我就是薛丁格的貓

2021-01-09 刁博

只是讀過薛丁格的小傳,對其的印象也只能是根據一些我所了解到的零星的事實加以揣測。薛丁格是一位聰明的嚴謹的非常有個性的傑出科學家,他的薛丁格方程在近代物理學中的地位足以和牛頓的動力學方程在經典物理學中的地位相媲美。薛丁格還將他睿智的目光投向生命科學,將物理學的思想方法在生命科學中發揚光大。他的《生命是什麼》奠定了分子生物學的基礎,並影響了幾個時代的物理學家和生物學家,使得一部分物理學家也轉向生命科學的研究。

薛丁格

薛丁格方程是根據一些零星的事實和猜想建立起來的,用它可以非常好地描述微觀世界物質的運動。可這個方程的根本物理意義是什麼,薛丁格沒有給出來。後來,另一位傑出的物理學家波恩對波函數給出了統計解釋,認為波函數本身沒有什麼意義,只有波函數的模的平方才有意義,也就是波函數在空間某一點的強度與在該點找到粒子的機率成正比。按照波恩的解釋,描述粒子的波就是機率波,也就是說空間這個位置什麼時候出現一個粒子完全是不確定的,只能說某一時刻會有多大的可能性出現一個粒子。波恩的統計解釋與實際相符,並逐漸被大多數物理學家所接受,他也因此獲得了諾貝爾獎。但這種解釋很多人不敢苟同,愛因斯坦詼諧地說:上帝在擲色子;薛丁格更是對波恩大喊:波恩,你胡扯!我的方程根本不是這麼一回事!要想駁倒別人的觀點是不能靠嘴皮功夫的,薛丁格便設計出了一個至今仍困擾物理學界的被後人稱為薛丁格的貓的理想試驗。

薛丁格的貓

試驗是這樣的:一個密閉的箱子裡有一隻貓、一瓶劇毒物質、一臺粒子探測器、一點放射性物質、一隻榔頭。放射性物質衰變時放出的粒子被探測器接收到,探測器便發出指令,於是榔頭打碎裝有劇毒物質的瓶子,這樣貓就必死無疑;倘若放射性物質沒有衰變,瓶子就不會壞,貓便安然無恙。在這個試驗中,貓只有兩個狀態:死態和活態。問題來了,放射性物質什麼時候衰變完全是不確定的,那麼箱子外面的物理學家用波函數來描述貓的狀態時就不好辦了,根據態疊加原理,這時只能說貓有多大的可能性是處在活態多大的可能性處在死態,也就是說貓是處在死態與活態的疊加態上。或者說這隻貓百分之多少是活的,剩下的百分之多少是死的。貓的這種狀態和現實生活的實際是格格不入的!這就是讓物理學家坐立不安的薛丁格的貓,雖然它在公眾心中的名氣比不過加菲貓或湯姆貓,但這隻貓所產生的影響絕對是能夠跨越世紀的!有人說它的影響就像日心說或進化論當年在歐洲所產生的那樣,能夠觸動科學大廈的根基;就連癱在輪椅上的霍金聽到它時也要拿起一竿槍對準它讓這隻貓不再攪得他睡不著覺。

可怕的貓

薛丁格實際上是用一個巧妙的實驗將微觀世界與宏觀現象聯繫了起來,量子世界中的很多現象在我們習慣了看宏觀世界的眼睛裡是不可思議的,所以當我們得知薛丁格的貓又死又活時會感到困惑,感到不可理解。不要以為物理學是一門嚴謹的科學便是是非明確了,恰好相反,物理學是一門是非非常模糊的學問,而這種模稜兩可又恰好是嚴謹的體現。其實現實生活中的我們又何嘗不是處在既是這樣又是那樣的狀態?你對現實生活中的所有問題真的能給出一個明確的回答嗎?

當物理學家在箱子外為這隻貓死到多少程度吵的不可開交時,這隻貓會在幹什麼?如果它有思想,它一定會想:誰說我死了,我這不是活的好好的?在這裡貓就只看到了自己的生,看不到自己的死。這就好比你有一位手握實權的爸爸,這時周圍的親朋好友都會誇你如何如何地出色,即使你爸爸是一名平頭百姓,在當今複雜的人際關係中,有幾個人有多少機會能當面講出他對你的真實評價?他的評價又是否全面?是否能和張三李四的評價一致?如果這樣,久而久之你就看不到自己的另一面。所以,如果你和這隻貓一樣,那麼你就是處在危險中,隨時會有讓你傷心落淚的事情發生。

很多年輕人都是那樣的雄心壯志,自以為自己無所不能,是那塊最耀眼的金子,認為自己就應該呆在大城市的寫字樓裡,坐在主管經理的位置上,看著員工忙碌地工作,看著公司蒸蒸日上。一旦步入社會,現實總是不如人意,所以開始抱怨。為什麼會這樣,就是因為你這隻貓自以為讀了幾本書就成了精英,就看不到自己的另外的態。你親自動手經營一項事業,事先你因為早有了周密的計劃而非常的樂觀,整個過程中會出現什麼問題你早就考慮好了。可沒過幾個月,甚至沒過幾天,你的美夢變成了泡沫。為什麼會這樣?因為整個創業過程中百分之八十的困難都是你最開始考慮不到的,這些困難就是那些隨時會衰變出的放射性粒子。

