如何理解「薛丁格的貓」?觀察者決定了「量子」的狀態演變

2020-12-04 宇宙科學知識百科

如何理解「薛丁格的貓」?觀察者決定了「量子」的狀態演變

要說在物理學當中,最神奇的一種「生物」,莫過於「薛丁格的貓」了。這隻貓到底是死是活,許多年來一直困擾著非常多的科學家,而且除了科學家,也讓許多的的科學愛好者同樣滿頭霧水。在現實當中怎麼會存在一種「生死疊加」的狀態?這隻貓為什麼既是死的,也是活的?今天小編就來和大家好好探討一下這個問題,儘量用最通俗最簡潔的語言,來解釋這隻「貓」。

首先我們還是要了解,這隻「薛丁格的貓」到底是什麼樣的來歷。這隻「貓」最早由奧地利的物理學家薛丁格,於1935年提出:把一隻貓和一個裝有少量放射性物質的裝置放在一個密封的盒子裡。那麼放射性物質有50%的可能會發生衰變,同時釋放出毒氣把貓殺死;而還有50%的可能,放射性物質不會發生衰變,貓也就保持著存活的狀態。而放射性物質究竟會不會衰變,是由「微觀不確定原理」決定的,在沒有把盒子打開之前,沒人知道這隻貓到底是死是活,也就是所謂的「生死疊加態」。

而薛丁格提出這隻「貓」,其實是為了反駁哥本哈根學派提出的「荒謬」說法:一個量子系統,在被外界觀察測量,或者和外界相互作用時,會從疊加態坍縮成為可能的確定態,而在此之前量子系統會一直保持疊加態。換句話說,就是這隻「薛丁格的貓」在人們沒有觀察它之前,它處於一個「生死疊加態」,只有人們打開了盒子,貓的生死才會確定——這種說法顯然是不正確的。

可能上面的內容太過「硬核」,不是非常容易讓大家理解,這裡小編可以用一個不太恰當的比喻來解釋一下:比如一對情侶吵架,女朋友生氣地讓男朋友「滾」——但是這裡的「滾」可能有兩種意思:「滾」或者上來「抱我」。那麼男生在做出「滾」或者「抱我」當中任何之一的動作之前,是不知道女朋友的「滾」究竟是什麼意思的,這也就是所謂的「疊加態」。但是女朋友的「真實想法」真的是男朋友做出動作時,這一瞬間才想到的嗎?當然不是這樣。早在女朋友說出她那句話的時候或者之前,就已經想好了到底是想讓男朋友「滾」或者「抱我」。

所以「薛丁格的貓」,其實是薛丁格提出的一種看似荒謬,實則有力地指出了哥本哈根學派存在問題的生動比喻。也是物理學當中一個非常經典的案例。當然如果按照薛丁格的定義,世界上任何似是而非,存在爭議的問題,都可以在前面加上「薛丁格」三個字。

