名聲大噪的薛丁格的貓,根本就不存在?

2020-12-06 中學數學精準輔導

在物理學上,有這麼一隻赫赫有名的貓,它是薛鄂定的貓,在實驗中,如果不打開盒子,這只可憐的貓就處於生死疊加的狀態。那麼在現實中,筆者覺得,面對充滿不確定性的未來,只有大膽去嘗試才能獲得想要的結果吧。

熱播劇《生活大爆炸》中謝耳朵曾經用這樣一個量子力學理論——「薛丁格的貓」形容Leonard和Penny的戀情。

1. 什麼是薛丁格的貓?

「薛丁格的貓」是由奧地利著名物理學家薛丁格提出的一個著名思想實驗,描述了如何將一隻活潑可愛的貓變成「生死疊加」狀態。這隻貓可以說是讓「量子力學」名聲大噪、家喻戶曉的第一功臣。

一隻貓被封在一個密室裡,密室裡有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變,則放出阿爾法粒子,觸動電子開關,錘子落下,砸碎毒藥瓶,釋放出裡面的氰化物氣體,貓必死無疑。同時還有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。如果不打開盒子,整個系統將處於一直不確定的波態,即貓將處於生和死的疊加態。

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. 實驗探索

量子理論認為:如果沒有揭開蓋子,進行觀察,我們永遠也不知道貓是死是活,它將永遠處於半死不活的疊加態,可這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。薛丁格的貓本身是一個假設的概念,隨著技術的發展,人們在光子、原子、分子中實現了薛丁格貓態,甚至已經開始嘗試用病毒來製備薛丁格貓態。

薛丁格的貓代表了微觀世界運行機理的一段公案,當你觀測一個粒子時,它就以粒子的形態存在,不觀測時,它就以波的形態存在。「測不準」的原子世界,上帝是否在擲骰子?這個特性讓我不禁想起了「我思故我在」,多麼超前地預測到了微觀世界的規律!

相對論揭示的微觀世界詭異的唯心論存在還遠沒有到達科學的盡頭。最新的量子通信、量子計算所依託的量子糾纏原理,已經跨越了物質世界光速這一已知極限,跨越時空的正負粒子量子糾纏現象,是否與我們偶然體驗到的心靈感應如出一轍?

量子通信之下,可以預見這個世界的能量與信息將重新融為一體,信息即能量,人類是否有可能憑此實現瞬間超時空轉移,遇見從前的自己、另一個時空裡面的自己?

對於量子理論的傳統解釋,往往導致許多奇怪悖論,比如薛丁格的貓——貓既是死的又是活的。一種被稱為量子貝葉斯模型的量子理論,重寫了最基本的量子法則,可以把種種量子悖論一掃而空。

2001年,一個研究小組開始探索一種新模型,這一模型將可能消除量子悖論,或者使這些悖論變得不那麼令人不安。這種模型叫做「量子貝葉斯模型」(Quantum Bayesianism),簡稱為「量貝模型」(QBism),它重新解釋了在各種量子悖論中處於核心地位的一個概念——波函數(wave function)。

根據傳統量子理論的觀點,物體(例如一個電子)由它的波函數代表,波函數以數學形式描述物體的特性。如果你想預測這個電子的行為,那麼你可以計算它的波函數如何隨著時間演化。

量貝模型強調波函數是觀察者的主觀特性,而非盒子裡的貓的客觀特性,以此解決了難題。該理論認為,貓當然非死即活(而非二者並存)。當然,它的波函數代表了死活並存的疊加態,但是波函數僅僅是對觀察者信念的描述。這是一種謬論,把個人的思想狀態幻想成了物質世界中的真實存在。

當科學從宏觀世界到微觀世界,一步步終將遇見非物質的靈魂世界。科學的盡頭是神學。

「薛丁格的貓」實質可以看成是一個科學家的賭氣或玩笑,但它卻開啟了科學家們把微觀世界的量子特性引入宏觀世界來的實驗探索。

2005年美國科學家就曾宣布成功讓6個鈹離子實現了自旋方向完全相反的宏觀量子疊加態,戲稱「薛丁格貓態」。

自此這樣的實驗在世界各地大量的進行著,不過目前的結果是所有的實驗都無法持續,也就是無法讓量子疊加態持續出現在宏觀世界裡。但如果哪天真能做到,薛丁格的玩笑可就開大了,說不定我們還真能「生死疊加,不死不滅」呢?呵呵!

