神打臉,薛丁格為了幹翻量子力學放出的貓撂倒了自己還有愛因斯坦

我們都知道，量子力學雖然是由普朗克創建，可是對量子力學的發展和完善卻是由玻爾領導的哥本哈根學派完成的。

哥本哈根領導人玻爾和手下大將海森堡、泡利

哥本哈根詮釋也成為了量子力學的正統解釋。波恩的概率解釋、海森堡的不確定性原理和玻爾的互補原理，三者共同構成了量子論「哥本哈根解釋」的核心，他們構成了微觀世界的框架，影響了我們對於整個宇宙的認識，也左右了未來物理學研究的導向。

玻恩認為，由於觀測精度有限，有些物理現象尤其是微觀物理現象要像經典物理那樣精確是不可能的，只能以概率解釋。即使是經典物理，也不能做到絕對的精確，只是有些誤差可以忽略罷了。

泡利和玻恩（敢捏上帝之鞭泡利的可不多。。。）

玻恩的統計解釋認為:波函數在某一時刻在空間的強度,即其振幅絕對值的平方與在這一點找到粒子的機率成正比,和粒子聯繫的波是概率波。波函數Ψ因此就稱為概率幅

玻恩的統計解釋提出之後，波函數Ψ的絕對值的平方因此就稱為概率幅，玻恩成功地解釋了以反對量子力學為目的的薛丁格方程中波函數的物理意義。這種統計或概率方法，和它所伴隨的非連續性波函數坍縮，成功策反了薛丁格方程，成為了量子力學的核心。

物質波的波函數物理意義

玻爾則有一句著名的話：「電子的真身，或者電子的原型？本來面目？都是毫無意義的單詞，對我們來說，唯一知道的只是我們每次看到的電子是什麼。我們看到電子呈現出粒子性，又看到電子呈波動性，那麼當然我們就假設它是粒子和波的混合體。我們無需去關心它「本來」是什麼，也無需擔心大自然「本來」是什麼，我只關心我們能「觀測」到大自然是什麼。電子又是粒子又是波，但每次我們觀察它，它只展現出其中一面，這裡的關鍵是我們「如何」觀察它，而不是它「究竟」是什麼。」

玻爾更是因此提出了互補性原理：原子現象不能用經典力學所要求的完備性來描述。在構成完備的經典描述的某些互相補充的元素，在這裡實際上是相互排除的，這些互補的元素對描述原子現象的不同面貌都是需要的。

所以既然物質具有波粒二象性。根據互補原理，一個實驗可以展示出物質的粒子行為，或波動行為；但不能同時展示出兩種行為。（提取重點哈～）

戰鬥力彪悍的玻爾

海森堡的測不準原理則是指，你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大於或等於普朗克常數除於4π（ΔxΔp≥h/4π）。

普朗克常數是在量子物理學中非常重要的一個自然常數，也是一個物理常數，可以說在描述量子（一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為量子，是能量的最小單位）大小方面具有非常重要的地位，是德國的著名物理學家和量子學的創始人馬克斯.普朗克 1900 發現的。

普朗克發現電磁波的發射和吸收不是連續的，而是一份一份地進行的，由此普朗克得出來世界上不連續的結論

普朗克常數記為 h，是一個物理常數，普朗克常數用以描述量子化、微觀下的粒子，例如電子及光子，在一確定的物理性質下具有一連續範圍內的可能數值。在第 26 屆國際計量大會(CGPM)表決通過，普朗克常數的精確數約為：h=6.62607015×10-34 J·s

這個理論是說，你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大於或等於普朗克常數除於 4π ，這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質很不一樣。

大家看得懂這張圖嗎

海森堡指出，要想測量粒子的位置和速度，最好是用光照到一個粒子上的方式來測量，一部分光波被此粒子散射開來，由此指明其位置。但不可能將粒子的位置確定到比光的兩個波峰之間的距離更小的程度，所以為了精確測定粒子的位置，必須用短波長的光。

但普朗克指出，不能用任意小量的光，至少要用一個光子，而這個光子會擾動粒子，並以一種不能預見的方式改變粒子的速度。

如果要想測定一個粒子的精確位置的話，那麼就需要用波長儘量短的波，這樣的話，對這個粒子的擾動也會越大，對它的速度測量也會越不精確；如果想要精確測量一個粒子的速度，那就要用波長較長的波，那就不能精確測定它的位置。

總結來說，你選擇以確定電子位置的實驗本身，就導致了你無法對電子的動量進行精密的測量！玻爾為首哥本哈根派認為，這一測不準原理是自然界固有的不確定性導致的！

簡而言之，人類並不能獲得實在世界的確定的結果，只能由這次測量推測下一次測量的各種結果的分布機率，而無法對事物在兩次測量之間的行為做出具體描述。

哥本哈根詮釋的三大核心原理，前兩者摧毀了經典力學構建的嚴格因果性，互補原理和不確定原理又合力搗毀了世界的絕對客觀性。量子力學構建了一個前所未有的世界，它與我們的常識相違背，與我們所看見的宏觀世界格格不入。但是，它卻能夠解釋量子世界一切不可思議的現象。