相關焦點

  • 薛丁格的貓說明了什麼,理解它或許能讓你超越愛因斯坦?
    原子是以「即將衰變」和「不會衰變」的組合狀態開始的,而放射性物質的原子衰變受量子力學定律的支配。也就是說量子力學的定律決定了貓的生死,薛丁格把微觀世界抽象的概念過渡成了現實問題。於是粒子到底是不是隨機出現的微觀態尺度和貓的生死這種宏觀態尺度聯繫了起來。
  • 什麼是薛丁格的貓?
    ,換句話說,直到盒子被打開,貓的狀態是完全未知的,因此,貓被認為處於同時活著和死了的量子疊加態。只有在外部觀測者打開箱子的那一時刻,貓被迫選擇了一種狀態,或者活著、或者死了.如果你發現貓死了,那麼哥本哈根學派量子力學對此悲劇的理解就是:你的觀測殺死了貓.薛丁格認為打開黑箱前貓處在既死又活、非死非活的狀態這個結論是謬論。
  • 薛丁格的貓到底是什麼意思?
    對於處在死與活的疊加狀態中就是薛丁格的貓。
  • 許多科普作者都曲解了「薛丁格的貓」實驗
    "薛丁格的貓"不是一個真正的實驗,因此沒有科學證明任何東西。薛丁格的貓甚至不是任何科學理論的一部分。薛丁格的貓只是一種教學工具,薛丁格用該教學工具來說明有些人是如何曲解量子理論的。薛丁格用貓構建了他的假想實驗,以證明對量子理論的簡單曲解會導致與現實世界不符的荒謬結果。
  • 思想實驗中的薛丁格貓是什麼?
    在一個著名的例子中,薛丁格貓 (1935),是一隻或死或活的貓,而這隻貓到底是死是活則決定於較早的一次隨機事件。這個由常見物品構成的思想實驗相對通俗地具體化了哥本哈根詮釋中的問題。薛丁格和愛因斯坦交換了有關愛因斯坦的EPR文章的信件,在這篇文章中,愛因斯坦指出,不穩定的火藥桶的狀態將在一段時間後包含爆炸狀態和未爆炸狀態的疊加。為了進一步說明,薛丁格描述了原則上如何通過使其依賴於疊加的量子粒子來在大規模系統中創建疊加。他提出了一個方案,在一個鎖定的鋼室中有一隻貓,其中貓的生存或死亡取決於放射性原子的狀態,無論它是否已經衰變和發射輻射。
  • 薛丁格的貓,一切可能發生的正在發生,量子疊加顛覆你的人生觀!
    而且比起來從此了解薛丁格的貓的本質,知道量子力學到底在講什麼,甚至能夠讓我們用全新的視角審視這個世界的收穫來說,肯定值得。我們先來看看這個實驗具體說了些什麼。直到打開盒子觀察的瞬間,貓的狀態變成一個確定狀態(量子力學中叫做:坍縮),貓的生死被瞬間決定了(這裡的第二個關鍵點:打開盒子觀察,不是看到了貓的生死,而是決定了貓的生死)。
  • 薛丁格的貓是什麼意思比喻什麼 薛丁格的貓通俗解釋
    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。
  • 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。
  • 薛丁格的貓到底是什麼邏輯呢?
    簡單的說就是:把一隻貓放進一個帶有少量放射性物質的盒子裡,放射性物質有50%的可能發生衰變並且釋放出毒氣殺死這隻貓!相反也有50%不會發生衰變而讓這隻貓存活下來!那麼貓的死活必須是在觀察者打開箱子後才能夠確定!那麼一個小時以後,這隻貓是死還是活呢?第二部分@科學疑惑篇:薛丁格的貓是什麼邏輯?他又想表達什麼呢?
  • 薛丁格的貓是死還是活?| 知識周刊
    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?如果某個粒子(或者某個光量子)擁有兩種可能的狀態或位置,但我們無法確認它到底處於哪種狀態(或位置),那麼按照量子態疊加理論,在被觀測到之前,它同時擁有兩種狀態(或位置)。一旦被觀測,它會立即坍縮成一個態。所以,只有觀察者才能將粒子固定在某個可能的狀態下。薛丁格不喜歡量子態疊加的主意,所以他通過思維實驗提出了一個悖論。
  • 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。原子核衰變會使毒器開關變化,從而決定貓的生死。但如果我們不打開盒子,不去查看貓的狀態,那麼貓就會處於一種既死又活非死非活的狀態,而這恰恰是量子力學中不確定性的對比性宏觀反映。薛丁格的貓是對愛因斯坦提出力量的一個悖論,是對人類意識具有特殊定位的一個嘲諷。兩大學派對觀測具有不同想法,一派覺得只有人類有意識地主動地進行的才能被稱為觀測,因此機器的觀測不能被稱為真正的觀測。
