什麼是薛丁格的貓?為何這隻貓將當時的量子力學攪得天翻地覆?

2020-12-06 科學船塢

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說起薛丁格的貓，不僅要提到薛丁格，還需提到愛因斯坦，因為薛丁格的貓原本也是為了幫助愛因斯坦才提出來的。1935年，愛因斯坦與羅森、波多爾斯基聯合發表了一篇論文，直言當時處在萌芽時期的量子力學是不完備的，他們認為物質應該有確定的性質與數值，而不應該全由概率來描述。當時的薛丁格可以說是愛因斯坦的鐵桿粉絲，在幾次與愛因斯坦的回信中，薛丁格與愛因斯坦的觀點始終是一致的，他們設想用一個實驗來說明量子力學的不完備。

愛因斯坦起初設想是在一個密封的盒子裡放上炸藥，薛丁格則是將炸藥換成了貓，這樣顯得更加溫和一點，於是在給愛因斯坦的回信中，薛丁格提出了這個設想，即薛丁格的貓：在一個密閉的盒子裡，有一個裝滿氰化物的瓶子，還有一個裝著少量放射性物質的容器，當然還有一隻貓。如果放射性物質衰變了，那麼就會觸發開關，打碎裝滿氰化物的瓶子，這種劇毒物質就會洩露出來，導致貓死亡。按照當時量子力學的觀點，如果沒有打開盒子，那麼放射性物質就處於衰變與未衰變的疊加狀態，那麼貓就處於死與活的疊加狀態。

貓處於死與活的疊加狀態，毫無疑問這是反常識的，不過薛丁格與愛因斯坦比較高興，因為他們設計了一個完美的實驗將量子力學中的微觀效應轉移到宏觀中了，這促使代表量子力學的哥本哈根學派來解釋這個思想實驗，玻爾是哥本哈根學派的核心人物之一，玻爾對此解釋道，觀測的動作導致了波函數的坍縮，原本的量子疊加態服從概率分布，當打開盒子觀測後，疊加態最終坍縮成某一個可以存在的量子態。通俗點講，就是打開盒子觀測這一動作導致了貓的疊加態的坍縮，造成其坍縮為一種結果，所以貓不是死的就是活的，觀測的結果只可能是一種結果。

薛丁格提出的這個思想實驗，實際意義是想將微觀世界中的不確定性放大到宏觀世界中去，以引發微觀不確定性與宏觀確定性之間的矛盾，然而，隨著量子力學近幾十年的發展，以玻爾為首的哥本哈根學派的看法越來越被證明是對的，當初為了說明量子力學不完備性的薛丁格的貓的實驗，卻成為了一個經典的思想實驗。

文/科學船塢

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    我們在網絡上經常會看見有人會說「薛丁格的貓」，這是一隻怎樣的貓，為何如此的出名？同樣是小貓，為何自己家的貓就一生平平……要想了解這隻貓，我們不妨先從它的「主人」說起吧。作為量子力學的奠基人之一，由他所建立的量子力學中，描述微觀粒子運動狀態的基本定律的薛丁格方程，與牛頓運動定律在經典力學中的地位大致相同。他還因發展原子理論獲得了1933年的諾貝爾物理學獎。那這隻貓難道是他實驗室裡的？其實，一定程度上，這隻貓也算是實驗室的產物。
  • 「薛丁格的貓」
    薛丁格的貓這個詞常常被網友們來拿說，但是其具體意思卻沒多少人去深究，歸根結底，薛丁格的貓還是比較費解的。薛丁格的貓是量子物理學的一個理論，大致意思是說當沒有人能看到盒子裡面的一隻50%概率死掉情況下的貓時，這隻貓既可以是活的，也可以是死的，叫做「量子疊加態」，也可以說是「薛丁格貓態」。
  • 每日科普|薛丁格的什麼貓？
    它犀利敏捷，直指核心，曾經是物理學界初窺量子世界的一把鑰匙；它簡單易懂，也不擺架子，各行各業的人們都其樂融融地為之辨析爭論，而今已是人們認識量子理論的一個坐標。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。
  • 神打臉,薛丁格為了幹翻量子力學放出的貓撂倒了自己還有愛因斯坦
    都是毫無意義的單詞，對我們來說，唯一知道的只是我們每次看到的電子是什麼。我們看到電子呈現出粒子性，又看到電子呈波動性，那麼當然我們就假設它是粒子和波的混合體。我們無需去關心它「本來」是什麼，也無需擔心大自然「本來」是什麼，我只關心我們能「觀測」到大自然是什麼。電子又是粒子又是波，但每次我們觀察它，它只展現出其中一面，這裡的關鍵是我們「如何」觀察它，而不是它「究竟」是什麼。」
  • 著名薛丁格的貓
    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。
  • 薛丁格的貓是什麼意思比喻什麼 薛丁格的貓通俗解釋
    薛丁格的貓這句話真的是比較火的，但是還是有很多的人不太清楚這到底是個啥意思，來看看薛丁格的貓比喻什麼？　　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。