薛丁格貓死了嗎?

2021-02-15 墨子沙龍

在第三講的最後,我們來講一點輕鬆而殘酷的內容。

相信大家聽說過哈姆雷特的內心獨白:生存還是毀滅,這是一個問題。量子的狀態是可以疊加的,那麼除了生存和毀滅之外,是否哈姆雷特還可以有一個狀態是「生存並且毀滅」呢?要回答這個問題,下面請出物理學四大神獸之一的薛丁格貓。 

在一個封閉的盒子裡裝有一個量子儀器和一隻貓,這個量子儀器,比如說是一個量子的粒子,它有一半的可能會衰變,另一半的可能則不發生衰變。如果這個粒子衰變了,就會引發一瓶毒藥被打破。毒藥被打破了之後,貓就會被毒死。而另有一半可能,量子衰變並沒有發生,那麼毒藥沒有被打破,貓也沒有被毒死。根據量子力學,在測量之前,量子衰變有沒有發生這件事情是處於一個疊加狀態的,也就是說,在測量之前,該粒子處於衰變了和沒有衰變的疊加狀態。那是不是意味著,毒藥被打破、沒被打破也處於疊加狀態呢?是不是貓的死還是生也處於一個疊加狀態呢?

 

在問這個問題之前,我們先來聽一聽貓的觀點。這個貓有意見了,說:「為什麼受傷的總是我呀?你能不能找一些別的動物來做這個實驗?你不要找我來做這個實驗,好不好?」其實我們找貓來做這個實驗是有一定的必然性的,有內因也有外因。內因是盒子對貓有致命的誘惑力,你有一個盒子,就算你不讓貓進來,它也非得要鑽進來幫你做這個實驗。外因是貓的性情恰到好處,如果你不用貓,而找一條狗來做這個實驗,會有什麼樣的結果呀?把狗關在盒子裡,狗「汪汪……」叫了半天忽然不叫了。完了,你知道這個狗死了。所以說,你根本沒有後面打開盒子的必要了。狗實在太吵了,那找一個更安靜的呢,比如找一隻烏龜?

烏龜進到盒子裡以後,小脖一縮,縮到殼子裡了。你做完實驗,打開盒子的時候,看見這個烏龜縮到殼子裡,你知道它是一個死烏龜,還是一個活烏龜啊?最後還是不知道,所以也不合適。

 

沒辦法,只能委屈貓來做這個實驗。那麼現在的問題是:這隻貓到底是死貓呢,還是活貓呢,還是死貓活貓的疊加態呢?在薛丁格的時代,薛丁格不知道這個問題的答案。但是時間發展到了現代,其實我們已經可以知道這個問題的答案了。答案就是:死貓。因為這隻貓就算沒被毒藥毒死,這麼多年過去,肯定也老死了。

 

當然了,作為物理學工作者,我們想知道的不僅是這個答案,我們還想知道,在薛丁格的那個時候,在做實驗的那個時候,這隻貓到底是什麼時候處於死貓和活貓的疊加態?甚至說,有沒有曾經處於過這樣的狀態?然後,又是什麼時候變成了真正的死貓或活貓呢?

 

這個問題就非常困難了。雖然關於量子力學的測量過程,我們有一套計算的程序,但是怎麼理解量子力學的這套計算程序呢,不同的學派具有不同的解釋。不同的解釋裡,對於這隻貓什麼時候從死貓和活貓的疊加態變成死貓或活貓,有不同的說法。

 

在這裡,我就兩種解釋與大家討論一下。第一種解釋就是量子力學所謂的正統——哥本哈根解釋。哥本哈根對量子力學是這樣解釋的:Shut up and Calculate,翻譯成中文就是「別問,問就是算」。就是說,一些我們可以計算的問題,我們就去計算,看結果是什麼;一些我們沒有辦法計算的問題,可能根本就沒有一個物理實在存在,我們就沒有這樣的問題好問。

 

當然了,我們總是好奇的。我們不知道有沒有這樣一個物理存在的時候,便希望腦補一個物理存在。哥本哈根解釋並沒有滿足我們的好奇心,還有很多其他的學派提出了其他的解釋,比如著名的多世界解釋。多世界解釋認為,當進行了一個測量的時候,這個世界就分岔了,這個世界就變成了一個活貓的宇宙和一個死貓的宇宙所組成的平行宇宙。不僅如此,每一次有效的測量,這個世界都在分叉,最後分成了近乎無窮多個平行宇宙。當然了,這只是量子力學的一種解釋而已,至於平行宇宙到底是不是真的存在,現在我們還不知道。

 

薛丁格貓的實驗演繹到今天,已經有了非常非常多個版本,甚至還有一些經典的版本,跟量子力學無關的版本,比如,網上有一個版本叫薛丁格的「滾」——有一天,你終於鼓足了勇氣去向你的女神表白。女神只說了一個字:滾!這個時候你應該怎麼辦?

