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薛定谔的猫讲的是什么原理?一切可能发生的正在发生

人气:236 ℃/2024-03-03 19:21:32

大家好!我是吃藕不丑小仙女!前两天做了量子力学和量子纠缠的简单讲解,简单的讲解了量子领域的奇妙奥义。文章有点长,耐心读完会解决你现在遇到的所有问题,接下来话不多说我们进入正题。

相信很多人都听说过“薛定谔的猫”我听过最有趣回答是说 “你是指这篇文章的目的就是讲清楚这只特别的猫的由来和它的意义。可能稍微涉及一点量子力学的知识,但是相信我,并不复杂。而且比起来从此了解薛定谔的猫的本质,知道量子力学到底在讲什么,甚至能够让我们用全新的视角审视这个世界的收获来说,肯定值得。

我们先来看看这个实验具体说了些什么。

奥地利物理学家埃尔温·薛定谔在1935年提出了一个思想实验将一只猫放到一个不透明的盒子里,同时还放入一个放射性的粒子和一瓶******。放射性粒子发生放射的概率是50%,不放射的概率也是50%。一旦放射,将触发机关打破药瓶毒死这只猫。:哎,真是可怜了猫了。。。

按照量子力学的观点,在未打开盒子之前,这只猫将处于既活着也死了的状态(注意,这里有一个关键点:不是生死不明,而是“既死又生”)。直到打开盒子观察的瞬间,猫的状态变成一个确定状态(量子力学中叫做:坍缩),猫的生死被瞬间决定了(这里的第二个关键点:打开盒子观察,不是看到了猫的生死,而是决定了猫的生死)。

这个实验的两个关键点,一个是概率,一个是观察。这两件事,也是理解量子力学的关键。

其实大多数人看到这个实验的第一反应都是有点懵,然后会尝试用物理常识和生活经验加以理解。最常见的理解方式,这就像我们下班回家,母亲可能在家,也可能去跳广场舞了不在家,所以在没有打开房门之前,她就处于可能在家也可能不在家的状态,而只有打开房门才能确定她是不是在家。可这不就是生活常识吗?跟量子力学有什么关系。但在这个宏观的例子中,母亲在家或不在家是个确定的状态,只是处在什么状态我们还不知道,直到打开门,我们才能确定母亲是否在家。而量子力学告诉我们说,在微观量子世界里,母亲处于在家和不在家同时发生的叠加状态,而你打开房门的动作不是确认母亲是否在家,而是决定了母亲是否在家。这是观察状态。

接下来我们用一个真实的实验来说明薛定谔的猫在微观世界里的情况。电子双缝干涉实验。

们在高中物理都学过双缝干涉实验,就是在绝对黑暗的密室中,把一束光射向两道相近的窄缝,会在后面屏幕上出现明暗相间的条纹(干涉条纹),以此来证明光是一种波。因为所有的波(声波,水的涟漪,电磁波等)在穿过两道窄缝后,都会因为彼此不断地叠加(波峰 波峰 or 波谷 波谷)、抵消(波峰 波谷),最终形成明暗条纹。

后来爱因斯坦因为光电效应证实光同时也是一种粒子,从而为微观粒子的“波粒二象性”这个量子力学重要概念打下基础。尽管“波粒二象性”现在已经广为人知,但事实上这是一件非常违背常识的事,只要我们把光换成电子,就可以理解这个事情有多奇怪了。

我们都知道电子是一种粒子,带负电,并且围绕着原子核运动。而1920年代的实验就已经证明,一束电子流也能像一束光一样在双缝实验中留下干涉条纹,从而证明电子也是一种波,也具有波粒二象性。这似乎是高中物理知识,乍一听好像也没有什么让人震惊的。

但是在实验室,电子却呈现了完全不同的一面。一开始,和子弹打靶一样,穿过缝隙的电子在屏幕上留下的亮点也没什么规律,但逐渐的,规律开始显现,但却不是左右两堆亮点,而是,明,暗,明,暗....的干涉条纹!

没错,一个一个地发射,最终也表现出波一样的特性!但这怎么可能?每次只发射一个电子,每个电子怎么知道自己最终要飞向“亮”的区域还是“暗”的区域?而且干涉条纹是两道波之间干涉产生的,每次只发射一个电子,它和谁干涉?难道...和自己?是的,自己和自己干涉。是谁赋予了它“意识”?

通过薛定谔的猫的思想实验和电子双缝干涉实验,我们似乎对“现实”产生了根本性的疑问。一方面,真正的“现实”竟然是个“概率”,而看到的“现实”却是因为我们想要看它,甚至可以叫“观察创造现实”。这样的“现实”还算什么现实?真让人想哭... 而这一切竟然印证了王阳明那句经典的哲学名言:“你不看事物,事物就不存在”。

我们同时也推翻了“客观”。一切所谓客观的观察都会影响被观察者,这导致被观察者究竟是怎样的永远是不确定的。如此看来,纯粹的客观世界压根就不存在,一切都是你中有我我中有你的不可分割的整体。下次再有人说自己“客观,独立,第三方”,我们就跟他好好聊聊量子力学。

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