薛丁格的貓在盒子裡,到底能不能看?看了可能就死了,或者活了

2021-01-13 騰訊網

量子物理學很難解釋，薛丁格的貓在盒子裡，能不能看？看了它可能就死了或者活了，因為它在盒子裡既是死的也是活的，觀察者一看就會改變了狀態。廣島大學霍爾格·F·霍夫曼副教授和印度理工學院孟買分校卡蒂克·帕特卡爾試圖解決量子物理學中最大的難題之一：如何在不改變量子系統的情況下測量它？他們在發表《新物理學期刊》上新研究中發現：通過讀取從遠離系統本身的量子系統觀察到的信息，研究人員可以根據分析方法確定其狀態。

雖然分析完全從量子系統中移除，但通過仔細閱讀量子數據，可以恢復可能結果的初始疊加。通常情況下，通過尋找來尋找一些東西。但在這種情況下，觀察改變了物體，這是量子力學的問題。我們可以用複雜的數學來描述它，但是怎麼才能確定數學描述的是什麼呢？當我們測量一些東西時，會有一個權衡，它可能是什麼的其他可能性就會丟失。如果不進行相互作用，就無法了解任何事情，便會預先付出代價。

在帕特卡爾在廣島大學長達一個月的停留期間，兩位物理學家試圖想像測量系統而無需「付出代價」的方法，即保持系統的疊加或意味著系統可以存在於所有狀態。為了理解研究結果，霍夫曼用著名的薛丁格貓故事描述了發現：薛丁格的貓在盒子裡，科學家們不知道它是死是活。設置一個照相機，觀察從盒子外部位置拍攝照片的盒子。給貓拍的照片模糊不清，我們可以看到有一隻貓，但不知道它是死是活。

相機上的閃光燈也去掉了一個「量子標籤」，標記著貓的疊加。這張照片現在與貓的命運糾纏在一起，也就是說，可以通過以某種方式處理這張照片來決定貓發生了什麼。然後可以將照片從盒子中取出，並在計算機或暗室中進行處理。根據處理照片的方法，我們可以找出貓是活的還是死的，或者閃光燈對貓做了什麼，恢復量子標籤。讀者的選擇決定了我們對貓的了解。我們可以找出它是死的還是活的

（博科園圖示）由於框中的貓(左上角)處於疊加狀態，這意味著它可以處於許多不同的狀態(例如死的和/或活的)，並且用量子標籤來標記。貓的照片與盒子裡的情況糾纏在一起。我們可以通過以某種方式處理照片來決定貓的命運(左下角)，或者我們可以通過使用不同的過程來恢復量子標籤(右下角)來保持它的疊加。圖片：Associate Professor Holger F. Hofmann and Emma Buchet/Hiroshima University

或者恢復拍攝照片時移除的量子標籤，但不能同時恢復兩者。這只是在我們對量子力學理解上向前邁出的一步。今天，它的完全應用仍然局限於像量子計算機這樣的專家級系統，儘管它的一些方面也可以用於精確測量，以及使用量子密碼術進行安全通信。這是研究的一個關鍵部分，真的很想知道為什麼會有這種量子怪異，所以把重點放在測量上，因為這就是怪異的來源！

