个人感觉“薛定谔的猫”实验解释与科学无关 首先需要弄明白的是,薛定谔为什么要提出这个思想实验,从历史的角度来看,答案是显而易见的。爱因斯坦和薛定谔是这种叠加态...
薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验.
实验内容:这只猫十分可怜,她(假设这是一只雌性的猫,以引起更多怜悯)被封在一个密室里,密室里有食物有毒药.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,则放出α粒子,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,雌猫必死无疑.这个残忍的装置由薛定谔所设计,所以此猫便叫做薛定谔的猫.
薛定谔的倒霉猫薛定谔猫提出 原文:薛定谔在1935年发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》,在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验:哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加.比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的.只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才会随机的选择一种状态而出现.那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态.现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫.事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死.要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着.
自然的推论:当它们都被锁在箱子里时,因为我们没有观察,所以那个原子处在衰变/不衰变的叠加状态.因为原子的状态不确定,所以猫的状态也不确定,只有当我们打开箱子察看,事情才最终定论:要么猫躺在箱子里死掉了,要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫.问题是,当我们没有打开箱子之前,这只猫处在什么状态?似乎唯一的可能就是,它和我们的原子一样处在叠加态,这只猫当时陷于一种死/活的混合.
一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时在生物学角度来讲也是奇谈怪论.如果打开箱子出来一只活猫,那么要是它能说话,它会不会描述那种死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能.换言之,薛定谔猫概念的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.
薛定谔猫疑惑
尽管量子论的诞生已经过了一个世纪,其辉煌鼎盛与繁荣也过了半个世纪.但是量子理论曾经引起的困惑至今仍困惑着人们.正如玻尔的名言:“谁要是第一次听到量子理论时没有感到困惑,那他一定没听懂.”薛定谔的猫就是诸多量子困惑中有代表性的一个.
原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期—衰变一半所需要的时间.如果一种放射性元素的...
上周刚给小朋友买了一本。感觉蛮有趣的。日本学研社出品,《趣味实验大百科》
从可以立刻动手的简单实验,到做魔术、手工以及手工艺品、料理实验,有趣的科学实验和人体实验,对小动进行观察的实验,以及科学家们进行发明创造的真正的实验,等等,材料易得,大人小孩一起玩都很有趣。比如以下这种。
是一部美国的片。Brad Aramstong 的《Wild Cat》(1995)。现在很难找到资源了。
要说残忍的实验,莫不过于英政府和澳洲政府的“死亡行军”。上个世纪中叶,各国展开核军备实验,英国也不甘落后,但是英国是弹丸之地,根本没有合适的地方进行核试验。后来,英国找到了澳洲,没想到澳洲政府爽快的答应了。可能很多人会疑惑,澳洲政府为什么那么爽快就答应了呢?其实这源自澳洲对英国、对英女王长期以来的崇拜造成的。甚至英国和阿根廷的马岛战争时,英国并没有要求澳洲提供援助,但是澳洲自发组成了远征军决定尽英联邦宗主国的义务。后来,英国在南澳洲的Maralinga沙漠建立了永久性实验室。在数次核爆试验后,科学家不满足动物样本的辐射反应,于是派了24名澳大利亚士兵到一处试验场进行所谓的军事演练。他们身着材质不同的服装,供科学家检测不同材质服装的辐射抵抗力。后来有人把他们的军事行动形象地叫做“死亡行军”。这些士兵,包括附近几百英里内的居民大多患上淋巴癌和白血病,新生代的畸形比例也是异常高,当地人称为恶魔的诅咒。这一系列事件曝光是因为当年把士兵载到试验场的司机请律师将其公布于众,而司机也于2015年去世。如何评价这些士兵的死亡实验,那就是傲慢的科学家草菅人命。因为对辐射抵抗的实验各个国家都有进行,时至今日,已经基本达成一致就是只有铅块可以完全阻挡辐射。当年的人体实验更像是类似731部队实验的杀人游戏。