當局的貓會迷,那麼旁觀的人是否又清了?未見得!你向張三打探,李四這傢伙是個好人還是一個壞蛋。我們暫且認為張三說的全部是心裡話,那麼還有問題,張三測量李四的態是否測全面了?好和壞的標準是什麼?到底哪個態好哪個態壞?張三理解的好壞和你和李四心裡的好壞是一致的嗎?張三覺得沉默寡言是缺陷,李四可能認為言多必失。一位小夥子向一位姑娘動情地說:我愛你。為什麼愛她,因為小夥子測量到了她的某個態,姑娘也測到了他的一些態。閃婚後沒幾天,小夥子和姑娘的另外的態一點點被測量到,他們互相覺得對方不是自己想像中的模樣,脾氣、性格、愛好、生活習慣一概格格不入,甚至互相覺得對方欺騙了自己,這時才意識到兩者本來就不是正交歸一的,閃婚之後就是以淚洗面的閃離。所以,一位聰明的對別人對自己負責的小夥子不會輕易說出那幾個字,一位精明的不拿婚戀當兒戲的姑娘也不會輕易相信那幾個字。

我們的宇宙是難理解的;薛丁格的貓死到了什麼程度也是需要計算的;看透一個人也是需要長時間的,或許這就是物理法則在宇宙中的應用。我很少對一個問題給出明確的回答,不是我有意繞彎,我也思考過這個問題,我想就應該是我平時養成了嚴謹的習慣,我要對我說出的話負責,我要給問我問題的人更多的信息,而信息越多給人的感覺就是越含糊不清。有時候我也會像丁肇中先生那樣直接給出一個三個字組成的萬能回答:不知道!不知道就是不知道,或者是因為知道的太多而不清楚到底會怎麼樣所以不知道。我想對一些問題很少有人能給出明確的回答,比如十年後物理學會是什麼樣子?我清楚物理學家回答不了這個問題,恐怕也只有那些聲稱可以預測未來的巫師巫婆能夠回答。

薛丁格的這隻老貓早已老態龍鍾了,它現在到底怎樣了?最近幾年的研究顯示,你未打開箱子時,這隻貓就是處在活態與死態的疊加態上,一旦你去測量(也就是發表一下什麼評論了),那麼測到的就是它的本徵態——活態死態中的一個。所以,含含糊糊半天,我就是薛丁格的貓。朋友,你是什麼貓?(這時你可能笑我了,你從這個角度說你是薛丁格的貓,如果從另外一個角度你還是加菲貓呢!沒錯!我是加菲貓。不過話又說回來了,又是薛丁格的貓又是加菲貓正說明我是薛丁格的貓啊^_^ )

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  • 薛丁格的貓的真正意義是什麼?
    沒想到薛丁格幾個月後真的給出了一個波動方程,這就是大名鼎鼎的薛丁格方程。這個方程能夠很好的描述微觀世界中粒子的運動,其在量子力學中的地位足以和牛頓第二定律在經典力學中的地位相媲美。薛丁格也因這個方程拿到了諾貝爾物理學獎。薛丁格方程不是推導出來的,更像是拼湊出來的。儘管薛丁格方程非常優美地解決了微觀粒子的運動,這方程的背後還有基本的問題困擾著物理學界。
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  • 薛丁格的貓是什麼?
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  • 薛丁格的貓,到底是怎麼回事?
    薛丁格的貓是物理學家薛丁格提出的一個思想實驗,是指將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。但是是不可能存在即死又活的貓,則必須在打開箱子後才知道結果。該實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題,巧妙地把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯繫起來,以此求證觀測介入時量子的存在形式。
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  • 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。
  • 名聲大噪的薛丁格的貓,根本就不存在?
    這就好比量子力學對「量子」不可測的描述,當我們沒有觀察時,量子可以處於一種矛盾的「疊加態」,而當我進行觀察時量子從「疊加態」坍縮為唯一確定的經典態。這種情況下,以哥本哈根學派的解釋,可以認為盒子裡這隻貓正處在一種「生死疊加」狀態,也就是即生即死的狀態。2.
  • 名詞 薛丁格的貓
    ▲這個思想實驗道出了量子力學的真相:粒子的某些特性無法確定,直到測量外力迫使它們選擇(圖為奧地利物理學家薛丁格) 而實驗中的測量外力就是打開盒子的動作,在盒子打開之前,貓處於活—死的混沌狀態,打開動作結束了混沌
  • 動漫裡出場率居高不下的「貓」,薛丁格的貓到底是什麼?
    今年的十月新番可謂是近幾年來最好的陣容,沒有之一,這一點可以從觀眾們的評價中得出結論,在B站上就有不少的番劇的評分達到了9.8之高,自不用說刀劍三、魔禁三和jojo,連《關於我轉生為史萊姆這檔事》也是取得了9.8分的成績,還有就是《青春豬頭少年不會夢到兔女郎學姐》這部番。
  • 物理學四大神獸之薛丁格的貓
    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。
  • 薛丁格的貓是什麼意思,指的是什麼
    在解釋「薛丁格的貓」時,我們先簡單介紹下薛丁格!首先可以聲明的薛丁格不是中國人,薛丁格全名叫埃爾溫·薛丁格,他是奧地利著名的物理學教,1887年8月12日出生於奧地利,父親是英國人,母親是奧地利人,父親是天主教信徒,母親是路德教派的信徒。
  • 薛丁格的貓——既死又活的貓
    主要是這些概念實在太違背我們已經既定的定律或者定理,比如最著名的要數薛丁格的貓,一隻既死又活的貓,一隻貓它既是死的也是活的兩種狀態疊加在一起,當我們打開盒子時,波函數坍塌那麼貓的死活就瞬間確定。在我們宏觀世界怎麼可能接受一隻既死又活的貓呢,根本無法理解。薛丁格的貓是諸多量子困惑中有代表性的一個。一隻貓被封在一個密室裡,密室裡有食物有毒藥。