謎一樣的量子力學:從測不準原理到薛丁格的貓

2020-12-03 非典型性工科男

量子物理學

從1927年的海森堡的測不準原理到1935年薛丁格的貓，科學特別是量子物理學給我們營造了一種謎一般的假象。雖然它們會涉及深刻的哲學問題，然而科學畢竟不是形上學的哲學。量子計算機更是打破了傳統的經典世界中基本計算單元「非0即1」的狀態，而是可以多種狀態疊加存在，光量子計算機能把幾十萬年的運算時間縮短為幾秒鐘。

測不準原理

又叫不確定性原理是由海森堡於1927年提出。測不準原理並不是說因為工具和手段的限制而造成了結果的觀測有誤。這個理論是從量子物理的角度出發，意思是說，你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度。這表明微觀界的粒子行為與宏觀物質很不一樣。

薛丁格的貓

薛丁格提出的一個有趣又流傳很廣的思想實驗：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。同樣的，也不能用常規的一半一半的思維去理解這個量子物理的問題。

為何成迷

科學研究，給我們的印象往往是沿著某種固定的路線或者說是套路，經過一層層抽絲剝繭似的推理整理，得到一個確定的和唯一的解，也就在不斷地努力中尋找到永恆的真理。然而由於對量子力學等微觀學科掌握的不透徹，人們往往會帶有一定的形上學的理論思辨色彩。或許有一天，科學家對這些學科深入研究後，謎一樣的問題也會像牛頓定力那樣出現在中學課本了。