这个实验没有任何技术难题,这只是一个思想实验,薛定谔用来否定当时玻尔、海森堡和波恩等人对量子力学波函数的解释。下面就简单介绍一下量子力学的两大学派和薛定谔的猫这个实验:
量子力学从建立开始,因为其匪夷所思的实验结果,逐渐分为两大学派。一派以爱因斯坦为首,薛定谔是爱因斯坦的坚定支持者。另外一派则是玻尔、海森堡和波恩为首的哥本哈根派。当时,对于量子力学诡异的物质运动情况,爱因斯坦认为量子力学并不完备,一定只有一个隐藏起来的变量。这是这个变量,导致我们现在并不能够完全认识量子;导致量子像幽灵一样一会儿出现在这里,一会儿又出现在哪里;导致这个量子像一片混沌一样,无法精确确定一个个量子的物理状态。于是乎,爱因斯坦发表了一篇论文,直接质疑量子力学是不完备的,为此它还提出了一种量子强关联现象(即现在的量子纠缠),他认为这种强关联现象超过了光速,因此现有量子力学是不完整的。薛定谔也一样,他支持爱因斯坦。他虽然提出了薛定谔方程,但是他坚决反对玻尔、海森堡和波恩等人对其方程的概率解释。即他不认为其方程是描述量子出现的概率方程,他和爱因斯坦一样,无法接受整个世界像上帝掷骰子一样那么运行。于是乎,他提出了薛定谔的猫来否定根本哈根派的观点:
把一只猫关在一个箱子里面,箱子里放置一个放射性装置,该装置一旦发射放射,就会触发箱子内释放毒药。如果按照玻尔、海森堡和波恩等人对于量子力学的解释,我们在没有打开箱子看到猫之前,这只猫或许因为放射性触发毒药已经死亡,或许还没有。总之,这只猫如果用波动方程去描述的话,就是出于既生又死的状态!只有我们打开箱子的时候,这只猫的波函数才会坍塌,进而变成一个确定的状态。所以,这怎么可能,完全违反常识吗?于是乎,薛定谔就用他的这只猫,来反对哥本哈根派对自己方程的释义。不过,后来科学家们终究没有找到什么隐变量,而且所有关于量子理想的预言也都是正确的。于是乎,玻尔、海森堡和波恩等人的哥本哈根派量子力学释义,被广泛接受,成为正统。
“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。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。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。这个实验和双缝干涉实验有关。“双缝干涉实验”就是为了演示微观粒子的波粒二象性而做的实验。其具体方式为:连续发射单个的电子穿过有着两条缝隙的障碍物,最后这些电子会落在用于观测的屏幕上,以便于观察,在重复了很多次的这个过程之后,其实验结果如下图所示。虽然无法直接看见电子,但是可以通过感应装置来观察它,为了搞明白电子在这个过程中的运动轨迹,研究人员在两个缝隙上都安装了能够观察电子的感应装置。然而诡异的事情发生了,当研究人员安装了感应装置之后,再次进行双缝实验时,他们惊奇的发现,电子的干涉条纹消失了,不管发射了多少个电子,它们都只表现出粒子性。而当研究人员移除了感应装置,电子的干涉条纹马上就又出现了。这个实验的结果让科学家非常困惑,为了保证电子的运行轨迹不被干扰,研究人员使用了摄像机来对电子进行观测,但其结果还是和以前一模一样。然后就有了“延迟双缝干涉实验”,其过程是这样的,研究人员通过高科技手段确定电子处于“已经穿过了缝隙,但是还没落在挡板上”的时候,马上用摄像机来观测电子。但实验结果依然和之前的实验结果相同。关于双缝干涉实验还有很多升级版。但其结果都是一样的,即微观粒子的状态取决于观测者是否观测。从而有了爱因斯坦那句话:上帝不会掷骰子。量子一会像波,一会像粒,一会什么都不像。一会钻一个缝,当你看它时又钻两条缝。用不同的方式去观察就是不同的模样。量子力学把随机性看作是物理世界的内禀性质。
薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个理想实验,试图阐述宏观尺度是否遵从微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来,以此证明量子力学在宏观状态下的不完备性。随着物理学的发展,薛定谔的猫还牵引出了平行宇宙等物理问题和哲学争议
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