這隻貓的確令人毛骨悚然,相關的爭論一直持續到今天。連霍金也曾經憤憤地說:「當我聽說薛丁格的貓的時候,我就跑去拿槍,想一槍把貓打死!」

3. 薛丁格的貓蘊含著那些道理

王明陽在《傳習錄下》中也說過一句有名的話:「你未看此花時,此花與汝同歸於寂;你來看此花時,則此花顏色一時明白起來……」如果王陽明懂量子論,他多半會說:「你未觀測此花時,此花並未實在地存在,按波函數而歸於寂;你來觀測此花時,則此花波函數發生坍縮,它的顏色一時變成明白的實在……」測量即是理,測量外無理。

毛主席在《矛盾論》一文中指出:「矛盾存在於一切事物的發展過程中;每一事物的發展過程中存在著自始至終的矛盾運動」、「矛盾的主要和非主要的方面互相轉化著」、「有條件的相對的統一性和無條件的絕對的鬥爭性相結合,構成了一切事物的矛盾運動」。而老子則在《道德經》中說「萬物負陰而抱陽」,意思是萬物都分陰陽,也都包含陰陽」。又說:「有無相生,難易相成,長短相形,高下相傾,音聲相和,前後相隨」,意思是陰陽成對存在,相互對比又互為依託。陰陽哲學思想也同樣發現了相對應事物的普遍存在和對應雙方既相互對立又相互依存、相互轉化的現象,高度概括了自然規律,體現出樸素的唯物辯證法思想。

懂得了陰陽辯證的思想,就會在認識客觀世界和進行實踐時,確保大方向正確,少走彎路。然後再進一步研究具體事物的具體特點。比如,運用陰陽的思想,就會知道,有物質,一定會有暗物質或反物質;有宏觀宇宙的無限,必有微觀世界的無窮。就像莊子所說:一尺之捶,日取其半,萬世不竭。訖今為止的現代科學,還沒有找到宇宙的邊際和最小的微觀粒子,起碼到現在還說明,莊子說的是對的。在量子力學的研究中,人們也逐漸發現了其中蘊含的陰陽規律。薛丁格的貓的疊加態理論,如果用陰陽規律來說明,要好懂些,薛丁格的貓的疊加態就是量子也顯現出物質的陰陽一體的特性。薛丁格的貓是同時有生有死的,對量子現象以外的貓不適用,可在量子上的確存在又生又死的貓,為什麼?是因為量子具有雙重性,量子的雙重性是合陰陽規律的。陰陽的部分規律是陰裡有陽、陽裡有陰,陰能生陽、陽能生陰,陰也是陽、陽也是陰。量子糾纏是指不同地方的量子能相通的關聯著,猶如太極圖中陰陽魚的兩個魚眼和兩個魚尾。量子的波粒二象性可說成量子既是陰也是陽,是陰陽合一體。量子疊加也就是量子中有陰陽兩種對立又相依存的兩個特性。

由此我們不能不承認,這聽起來很有強烈的主觀唯心論的味道,薛丁格貓態存在一定的不合理性(近代多種實驗已經證明此種假設的正確性),如果說世界的一切都是不確定,這樣世界就會崩潰。貓是死是活,打開了才知道,事情的結果到底會怎麼樣,只有做了才知道。人的一生中會遇見各種各樣的盒子,我們應該勇敢地去打開,在得到結果之前,保持信心、努力拼搏,爭取為自己去的一個滿意的結果。