相關焦點

  • 量子力學與測不準原理
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  • 你也可以看懂,量子力學的困惑,測不準原理 薛丁格的貓 !
    甚至 讓許多物理愛好者也摸不著頭腦， 以至於玻爾（量子物理學家）說到「如果一個人第一次聽到量子物理而不感到困惑，那他一定是沒有聽懂」！薛丁格薛丁格的貓 只是幫助人們理解量子世界 的一種思想實驗！薛丁格的貓是1935年由物理學家薛丁格提出的一種思想實驗，由於人們對微觀世界的種種現象感到困惑，所以薛丁格就藉助宏觀世界中較易理解的事例 來解釋微觀世界的困惑現象。
  • 薛丁格的貓——既死又活的貓
    量子力學的基本原理包括量子態的概念，運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應規則和物理原理。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？
  • 薛丁格的貓是什麼,為什麼經常有人提起?
    薛丁格的貓是奧地利物理學家薛丁格在1935年提出的一種思想實驗。
  • 從普朗克到海森堡，從薛丁格的貓，再到保險界的"量子糾纏"
    在科幻電影中，我們就能看到很多量子物理學的概念：比如量子糾纏、薛丁格的貓、測不準原則……一、顛覆經典物理1687年，牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中總結提出了牛頓運動三大定律，奠定了經典物理的基礎。1、"測不準原理"和保險概率作為量子力學的創始人之一，德國物理學家海森堡
  • 量子力學那點事群雄逐鹿之五:測不準的互補原理
    海森堡提出了「測不準」原理，這個理論是說，一個微觀粒子的某些物理量（如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等），不可能同時具有確定的數值，其中一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大。測量一對共軛量的誤差（標準差）的乘積必然大於普朗克常數除以4π，這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質很不一樣。
  • 海森堡的測不準原理
    ■蕭如珀、楊信男/譯■原標題：《1927年2月：海森堡的測不準原理》1927 年 2
  • 從普朗克到海森堡,從薛丁格的貓,再到保險界的＂量子糾纏＂
    在科幻電影中，我們就能看到很多量子物理學的概念：比如量子糾纏、薛丁格的貓、測不準原則……1687年，牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中總結提出了牛頓運動三大定律，奠定了經典物理的基礎。三大定律讓人類從此可以精確掌握力及其作用，實現了機械的製造，推動了工業革命，大大加速了人類發展的進程。
  • 愛因斯坦的「上帝不會擲骰子」與「薛丁格的貓」有什麼聯繫？
    ，但在量子世界，測量會改變粒子的行為和狀態，因此無法同時測準粒子的位置和動量。通俗的說，這些理論中最大的一個爭議就是量子世界的不確定性原理和量子糾纏的超距作用。比如愛因斯坦提出了一個光盒實驗：光盒裡裝著一個與實驗室同步的時鐘，他提出當光盒裡的光子從小孔釋放出來時，完全能精準的知到它出來的時間。愛因斯坦試圖用這個實驗來反對哥本哈根派提出的測不準定律。也就是說，測量會改變粒子的狀態，從而無法同時測準粒子的位置和動量。當時的確把波爾等人打蒙了，一時無法反應。
  • 一口氣搞懂「薛丁格的貓」
    薛丁格的貓20世紀初，物理學上空有兩朵烏雲，一朵是「以太」，另一朵是「黑體輻射」。前者引出了相對論，後者則催生了量子力學。而在量子力學這支，幾乎是經歷了三代科學家的共同努力才得以建立。第一代是普朗克、愛因斯坦；第二代是波爾、波恩、索末菲。第三代則是海森堡、薛丁格、狄拉克。
  • 「測不準原理」的三種類型
    、物自體的「不確定性原理」；第三種是認識論和客觀論相互關係的「測不準原理」。量子力學的「測不準原理」應用於客觀存在的粒子行為，它與人們思維或認識的「飄忽不定」、「左右搖擺」毫無關係，有些人的情感「移情別戀」，今天愛上範冰冰，明天愛上李冰冰；今天想戀張靚穎，明天想戀章子怡，人的情感變遷不會影響物理世界中粒子和基本粒子的不確定行為，粒子和基本粒子的行為屬於第一種類型的測不準關係、或認不準關係的範疇，這是一種純粹的、客觀的不確定性，與我們作為一個物理世界的觀察者、作為一個物理對象的測量者沒有關聯
  • 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
    （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。
  • 「豈有此理·物理卷」薛丁格的貓!
    「薛丁格的貓」是奧地利物理學家薛丁格提出的關於量子力學的一個著名思想實驗，也就是說在現實世界裡不存在這樣的實驗。根據量子力學，微觀粒子總是處於多種狀態的疊加態①。薛丁格設想了一個實驗，將微觀的不太直觀的疊加態衍生為宏觀可理解的疊加態。實驗思想簡單說就是：假設在一個密閉盒子裡有一隻貓，以及少量放射性物質。該物質有50%的概率會衰變並放出毒氣殺死這隻貓，同時有50%的概率不會衰變而貓將活下來。當人們打開盒子觀測時，會發現要麼貓活著，要麼貓被毒死了。
  • 量子力學的測不準原理是個啥?通俗的給你解釋一遍!
    接觸過量子力學的人都知道，量子力學中有一個怪異的現象，那就是測不準原理。好吧，這其實是當初翻譯時的誤解，確切的來說應該是不確定性原理，是由海森堡首先提出的。海森堡不確定性原理準確的來說，就是微觀粒子的動量和位置不能同時測量到。
  • 「薛丁格的貓」思維實驗提出,陰差陽錯地宣傳了量子力學
    「薛丁格的貓」屬於一個思維實驗，很多人不了解這個實驗的真正含義，但是也都聽別人提過這個實驗。這個思維實驗的提出，最初目的是為了反對哥本哈根派的不確定性原理，屬於思維實驗並不是現實生活中所做的實驗。但是隨著發展全世界的物理學家都對愛因斯坦的相對論進行研究，逐漸的認識到了愛因斯坦的偉大。而量子力學的提出愛因斯坦也是舉足輕重的奠基人，但是隨著發展哥本哈根派的介入，讓量子力學走入了另外一條路。這一條路是愛因斯坦無法接收的，一個量子同時處於多種狀態，只有觀測的時候才變成一種狀態，愛因斯坦諷刺的提出：上帝還擲骰子嗎？就表達了自己對於不確定性原理的觀點是不贊同的。
  • 愛因斯坦與哥本哈根派之爭鹿死誰手,薛丁格的貓扮演了什麼角色?
    比如愛因斯坦提出了一個光盒實驗：光盒裡裝著一個與實驗室同步的時鐘，他提出當光盒裡的光子從小孔釋放出來時，完全能精準的知到它出來的時間。愛因斯坦試圖用這個實驗來反對哥本哈根派提出的測不準定律。也就是說，測量會改變粒子的狀態，從而無法同時測準粒子的位置和動量。
  • 不確定性原理和薛丁格的貓與「觀察者效用」之間有什麼聯繫嗎?
    對於量子力學的不確定性原理在大多人的印象中都是很難理解的，並且時常會和「觀察者效應」等價起來。不確定性原理最早由海森堡提出，在微觀量子領域我們要想同時知道一個量子的位置和速度是不可能的，量子領域最重要的兩個字是「概率」，不能說一個粒子確定的在某個位置，只能說在某些位置的概率有多大。海森堡最初提出不確定性原理的時候更多強調的就是觀察者效用，因為我們在測量某些東西的時候會不可避免的擾動它，從而影響這個被測量物體的狀態。
  • 上帝不會擲色子,測不準原理僅僅是測不準
    海森堡整出了個測不準原理，意思是無法同時確定電子的動量和位置，是這樣的嗎？當然是，這和實驗結果符合的很好，但這只能說明是測不準，而不表示電子的位置和動量無法確定。這都不重要，重要的是把量子力學搞得汙煙障氣，難以理解。愛因斯坦說上帝不會擲色子，一切都是可以計算的。我們之所以無法理解量子行為只是因為我們對它不夠了解以及欠缺更基礎，更完善的理論。
  • 量子力學那點事兒華山論劍之二:薛丁格的貓
    老師兄薛丁格的波動方程猶如六脈神劍，天下莫能當，不過這位老師兄和段正淳差不多，四處留情，但無傷大雅，也就算了，最讓人高興的是天才少年狄拉克，居然把量子力學和相對論結合起來，算是送給愛因斯坦的一份大禮包。
  • 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？