薛丁格的貓是什麼?

2021-01-15 科學黑洞

薛丁格的貓是物理學的四大神獸之一,並非是指某種動物,而是一種思維實驗。接下來講一下這個實驗的背景故事。

二十世紀物理學的兩大支柱相對論和量子力學,大家對相對論比較了解,或者是即使不懂什麼意思但是會經常聽說。而對於量子力學就知之甚少了,但是大家一定都聽說個薛丁格的貓這隻神獸,並把它當作是量子力學的代名詞。但實際上卻並非如此,薛丁格的貓只是在諷刺量子力學中的量子不確定性。

1935年奧地利物理學家薛丁格提出了薛丁格的貓的思維實驗,實驗過程如下:一個封閉的盒子中裝著一隻貓,從外面看不到盒子內部的情況。盒子中設置一個實驗裝置,放有少量的放射性物質,這種物質衰變釋放出毒素的概率是百分之五十。這意味著在一段時間內這隻貓有百分之五十的機率被毒死,百分之五十的機會安全存活。

但是我們在沒有打開盒子前並不知道貓的狀態,因此貓只能是既死又活的疊加態。薛丁格用這種宏觀動物的既死又活疊加態,來諷刺微觀量子的既A又B疊加態。愛因斯坦在三十六歲提出廣義相對論後,有一段時間一直在和量子力學的哥本哈根派吵架。尤其是以波爾為代表的一眾哥本哈根派科學家。因為他們對量子力學的詮釋觸碰了愛因斯坦的禁區,那就是定域性。

但是最終的結果我們都知道愛因斯坦當時反對的量子不確定性、量子糾纏等目前都被確認是正確存在的。當時提出的薛丁格的貓思維實驗原本是用來諷刺量子力學,現在反而是量子力學的代名詞。

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    導語:有那麼一隻貓,它屬於薛丁格,屬於愛因斯坦,屬於物理學史,屬於每一個對量子理論懷有好奇幻想的人。有那麼一隻貓,它屬於薛丁格,屬於愛因斯坦,屬於物理學史,屬於每一個對量子理論懷有好奇幻想的人。本文將從這隻貓的由來出發,以這隻貓帶來的種種困惑收尾,與讀者到量子領域一遊。薛丁格的貓,原本是薛丁格和愛因斯坦兩位量子力學的先驅者,為反對(當前主流的)量子力學哥本哈根詮釋而聯手鑄就的一把思想武器。為了介紹這把武器,要先從量子力學的建立,尤其是物質波說起。
  • 「薛丁格的貓」到底是什麼?
    如果你搞不懂這隻貓到底是什麼,這些藝術作品或許能幫你找到答案。(蝌蚪君編譯自mentalfloss,原作者Miss Cellania,王麗潔編譯)實驗是這樣的:把一隻貓關在箱子裡,同時在箱子裡還放有一种放射性元素、一個盛有毒氣的玻璃瓶以及一套觸發裝置。
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    《明星大偵探》第三季最後一期節目中,撒老師提出薛丁格的貓的想法和白白提出的楚門世界的想法真的腦洞大開,看完之後頭皮發麻,接下來小編會帶大家深入了解一下薛丁格的貓這個理論。  「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。當時的實驗過程是: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。
  • 薛丁格的貓——是什麼鬼?
    物理學家卻無法知道,它在什麼時候衰變,上午,還是下午。當然,物理學家知道它在上午或下午衰變的機率——也就是貓在上午或者下午死亡的機率。如果我們不揭開密室的蓋子,根據我們在日常生活中的經驗,可以認定,貓或者死,或者活。這是它的兩種本徵態。如果我們用薛丁格方程來描述薛丁格貓,則只能說,它處於一種活與不活的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間,才能確切地知道貓是死是活。
  • 薛丁格的貓的真正意義是什麼?
    薛丁格提出的貓的理想實驗並不是要證明什麼,而是表達對波恩統計解釋的不滿。微觀世界中物質的運動並不能用牛頓力學去描述。德布羅意給出物質波的概念後,德拜對薛丁格說「既然是波,怎能沒有波動方程?」薛丁格給出了方程,但是他本人也不知道這個方程的意義是什麼。後來波恩給出了統計解釋,認為波函數模的平方代表空間某個位置找到粒子的機率。波恩的解釋和實驗非常吻合,波恩也因此拿到了諾貝爾物理學獎。不過也有一些物理學家對波恩的解釋不滿,愛因斯坦的那句「我不相信上帝在擲骰子」就是對機率解釋的不滿。
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  • 薛丁格的貓是什麼意思,指的是什麼
    在解釋「薛丁格的貓」時,我們先簡單介紹下薛丁格!首先可以聲明的薛丁格不是中國人,薛丁格全名叫埃爾溫·薛丁格,他是奧地利著名的物理學教,1887年8月12日出生於奧地利,父親是英國人,母親是奧地利人,父親是天主教信徒,母親是路德教派的信徒。
  • 薛丁格的貓到底是什麼邏輯呢?
    第一部分@現象篇:"薛丁格的貓"是由早期的奧地利物理學家薛丁格提出的,一個關於貓生死疊加的著名實驗!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?
  • 每日科普|薛丁格的什麼貓?
    本文將從這隻貓的由來出發,以這隻貓帶來的種種困惑收尾,與讀者到量子領域一遊。薛丁格的貓,原本是薛丁格和愛因斯坦兩位量子力學的先驅者,為反對(當前主流的)量子力學哥本哈根詮釋而聯手鑄就的一把思想武器。而薛丁格(和狄拉克分別獨立地)寫出與實驗結果吻合的波動方程,才終於一錘定音地迫使學術界接受這個「毀三觀設定」:物質粒子確實有波動性。可以說,為發展物質波這個量子理論核心概念,愛因斯坦和薛丁格有很大的功勞。此後問題來了,那個曾被學術界拿來詰問德布羅意的問題,現在擺在了所有人面前——物質粒子怎麼可能是波,它是個什麼波?不回答這個帶有玄學意味的問題,量子理論無法前進。
  • 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。
  • 思想實驗中的薛丁格貓是什麼?
    本文所描述的薛丁格貓就是一種經典的思想實驗。薛丁格的貓是一個思想實驗(thought experiment),有時被描述為悖論(Paradox),由奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrdinger)於1935年設計。這說明了他所看到的量子力學在日常事物中的哥本哈根詮釋(Copenhagen interpretation)問題。
  • 著名薛丁格的貓
    奧地利有一個物理學家,他的名字叫做埃爾溫·薛丁格。薛丁格有一隻貓,可他卻把貓關進一個盒子裡。更可怕的是,這個盒子裡除了貓,還安裝著一個毒氣機關。貓能不能活下來,就取決於這個毒氣機關。 是不是很為薛丁格的貓感到擔憂?但你不必擔心,這只是薛丁格的一個想像實驗,並沒有真的小貓被放進毒氣盒子中,薛丁格不過是用這個實驗來研究量子力學而已。量子力學研究什麼?它研究的是微觀世界,一個我們看不見摸不著的世界。
  • 每日科普|薛丁格的什麼貓?
    此後問題來了,那個曾被學術界拿來詰問德布羅意的問題,現在擺在了所有人面前——物質粒子怎麼可能是波,它是個什麼波?不回答這個帶有玄學意味的問題,量子理論無法前進。為了反對這個匪夷所思的答案,薛丁格和愛因斯坦兩位大師通過多番討論,最終由薛丁格提出了一個簡單犀利的思想實驗——薛丁格的貓。