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薛定谔的猫
“薛定谔的猫”是量子力学中的一个著名思想实验,由奥地利物理学家艾尔温·薛定谔提出。
这个实验涉及到量子叠加态、测量以及观察者的作用,引起了强烈的争议和讨论。
本文将从史学、物理学和哲学等多个角度对“薛定谔的猫”进行分析和探讨。
薛定谔的猫一、史学分析实验发生在1935年,当时量子力学刚刚成为全球物理学家们争相研究的热点。
薛定谔的这个思想实验展示了一个非常奇特的概念——“量子叠加态”。
这是一种奇特的量子力学现象,它可以是两个状态的一种混合状态,类似于打开电视机后看到的无图像的雪花信号。
通过这个实验,薛定谔想证明当量子系统遵从量子力学规律而非经典规律时,其微观状态与我们所能够观察到的宏观状态之间会出现巨大的差别。
二、物理学分析薛定谔的实验中涉及了一个猫、一个辐射源和一个意外闯入的毒药。
简而言之,当一个放射性元素处于半衰期时,它就会有几率衰变掉。
由于量子叠加态的存在,这种衰变是不确定的,说明元素核会同时处于衰变和不衰变状态中的一种。
于是,辐射源与猫的生命状态的叠加态就被形成了。
当不幸的毒药被释放出来时,会导致放射性物质的发生变化,猫也会遭受到毒药的侵害。
然而,在薛定谔的实验中,当猫被闭在盒子里的时候,它的生命状态变成了量子叠加态。
换句话说,当盒子打开时,构成猫的那些概率振幅都会塌缩为一个确定的状态(死或活)。
但在这之前,猫在盒子里实际上是“死而不死”或“活而不活”的。
这个想法相当奇特,但它并不完全违反自然科学的基本原理。
三、哲学分析“薛定谔的猫”的思想实验引发了无数哲学家对现实与观察者的关系进行的深刻探讨。
这个实验表明,我们的观察和干预会影响到世界本身(观察者效应)。
同时,它也提出了一个问题:究竟什么是“真实的现实”?在这个实验中,猫的状态存在于一种超现实的状态中,直到我们打开盒子去观察它的状态,这种状态才会变成真实的现实。
于是,“真实”的概念本身也成为了哲学家们讨论的话题。
总之,“薛定谔的猫”是量子力学中一个引人入胜的思想实验,涉及到物理学、哲学、科学史和科普等方面。
这项实验引发了无数的数学计算和实验,对人类对物理规律的认识和解释形成了巨大的影响。
“薛定谔的猫”到底是什么梗,为什么会这么火?
“薛定谔的猫”的大火可以说是科学走入寻常百姓家的表象之一,它表现了普通人也对量子领域产生了好奇,尽管这种好奇只停留在表面上。
“薛定谔的猫”是科学家薛定谔提出的一种假设实验,既将一只猫关在一个密闭的容器里,容器内还有极少量的镭(单个镭原子)和一个含有氰化物的瓶子,镭和含氰化物瓶子由一个简易装置连接,一旦镭发生衰变,氰化物就会释放,猫也随之死亡。
但由于放射性元素的衰变只符合统计规律,镭原子可能在下一秒衰变,也可能一万年后才发生衰变,这是完全没有任何方法确定的。
当你无法对容器内的情况进行观察时,猫的生死也就无法确定。
所以猫究竟是活的还是死的呢?薛定谔认为此时的猫不活也不死,而是处于一种名为量子纠缠态的状态。
当然,薛定谔的猫也只是不确定性关系的通俗版本(虽然并没有错误),是为了向大众解释最新的科研成果,完全版的不确定性关系还是很复杂的,当年爱因斯坦都错了···
当下,猫主子在我们的生活中占据了越来越重的地位,而“薛定谔的猫”恰恰符合这一时期的人们热点话题。
虽然因此让我们的生活沾上了一点点量子领域的知识,但其实大多数人都只是盲目跟风而已,真正的让每个人都能随口就说上几句量子理论,还任重而道远。
量子力学最著名的一个臆想实验
1. 薛定谔的猫思想实验原本是为了讽刺哥本哈根学派对量子力学中叠加态的解释,但最终却成为了量子力学最著名的科普故事之一。
2. 双缝干涉实验的恐怖之处在于,它揭示了微粒子同时具有波动性和粒子性这两种状态,而人为的观察甚至可以使其状态发生改变,产生逆时空的错觉。
3. 要理解薛定谔的猫的实验背景,我们必须知道它是在爱因斯坦的决定论和波尔的概率论之争的最后阶段被提出的。
爱因斯坦已经去世,薛定谔作为他的忠实支持者,用这个思想实验来表达他对量子力学概率解释的不满。
4. 薛定谔之所以不满,是因为他和其他反对者认为,量子力学的概率解释让他们难以接受。
他们认为,自己和爱因斯坦等人为物理学做出的贡献,不应被玻尔等人的概率解释轻易取代。
5. 薛定谔的猫实验实际上是在质疑玻尔等人对波函数坍缩的解释。
他们认为,如果微观粒子的行为是随机的,那么宏观物体也应该如此,这意味着我们看到的月亮可能只存在于我们观察它的那一刻。
6. 玻尔回应说,量子力学中的概率解释是针对微观粒子的,而不是宏观物体。
薛定谔为了反驳这一点,设计了一个将微观特性引入宏观世界的实验。
他通过一个微观事件——元素衰变,来决定一只宏观猫的生死。
7. 根据量子力学的概率解释,元素衰变在没有被观测之前,同时处于衰变和未衰变的状态,这种状态称为叠加态。
薛定谔认为,这意味着猫也应该同时处于生死两种状态。
8. 然而,这个实验在本质上是不合逻辑的,因为它缺乏科学依据。
薛定谔的猫实验虽然揭示了量子力学的一些非直观特性,但它并不是一个真正的物理实验,而是一个思想实验,用于探讨和挑战量子力学的某些解释。
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