相關焦點

  • 深度解讀薛丁格的貓,這隻根本不存在貓為何會引發如此大的轟動?
    這隻貓就是被譽為物理學四大神獸之一的、由物理學家薛丁格飼養的薛丁格的貓薛丁格貓的由來1935年,奧地利物理學家薛丁格在一篇關於量子力學的論文中提出了一個思想實驗:把一個貓放進一個完全密閉且不透明的箱子裡,箱子裡有一個由原子衰變觸發的毒氣瓶,當原子發生衰變時,毒氣瓶就會被觸發而毒死這隻貓,如果原子沒有發生衰變,那麼這隻貓就會安然無恙的待在這個箱子裡,我們將這個實驗稱為
  • 既死又活的薛丁格的貓,根本就不存在?
    不過量貝模型認為,根本就不存在悖論。波函數的塌縮不過是觀察者在新信息的基礎上,突發、間斷地修正自己的概率賦值。量子系統並未真正發生奇怪而費解的變化,變化的只是觀察者選定用來描述自己個人預期的波函數。我們可以採取這種思考方式來看看另一個著名悖論——薛丁格的貓。
  • 解讀「薛丁格的貓」,它體現的深層含義是什麼?
    薛丁格的貓是什麼?「薛丁格的貓」是由奧地利著名物理學家薛丁格提出的一個著名思想實驗,描述了如何將一隻活潑可愛的貓變成「生死疊加」狀態。在1955年愛因斯坦去世之後,作為愛因斯坦的嫡系大將的薛丁格憋了一個大招,就是「薛丁格貓」的思想實驗,繼續向玻爾一派宣戰。薛丁格的本意是借這個思想實驗,將量子態的不確定概念引入到宏觀世界,讓人們直觀體驗一下「概率」描述的不靠譜。其實這個思想實驗並不能證明什麼?僅僅是再次發洩了薛丁格對於量子力學「哥本哈根解釋」的不滿,但他自己也知道提不出什麼更好的解釋。
  • 薛丁格的貓是一個思想實驗,它的真正意義是什麼?
    薛丁格的貓是什麼?「薛丁格的貓」是由奧地利著名物理學家薛丁格提出的一個著名思想實驗,描述了如何將一隻活潑可愛的貓變成「生死疊加」狀態。在1955年愛因斯坦去世之後,作為愛因斯坦的嫡系大將的薛丁格憋了一個大招,就是「薛丁格貓」的思想實驗,繼續向玻爾一派宣戰。薛丁格的本意是借這個思想實驗,將量子態的不確定概念引入到宏觀世界,讓人們直觀體驗一下「概率」描述的不靠譜。其實這個思想實驗並不能證明什麼?僅僅是再次發洩了薛丁格對於量子力學「哥本哈根解釋」的不滿,但他自己也知道提不出什麼更好的解釋。
  • 薛丁格的貓不可能存在,可是你們為何要相信它存在!
    薛丁格的貓是不存在的!在量子力學中,有一個假想實驗,叫薛丁格的貓。想必大家都聽說過,可是你仔細思考過這個問題嗎? 薛丁格的貓究竟存不存在?薛丁格的貓究竟是死還是活? 這個問題的本質是什麼?薛丁格貓是奧地利物理學者埃爾溫·薛丁格於1935年提出的一個思想實驗。
  • 薛丁格的貓神奇在哪
    薛丁格的貓               ——科學界的神獸科學想要進步其實並沒有什麼捷徑可走,它靠的就是無數科學家前赴後繼的探索與研究
  • 「巖中花樹」和「薛丁格的貓」,看似異曲同工,根本是兩回事
    有從科學角度分析的,有從玄學角度探究的,「巖中花樹」大戰「薛丁格貓」,真的熱鬧非凡。我也樂此不疲地把雙方的論點、論據都看的八、九不離十。本來只是想看個熱鬧,從中去學習和了解一下,但看來看去,覺得還是有必要胡言亂語幾句。
  • 薛丁格的貓是不確定的貓
    >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。但是在沒人打開箱子觀察前,沒人知道貓是生是死,所以這貓既死又活
  • 薛丁格的貓原來影響了網際網路的存在?
    奧地利物理學家埃爾文·薛丁格是量子力學的奠基人之一,但是他最為大眾所知的,卻是他從未做過的一項試驗:一個關於貓的思想試驗(即薛丁格的貓實驗)他假想將一隻貓置於一個密閉盒子內,裡面安放了一個一小時內有50%機率殺死貓的裝置。在那一小時的結尾,他提出一個問題,現在貓是活的還是死的?常識告訴我們,貓不是活的,就是死的。
  • 薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓來源