博科園｜研究/來自：廣島大學

參考期刊《新物理學期刊》

DOI: 10.1088/1367-2630/ab4451

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    文/仗劍走天涯薛丁格的貓在盒子裡，到底能不能看出它是死是活呢？看看科學家怎麼說？量子力學被全人類都認為是最高的育種學碩也是最難與學透學懂的一種學說，是全世界高知識分子所研究這一種科學領域。普通人是根本沒有辦法去理解量子力學其中蘊含的道理的，薛丁格的貓被放在科學實驗的盒子當中，它到底是死還是活著的呢？薛丁格的貓這一個實驗也是世界上被譽為最難以去解決的一個難題。還能在不改變量子系統的情況下進行對他的測量。
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    薛丁格的貓而這些問題促使了薛丁格提出了他著名的貓的悖論：建立了一個封閉的系統，即一個盒子盒子裡有一個量子系統，一個放射性原子當原子衰變時，一扇門打開門後面是有毒的貓糧盒子裡還有一隻貓，一旦有食物，它就會吃需要等待原子半衰期然後問一個關鍵問題：貓是活的還是死的？
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    幾十年前的貓——不確定性　　有了上面的爭執便有了這個假想實驗，薛丁格描述的是一隻貓放在裝有少量放射性物質的盒子裡。當放射性物質衰變時，它會觸發毒藥瓶上的計數器，導致毒藥瓶被破壞，從而殺死貓。　　關於生命只有兩種可能，非死即活，而在實驗中的貓有了第三種狀態，既死又活，因為它是一隻代表「電子」狀態的量子貓。
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    學物理的朋友對「薛丁格的貓」這個實驗是非常了解的吧？但是這個小小的實驗說明了什麼問題呢？可能大家的理解也是五花八門的吧？「薛丁格的貓」是由奧地利物理學家薛丁格於1935年提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗，是把微觀領域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。
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    薛丁格的貓是一隻倒黴透頂的貓，又死又活了85年。所謂「薛丁格的貓」是奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格，在1935年提出有關貓生死疊加的一個思想實驗，其目的是反對量子力學大師波爾、海森堡等提出的所謂「哥本哈根詮釋」。
  • 真的有既活又死的貓——薛丁格的貓
    世界上的貓有千千萬萬隻，但是有一隻是最特殊的貓，那就是薛丁格的貓，這隻小貓咪讓物理學家最頭痛了，因為這隻貓它的狀態是既死又活，這個在我們日常生活中是不可能存在的，那這隻小貓是誰養的呢？它又是怎麼怎麼出現的呢？
  • 一隻既死又活的貓——通俗易懂解釋薛丁格的貓原理
    薛丁格的貓是由薛丁格提出的一種理想實驗假說。實驗中，我們在一個封閉不透明的盒子中放置一個放射性原子，一個粒子探測裝置，一隻貓，一個錘子，一個放置劇毒的瓶子。如果放射性原子發生了衰變，粒子探測器就會接收到粒子，發出信號打碎瓶子，貓必死無疑。另一種是粒子不發生衰變，貓活著。然而，實驗不能受光和其他因素的幹擾，所以人們無法查看實驗結果。這樣一來，薛丁格的貓就是一隻既死又活的貓了。人們打開盒子查看是一種宏觀活動，而實驗研究的是微觀現象。打開盒子，就會使微觀和宏觀發生錯亂。
  • 一隻既死又活的貓——薛丁格貓
    在物理學上有一隻著名的貓，一隻既死又活的貓，那就是薛丁格的貓！薛丁格的貓是如此的如雷貫耳以至於就算是從不知道物理的普通人也能在生活中經常聽到它的大名。那什麼是薛定譚的貓呢？這要從頭說起，薛定譚（E.這種事如果發生在宏觀世界的日常生活中，就好比：我在家中何處是不確定的，你看我一眼，我就突然現身於某處——客廳、餐廳、 廚房、書房或臥室都有可能；而在你看 我之前，我的位置是不確定的，我可能在家中任何一個地方，或者說我無處不在。這種近乎玄幻的事情讓物理學家如薛定謬也想不通，於是薛定譚就用了這個佯謬來引起注意。