好,最後我們總結一下。薛丁格的貓告訴我們什麼呢?首先,在量子力學裡,一切都可以疊加,所以說原則上講,是有可能存在這樣死貓和活貓的疊加態的。但是,在我們真正做一個實驗,用一個毒藥盒子去毒死這隻貓的時候,貓會不會處於死貓和活貓的疊加態呢?如果會處於這樣一個狀態,那麼什麼時候處於這樣狀態,什麼時候從這個狀態真正的變成死貓還是活貓呢?雖然量子力學有一個統一的計算規則,但是,這涉及了量子力學的解釋問題。不同的學派有不同的解釋,比如說,有哥本哈根學派、有多世界,甚至有精神和物質相互作用,有多歷史、自洽歷史等等各種不同解釋。

相關焦點

  • 生還是死?薛丁格的貓,既生又死!
    這种放射性原子有50%的概率會衰變而放下錘子,錘子會打破毒藥瓶釋放出毒氣殺死這隻貓;同時放射性原子也有50%的概率不會衰變,那麼貓將活下來。放射性原子是不是衰變完全是隨機的!請問:盒子裡的貓是死是活? 大家通常會認為,這不是很簡單嗎?即便不打開盒子, 貓要麼死,要麼活,只能有一種結果。打開盒子看看不就確定貓的死活了嗎!!!那麼,恭喜你!你是一個正常的普通人! 然而,在量子世界中,事情與常人所想則大相逕庭。
  • 薛丁格的貓——既死又活的貓
    當時剛提出來量子力學還算是比較容易讓人接受,但是隨著不確定原理、疊加態和波函數等概念提出來後,就連愛因斯坦都不能再認可了,愛因斯坦到死都沒能認可量子力學。為什麼這些概念的提出後,大家都不能認可或者理解呢?
  • 薛丁格貓究竟死了沒有?
    導讀:如果你對薛丁格貓很熟悉,請直接跳到第二節。瓶子裡的有毒物質擴散到容器裡,就會把貓毒死。如果物質沒有衰變,那麼有毒物質不會擴散,貓就活得好好的。 因為量子系統處於疊加態,故而在人們沒有打開盒子看的時候,這些放射性物質處於衰變和沒有衰變的疊加(混合)態之中,這就使得這隻貓處於一種既活又死的疊加(混合)態之中。
  • 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」死了!
    這樣的場景讓王者想到了一個著名的思想實驗:薛丁格的貓。薛丁格是一個著名的物理學家,他假設把一隻貓放進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,貓就處於死貓和活貓的疊加狀態。
  • 如何理解薛丁格的貓?貓到底是生是死?
    ,這便是薛丁格的貓。薛丁格的貓之所以如此令人感到迷惑,因為這隻貓和深奧的量子力學聯繫在了一起。奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格就將這種狀態用一個實驗表現出來,這就是薛丁格的貓實驗。所以,在這個時候,貓就成為了一個既活又死的疊加態,如果打開盒子,貓就會變成活貓或死貓的本態。
  • 「薛丁格的貓」講的究竟是什麼?貓到底是死的還是活的?
    相信很多人都聽說過「薛丁格的貓」,即使對物理學不是很感興趣的人。但不少人對「薛丁格的貓」理解有些片面! 簡單說,「薛丁格的貓」是薛丁格提出的一個思想實驗,用於在宏觀現實中描述量子世界詭異的疊加態和不確定性
  • 薛丁格的貓:既死又活的貓,難以理解的糾纏態
    隨著這些年穿越電視劇的影響,蝴蝶效應和薛丁格的貓開始被大眾廣泛流傳。本篇文章就來講一講薛丁格的貓。實驗內容如果放射性物質發生衰變,粒子探測器就能接收到衰變放射出的粒子,然後發出信號讓錘子打碎裝著劇毒物質的瓶子,那麼貓就會死。如果粒子不衰變,貓就會活著。白話說明如果不打開容器觀察貓的狀態,就不能判斷這隻貓是活著還是已經死亡。那麼不能判斷貓是死是活,這個時候貓就處在既死又活的糾纏態。如果一旦觀測了,那麼貓就會只處在死亡或者存活一種狀態,這種狀態稱為本徵態。
  • 薛丁格的貓是指什麼,為什麼會出現「既死又活」的貓?
