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。