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    我是一隻貓，學名「薛丁格的貓」。我的貓生在1935年發生了翻天覆地的變化，就是薛丁格，改變了我原本普通而美好的貓生。那是1935年陽光明媚的一天，我正在院子裡曬太陽，薛丁格走過來摸了摸我的毛，輕輕地將我抱起。在我的印象裡，他是一個木訥的人，甚至為了做實驗能好幾天忘記給我吃飯。但那一瞬，我感受到了愛。
  • 科學家終於「看」到了又死又活的薛丁格之貓
    薛丁格的貓，這個量子力學的永恆象徵，終於在不打開箱子的情況下被觀測到了。據果殼網報導，通過巧妙的實驗設計，物理學家成功探測了一個精細量子態而沒有破壞它，相當於偷窺了一眼薛丁格的貓而沒有讓它死掉。
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    薛丁格的貓這句話真的是比較火的，但是還是有很多的人不太清楚這到底是個啥意思，來看看薛丁格的貓比喻什麼？　　比如你有個老婆，你不確定她愛不愛你，這個時候在你的思維中只會有兩個結果，愛或不愛，你不問，這兩個結果永遠存在，科學上把這個稱作《既愛又不愛》，這個也就是對應薛丁格的貓裡的，既死又活的狀態吧。　　只有你問了，才會有結果，但是一旦你問你老婆，這個結果就會被決定。而這個結果是由於你提出了問題所導致的，也就是你的提問直接幹預了結果。
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  • 用EXCEL給你一個薛丁格的貓,活貓還是死貓,你能猜對嗎?
    物理學中有個很有名的假說，叫薛丁格的貓，其假設一個鐳原子，氰化物，貓關在一個籠子裡，如果鐳原子發生了衰變，那麼就會引導釋放氰化物，貓就掛了，如果沒有衰變，氰化物不釋放，貓就依然活著。因為放射性的鐳原子會處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加，所以貓就應處於死貓和活貓的疊加狀態。
  • 薛丁格的貓說明了什麼,理解它或許能讓你超越愛因斯坦?
    幾十年前的貓——不確定性有了上面的爭執便有了這個假想實驗，薛丁格描述的是一隻貓放在裝有少量放射性物質的盒子裡。當放射性物質衰變時，它會觸發毒藥瓶上的計數器，導致毒藥瓶被破壞，從而殺死貓。原子是以「即將衰變」和「不會衰變」的組合狀態開始的，而放射性物質的原子衰變受量子力學定律的支配。
  • 愛因斯坦的骰子,薛丁格的貓,你真的懂嗎?
    愛因斯坦的骰子，薛丁格的貓，你真的懂嗎？作為討論量子力學就不可能繞過的話題，薛丁格的貓的名氣已經遠遠超出了量子力學的範圍。當然了，有些人只不過是拿它來開玩笑。但是還有更多的人，自以為了解薛丁格的貓，實則有著非常大的誤解。那麼，薛丁格的貓到底是什麼意思呢？它為何還和愛因斯坦有關呢？
  • 薛丁格的貓——箱子裡的貓既是活的又是死的,直到我們看到它
    當薛丁格領會到量子世界是如此奇特後，他認為：貓也是由原子組成的，而每一個原子都遵從量子力學的法則；當貓被放在箱子裡，其命運便與放射性原子糾纏在一起（術語叫做「纏結」， entangled），也應該適用相同的量子法則。如果原子未產生衰變，貓就會存活下來；如果發生衰變，貓就死了。如果原子同時處於這兩種態，貓也必須同時處於兩種態——活貓態和死貓態。
  • 再揭量子真相:薛丁格的貓,到底在說什麼?
    很多時候，他們說的名詞你聽不懂，並不一定就是你的問題，而是因為他們自己根本就說不清楚，或者壓根不想讓你聽懂。好，言歸正傳，繼續我們今天的主題：量子力學中「薛丁格的貓」，到底在說什麼？薛丁格的貓，又稱薛丁格之貓，是奧地利物理學家薛丁格在1935年提出來的，大致內容是：將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。
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    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文薛丁格的貓是一項著名的以貓為基礎的思維實驗，它描述了亞原子粒子的神秘行為。不幸的是，想像中的貓在盒子裡是同時以「死」和「活」兩種狀態疊加存在的，就像亞原子粒子同時以多種狀態疊加存在一樣。
  • 線上展覽 | 「薛丁格的貓」到底是什麼?
    實驗是這樣的：一隻貓被關在一個密閉無窗的盒子裡，盒子裡有一些放射性物質。一旦放射性物質衰變，有一個裝置就會使錘子砸碎毒藥瓶，將貓毒死。反之，衰變未發生，貓便能活下來。薛丁格設計了這個可怕的實驗來挖苦量子理論荒唐的一面，按照量子論支持者的解釋，在打開盒子看貓之前，這隻貓非生非死，而是處在典型的量子態，即活與不活疊加的離奇狀態。