  • 如何理解「薛丁格的貓」?
    近幾年來,「薛丁格的貓」混得風生水起,早已超出了量子力學的範疇,甚至涉入愛情領域。我有一位同學,在國內一大型相親節目中就談到了薛丁格的貓,儘管現場有不少人聽說過能夠將薛丁格的貓和愛情扯上關係,不過當時沒有幾人能夠表現出理解了薛丁格的貓。
  • 薛丁格小傳:貓比人還出名的鬼才科學家,量子力學的奠基人之一
    (萬象歷史特約作者:凌空子)薛丁格小傳:貓比人還出名的鬼才科學家,量子力學的奠基人之一1887年8月12日,薛丁格出生在奧地利維也納的一個富裕家庭。他是獨子,家裡人都很寵愛他。這些文章在物理界被公認為意義重大,奠定了薛丁格在量子力學上泰鬥的地位。薛丁格本人並不太喜歡量子理論,他說:「我不喜歡它,對於我得引入它我感到抱歉。」(薛丁格方程)1927年(40歲),薛丁格遷往柏林洪堡大學擔任理論物理學教授。1933年,納粹黨奪取德國政權後,薛丁格決定離開德國,到英國、澳大利亞、義大利等地講學。
  • "薛丁格的貓"愛情觀
    關於「薛丁格的貓」 Schroedinger's cat薛丁格的貓是奧地利物理學家埃爾溫.薛丁格試圖證明量子力學在巨觀條件下的不完備性而提出的一個思想實驗這個實驗的原意是想說明,如果不能對波函數塌縮以及對這隻貓所處的狀態給出一個合理解釋的話,量子力學本身是不完備的。 這個思想實驗的意義是,將量子理論從微觀領域帶到了巨觀領域,而導出和一般常識相衝突的結果。根據哥本哈根學派的解釋,當觀察者未打開盒子之前,貓處於一種「又死又活」的狀態,該狀態可以用一個波函數來描述,而波函數可由薛丁格方程式解出。
  • 薛丁格的貓與量貝模型
    在量子領域中,粒子似乎會同時存在於兩個地方;信息的傳播速度似乎比光速還快;而貓可能同時既是死的又是活的。物理學家已經與量子世界裡顯而易見的悖論鬥爭了90年——可是他們的努力收效甚微。與演化論和宇宙論的觀點已經被大眾普遍理解不同,量子理論迄今仍被很多人看作奇談怪論。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。
  • 薛丁格的貓與新量子力學(2)
    在微觀世界中量子力學無往不勝,人們用它預測粒子間的相互作用,分析材料的性能,甚至用它來計算分子的形狀,至今尚沒有任何一個實驗結果與它的描述相悖。它的數學形式也是如此優美,讓科學家看不到有任何修改它的必要。但是從沒有任何人,包括被稱為量子力學「教父」的丹麥物理學家尼爾斯·玻爾,告訴過人們,如何去理解量子力學——你只需要去接受它。
  • 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。但是,這裡存在一點,也就是觀察會影響結果,在未觀察之前,可能是a或b位置,而觀察之後就確定了結果,這種狀態就是疊加態。量子世界的這種不確定性和宏觀世界不一樣的。
  • 再揭量子真相:薛丁格的貓,到底在說什麼?
    好,言歸正傳,繼續我們今天的主題:量子力學中「薛丁格的貓」,到底在說什麼?薛丁格的貓,又稱薛丁格之貓,是奧地利物理學家薛丁格在1935年提出來的,大致內容是:將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。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。但是貓到底是死是活,必須在打開容器後才知道結果。
  • 量子疊加量子隧穿論薛丁格的貓是如何修真成不死不活之身的
    薛丁格也就在此時期提出了一個不死不活的貓理論。但是薛丁格的貓就像公孫龍的白馬非馬,實在是太匪夷所思了!於是薛丁格的貓成了生死兩態共存的元嬰修真狀態。命名為量子疊加。如果量子疊加是兩態共存的,因觀測而轉變,受觀測狀態不確定影響,那麼人類應該潛心觀想,努力修真沒有必要建立量子物理學。
  • 薛丁格方程及薛丁格的貓
    薛丁格方程解釋了許多已經觀測到的量子現象,並引入了量子波是概率波的奇異解釋。埃爾溫·薛丁格對科學最重大的貢獻當屬薛丁格方程,即決定亞原子粒子運動的波動方程。薛丁格方程是現代量子力學的一大根基。薛丁格1887年出生於維也納,早年興趣非常廣泛,但最終被維也納大學錄取,學習物理學,並於1910年畢業。此後,薛丁格為奧地利物理學家弗朗茨·埃克斯納( Franz Exner)工作了一段時間。