    那麼薛丁格的貓究竟是什麼?它究竟有何意義?下面小編就將帶大家深入了解下薛丁格的貓實驗。量子世界一直因為它的微小而顯得神秘莫測,量子現象雖然看起來有些不可思議但它卻是真實存在的,而我們在日常生活中卻對它忽略不計。
  • 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?
  • 一口氣搞懂「薛丁格的貓」
    不過在量子力學的發展中,出現了一個有趣的現象,那就是曾經的奠基人站到了量子力學的對立面,這其中最有名的就是愛因斯坦和薛丁格。薛丁格是波動力學的創始人,但是波恩對於薛丁格的波動方程的機率解釋特別不滿意,更不滿意的是以尼爾斯·波爾為首的哥本哈根學派對量子力學的解釋。哥本哈根學派認為:世界是不確定的。
  • 薛丁格貓死了嗎?
    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?
  • 「薛丁格的貓」到底是什麼?
    即便如此,這個實驗似乎也沒有必要如此殘忍。薛丁格是個聰明的人,他沒有任何理由去殺死一隻貓。儘管這只是一個假想實驗,薛丁格依然受到了那些愛貓人士和部分略顯尖銳的科學家的猛烈抨擊,看看邁克·雅各布森(Mike Jacobsen)設計的一款意為「薛丁格的賭注」的T恤,諷刺意味讓人一目了然。
  • 薛丁格的貓
    文章很短,但長度不重要,趣味比較重要。---有人發給我下面這個趣圖。從表面上看,這是一個圍棋死活題。實際上它有一個巧妙的隱喻。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)。
  • 薛丁格方程及薛丁格的貓
    大家好,歡迎收看我的百家號萌萌說說說,今天小編要給大家介紹的是薛丁格方程及薛丁格的貓。薛丁格方程埃爾溫·薛丁格為量子力學作出了最寶貴的貢獻。他在意識到粒子表現出波動性後,提出了一個波動方程來描述亞原子粒子的運動。
  • 薛丁格的女朋友為什麼不如薛丁格的貓有名?
    提到薛丁格的貓就要提到薛丁格這位物理學家,他給出了薛丁格方程,這個方程在量子力學中的地位足以和牛頓第二定律在力學中的地位相媲美。實驗中被困在箱子裡的貓處在活態和死態的疊加態中,只有打開箱子對貓的狀態進行測量時貓才會坍縮成死態或活態。這個薛丁格的貓問題已經困擾物理學家將近100年,至今也沒有得到解決。
  • 薛丁格的女朋友為什麼不如薛丁格的貓有名?
    進入資訊時代後,量子力學與人類的生活聯繫越來越密切,沒有學過《量子力學》課程的人也能經常聽到量子糾纏、薛丁格的貓等與量子力學相關的概念。提到薛丁格的貓就要提到薛丁格這位物理學家,他給出了薛丁格方程,這個方程在量子力學中的地位足以和牛頓第二定律在力學中的地位相媲美。
  • 讓薛丁格的貓跳舞起來 ——破解薛丁格的貓的思想實驗難題
    薛丁格的貓,大名鼎鼎,由來已久,爭論不休。但近來發現這個著名的反諷量子力學的思想實驗其實存在偷換概念的的錯誤,具體說明如下:一、對薛丁格的貓這一思想實驗的簡單解釋首先要說明一下這個實驗的產生原因。在現實宏觀世界中根本沒有發現過這樣的狀態,令人感到不可思議;2、半衰期的那麼長時間內,原子如果發生衰變,也不可能延遲到開箱子的一瞬間才衰變,為什麼貓只能在開箱子的一瞬間決定死去才是倖存?二、對薛丁格的貓的這一思想實驗的追本溯源上文說過,這一思想實驗是由於電子雙縫實驗產生的。
  • 科學史上最負盛名的貓——薛丁格的貓,究竟是怎樣的存在?
    根據量子力學理論,物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態並存的奇特狀況,這被稱為有效的相干疊加態。由大量微觀粒子組成的宏觀世界是否也遵循量子疊加原理?奧地利物理學家薛丁格為此在1935年提出著名的「薛丁格貓」佯謬。一隻貓被封在一個密室裡,密室裡有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。