在一起互相研究交流的哥本哈根學派眾人

但哥本哈根詮釋恰恰也是愛因斯坦的相對論所無法接受的，相對論雖然推翻了牛頓的絕對時空觀，卻仍保留了嚴格的因果性和決定論。

為此他說了一句非常經典的話：「上帝並不是跟宇宙玩擲骰子遊戲。」

兩個人有趣的回擊

1935年，已經在和玻爾論戰中敗北三次的愛因斯坦發表論文，直言道：「 物體應該有實在的要素——準確的數值和性質，然而量子理論僅僅給出了概率 。」

愛因斯坦領導下的哥本哈根反對派，薛丁格是其中的一員大將，雖然他永遠打著反對量子力學的旗號，可是每次的反擊都是在為量子力學添磚加瓦，對量子力學的完善和成熟發揮了重要作用，堪稱愛因斯坦旁邊的「豬隊友」，數次幫助玻爾撂翻了愛因斯坦。

比如這次，薛丁格同樣對愛因斯坦的論文表示極大的支持。

薛丁格表示「公開地要求那些武斷的量子力學支持者們解釋我們曾在柏林熱切討論過的東西」。愛因斯坦與玻爾相識於柏林，他們兩人就是在這裡開始產生分歧，當時薛丁格也在。

僅僅十天後，愛因斯坦就給薛丁格寫了一封回信說「這場沉浸在認識論中的鬧劇可以休矣」。

而在這份信中，愛因斯坦舉了這樣的一個例子：兩個一模一樣的密閉盒子，在其中一個盒子中放入一個球，在打開任一盒子之前，按常理來說，在第一個盒子中找到球的概率應該是50% 。但愛因斯坦並不認為這是一個完備的描述，他相信在原子領域一定有一個合適的理論，可以計算出一個確切的數值。在他看來，僅僅計算出概率還遠遠不夠。

我和大家說一下，正如前面所言，愛因斯坦用找到球的概率來指代量子力學，而他按照自己創立的相對論觀點則認為可以計算出一個確切的數值。

受這封信的啟發，物理史上的最強神獸薛丁格的貓誕生啦，他是薛丁格用來反擊量子力學的終極武器。

薛丁格的貓是指在一個盒子裡有一隻貓，以及少量放射性物質。之後，有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。

根據經典物理學，在盒子裡必將發生這兩個結果之一，而外部觀測者只有打開盒子才能知道裡面的結果。但是在量子的世界裡，當盒子處於關閉狀態，整個系統則一直保持不確定性的波態，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開後才能夠知道。

這裡涉及到了一個電子雙縫實驗，就是我們前面講到的的電子究竟是粒子還是波的問題，在德布羅意提出了波粒二象性之後，戴維孫和革末通過實驗確認了一切物質都具有波粒二象性後。量子力學認為當人們沒有對粒子進行觀察的時候，它們是以波的形式運動，由於存在幹涉，穿過雙縫後會出現一道道痕跡。一旦觀測後，它們立刻選擇成為粒子，就不會產生幹涉，穿過雙縫留下痕跡。（電子屬於粒子的一種）

這項實驗本來是薛丁格用來打臉量子力學的，因為他旨在論證量子力學對微觀粒子世界超乎常理的認識和理解，這會使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規律不以人的意志為轉移，貓既活又死違背了邏輯思維。

根據量子力學的理論，在不打開盒子的情況下「 此時既可以說貓是活的，又可以說貓是死的。 」然而這含生又包含死的狀態不能被用來描述現實的狀況。

可惜，薛丁格忘記了量子力學是旨在探究微觀領域，而非宏觀世界，有時候宏觀世界是無法用來解釋微觀世界的。量子力學的一個中心原則就是粒子可以存在於疊加態中，能同時擁有兩個相反的特性，也就是我們說的波粒二象性。儘管我們在日常生活中常常面對「不是A就是B」的抉擇，而但在微觀世界中是可以接受「既是 A 又是 B」的，就好像我們經常說一個人，不能簡單判斷他是善惡一樣。

薛丁格的貓被放出不久就成功叛變，成為了量子力學的護法神獸，並且幫助哥本哈根學派撥開了籠罩在量子力學上的迷霧，讓大家看清了量子力學的本質—— 一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。（量子疊加態原理）

伴隨著薛丁格的貓叛變，愛因斯坦和玻爾的論戰又失敗告終

在過去的幾十年裡，物理學家成功地在實驗室中實現了多種薛丁格貓態，將物質微粒轉變為「既是 A 又是 B」的疊加態，並探測它們的性質。儘管薛丁格仍然十分倔強地表示保留意見，然而每一次測試結果都符合量子力學的理論預測。

而2015 年瑞士洛桑聯邦理工學院科學家成功拍攝出光同時表現波粒二象性的照片，則更是百分百實證了量子力學的理念。

照片中，底部的切片狀景象展示了光線的粒子特性，頂部的景象展示了光線的波特性。

薛丁格的貓本來是用來挫敗量子力學的一個思想實驗，卻成為闡述量子力學本質的一個經典比喻之一，也向我們揭示了廣闊的微觀世界是充滿神秘、未知、兇險的。

作為愛因斯坦的隊友，薛丁格的貓不僅撂倒了薛丁格也打臉了愛因斯坦，愛因斯坦那句著名的話；」上帝不玩骰子「，薛丁格的貓卻成為最好的論證：上帝似乎是玩骰子的。