    貓在日常生活中特別常見,如寵物貓、叮噹貓、加菲貓等,甚至是炒到了2千塊錢的星巴克貓抓杯,然而今天我們要說的這一隻貓在科學界影響非常大,不過卻是一個不真實存在的「貓」——薛丁格的貓。
  • 薛丁格的貓是死還是活?| 知識周刊
    今天讀書君就為你選取他的作品《薛丁格的貓:改變物理學的50個實驗》中的一部分,看看這位英國科學家筆下的這隻神奇的貓,是死還是活呢?量子力學悖論✪ [英] 亞當·哈特-戴維斯量子力學悖論1935研究人員:埃爾溫·薛丁格研究領域:量子物理結論:兩種可能性同時存在一隻貓如何能夠同時既死又活?
  • 薛丁格提出「薛丁格的貓」,竟是為了推翻量子力學?
    薛丁格是量子力學的奠基人之一,1926年,他提出了波函數和薛丁格方程,構建了量子力學的一種數學形式——波動力學,奠定了近代量子力學的基礎。但是,他在1935年卻提出一個怪異的思想實驗——薛丁格的貓,這個實驗構建了一隻看上去處於「死」和「活」的疊加態的貓,讓人們感覺量子力學十分荒謬。一隻既死了又活著的貓,這還不夠荒謬嗎?
  • 薛丁格的貓在講一個什麼道理?真的存在「既死又活」的狀態嗎
    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。
  • 薛丁格的貓是什麼意思比喻什麼 薛丁格的貓通俗解釋
    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。
  • 薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓來源
    薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓被稱為史上最著名十大思想實驗之一,其提出和實驗過程對人類思想的研究具有重要的指導與推動意義。
  • 薛丁格的貓
    原題設計者把它叫薛丁格的貓。下面這一段是從百度上摘下來的介紹(註:本來不想加這段,但公眾號規定文章必須夠300字才可以發,所以摘一段貓的介紹。已經知道這個概念的可以跳過這段,沒有新內容。沒有聽說過這個概念的人,如果讀了這段,而且搞懂了,或許這是你今天上網的最大收穫)。
  • 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。
  • 物理學家們可以窺視又死又活的薛丁格貓
    在最近《 新物理學》(New Journal of Physics)上發表的一篇學術文章指出,物理學家們可以窺視又死又活的薛丁格貓了。在量子力學裡, 薛丁格貓是一種思想實驗,其中,貓被困在盒子中,盒子中的粒子有50-50的變質機率。 如果粒子變質了,貓就死了; 否則,貓就活著。
  • 愛因斯坦的骰子,薛丁格的貓,你真的懂嗎?
    這句話已經成為了流傳後世的名言,但是就像薛丁格的貓一樣,被大部分人所誤解。愛因斯坦反對量子力學嗎?如果它衰變,就會釋放出一個α粒子,這個α粒子會觸發電子開關,進而導致它控制的一個錘子落下,恰好砸碎一個裝有劇毒氰化物的瓶子,將貓毒死。於是薛丁格指出:既然這個原子處於衰變和不衰變的疊加態,那麼整個裝置都處於疊加態,貓本身也處於疊加態。雖然打開盒子之後能清楚地看見貓是死是活,但是只要不打開盒子,那麼貓就處於既死又活的疊加態。
  • 「薛丁格的貓」到底是什麼?
    一個小時內,這种放射性元素有50%的概率會衰變,而一旦衰變,會通過蓋革計數器釋放電脈衝,進而觸發裝置擊碎玻璃瓶,最終釋放出毒氣將貓毒死。但在整個過程中,箱子都是關閉的,貓是死是活你並不知道,除非你打開了這個箱子。換言之,在你親眼目睹之前,這隻貓既可能是死的又可能是活的。
  • 薛丁格的什麼貓?
    由於粒子的衰變直接導致貓的死亡,那麼貓也就同時處於既死又活的狀態——不荒謬嗎?這把思想武器用直指本質的方式,把量子微觀變成日常直觀,不僅讓哥本哈根學派吃下重擊,更讓全世界每個人都看到,原來概率波是這樣一個「怪物」。