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?

2020-12-03 科學黑洞

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。因此不確定性原理又被稱為測不準原理,這裡更多的強調了外在的作用,這樣看來這個不確定原理貌似沒有那麼高大上了,這不就是經典物理學中的實驗結果別人為或者環境因素所影響嗎?

如果不確定原理這樣解釋的話,那麼愛因斯坦也不會和他們論戰了。不確定性原理在後來的發展中被解釋為量子的內在秉性,主要體現在兩個方面那就是位置的不確定性和動量的不確定性都是粒子的內在秉性,並非是因為人類的觀測所導致。可以理解成宏觀經典物體與量子世界相互作用過程,與是否有觀察者參與無關。

相對論雖然對經典物理學進行了修正,但本質上並沒有跳出經典物理學的思想,堅持的還是因果律、實在性,量子力學中出現的不確定性原理已經偏離了原有軌道。我們要知道量子力學的奠基者也有愛因斯坦,但是哥本哈根派對於量子力學的詮釋愛因斯坦無法理解和接受了。

那麼兩方就要擺下擂臺論戰了。

薛丁格的貓就是一個思維實驗,過程簡單來說就是密閉空間中有一套設備,元素衰變與否概率各二分之一,衰變就會致貓於死地,不衰變那就相安無事,但是這個結果在密閉小盒沒有打開之前是沒有人知道的。那麼這個時候這個貓的狀態按照量子力學的不確定性原理來說,貓就是既死又活的疊加態。主要目的是用來嘲諷量子力學不確定性原理的,因為一個粒子同時處於既左旋又右旋的疊加態讓人理解不了。

但是這個思維實驗也僅說明不確定性原理的適應範圍只有微觀世界,像貓這樣的宏觀動物,含有數不清的微觀粒子結合到一起的,量子世界和宏觀世界有著不同的性質。

歸根結底不確定性原理主要指的是微觀量子的內在秉性,是獨特的性質,跟人類的觀測行為沒有必要的聯繫。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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