的,一边是真理 一边是虚幻欺骗。悖论斯坦是后一种,登峰造极之徒!……认知自然的目的是获得确定性。数学对掷骰子只能解释,不能得到具体结果。物理直接观测,或依据力学定律结合观测参数,得到具体真实结果,如同精确制导。10维屁暴打4维屁就是数学的滥用和虚幻欺骗。

  • 2024-06-01 08:18

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

  • 2024-06-01 08:18

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!创造假说宏观微观不同?相对速度哪有谁高谁低?笑死人。精度高低是观测能力问题不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。骗子当然能猜中骰子,号称证明公理公设必然是骗!

  • 2024-06-02 13:48

    这个现象是描述了一种可能性,就和那计算机代码似的,结果喜欢造势的别人有目的的人,用讲故鬼故事的方式来糊弄人

  • 2023-12-31 13:16

    想表达的是:意识决定一切。

    用户10xxx05 回复:
    这种文的目的就是为了洗脑你,要不然怎么说文人不属于知识分子呢,而是霍乱分子
  • 2023-12-31 08:51

    [得瑟]然而100年过去了,也不愿意真的做这个实验,仍然是思想实验[得瑟]

  • 2024-04-17 23:19

    定数:客观事物就确定摆在那。变数:看你的主观意识怎么定义。

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学