豈能這樣來解釋「薛丁格的貓」

2021-01-15 和訊科技

陳思進

  超越時空

  20世紀最大的科學成就,應該說除了相對論,就是量子力學。相對而言,相對論可謂仰望天空,與人們的關係並不那麼直接,而量子力學的應用則直接改變了我們的生活。這樣說吧,如果沒有量子力學的應用,手機、電腦和網際網路都將不復存在。

  而在量子力學的科普中,最著名的恐怕就是「薛丁格的貓」(英語:Schrdinger"s Cat),這是奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格於1935年提出的一個思想實驗,目的是用這一思想實驗來討論「EPR佯謬」的。而「EPR佯謬」是以愛因斯坦為首的三個物理學家,針對量子力學的哥本哈根詮釋,質疑量子力學的不完備性的。

  那年的8月8日,愛因斯坦在寫給薛丁格的信件中,提出了一個「粗略宏觀案例」:一桶不穩定的火藥,在經過一段時間後,這桶火藥會處於爆炸與不爆炸的疊加狀態。為了進一步說明這個現象,薛丁格在回信中,將疊加態轉移至大尺度系統上,提出了後來著名的「薛丁格的貓」的思想實驗。

  簡單介紹一下:把一隻貓、一個裝有氰化氫氣體的玻璃燒瓶和放射性物質放進封閉的盒子裡。當盒子內的監控器偵測到衰變粒子時,就會打破燒瓶,殺死這隻貓。根據量子力學的哥本哈根學派的詮釋,在實驗進行一段時間後,貓會處於又活又死的疊加態。可是,假若實驗者觀察盒子內部,他會觀察到一隻活貓或一隻死貓,而不是同時處於活狀態與死狀態的貓。

  這個思想試驗起到了傳播量子力學的作用,讓大家知道了量子具有疊加態、會糾纏(量子糾纏),還讓大家認識了還有「多世界」等其他量子力學的概念,更讓不少大眾得知了,哥本哈根學派的詮釋早已被科學界主流所接受。不過,「薛丁格的貓」畢竟還是顛覆了大家對這個世界的常識理解。

  為了使大眾能夠進一步的理解,有一個「女朋友的滾」的說法,非常流行。前些日子,羅輯思維的羅先生也試圖用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」:

  如果女朋友讓你「滾」,她其實是處在真的讓你滾、和讓你過去擁抱她,這兩種心理狀態的一個「疊加態」。你的下一步行動——用物理學的話叫「觀測」——將會使這個疊加態塌縮到一個固定的狀態。你要是真滾了,她可能就是真的想讓你滾;你要是過去擁抱她,她可能就認為自己原本就是想讓你擁抱她。

  遺憾的是,嚴格來說,用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」,並不精準。關鍵區別在於:量子疊加態的塌縮結果是完全不可控的,物理學家就算滿懷良好的祝願,也不能讓貓塌縮成「活」的可能性增加一分;而你,卻可以左右你女朋友的「波函數」,即你的行動可以改變你女朋友對你的態度。

  薛丁格的本意是用它來揭示量子力學的哥本哈根學派詮釋的荒謬之處。「薛丁格的貓」讓科學家第一次感受到了另一個完全不一樣的世界;同時,也使大眾開始漸漸地意識到,微觀世界的運行規律與我們平時生活的現實世界是不盡相同的。

  而這可能恰恰正是大眾對於「薛丁格的貓」最可能的誤解。

  要特別強調一下:量子力學描述的是微觀世界物質的規律,在宏觀世界中並不存在疊加態,而我們的意識更不可能參與其中使疊加態坍塌。也就是說,「薛丁格的貓」是在試圖描述微觀世界,而「女朋友的滾」不過是現實世界中的一個選擇的問題而已。

  因此,用「女朋友的滾」來解釋「薛丁格的貓」是不恰當的,反而曲解了這個思想試驗的初衷。

  希望媒體人能夠多做功課(順便提一下,「得到APP」上對以比特幣為代表的虛擬代幣的「科普」,也有很多明顯的硬傷);更希望科學家能夠加強科普教育,儘量使用老百姓(603883,股吧)聽得懂的語言,來精準地進行科普。

  (作者系加拿大某國際財團風險管理資深顧問,科幻作家。已出版長篇小說《絕情華爾街》《心機》和《歸·去·來》等)

(責任編輯: HN666)

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    1935年,薛丁格發表了一篇「純粹諷刺哥本哈根解釋」的論文——《薛丁格的貓就被描述在該論文的第5節中,因此它的問世也是純粹地為了諷刺哥本哈根解釋。當大量粒子(哪怕一粒一粒地單獨發射出去)從兩條狹小的夾縫中通過,如果不受到測量,它們會在終點的屏幕上以幹涉條紋的形態分布。而幹涉條紋必須是兩道波相互幹涉才會出現的圖形(上圖A),這說明粒子應該是一種波。
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  • 薛丁格貓死了嗎?
    你不要找我來做這個實驗,好不好?」其實我們找貓來做這個實驗是有一定的必然性的,有內因也有外因。內因是盒子對貓有致命的誘惑力,你有一個盒子,就算你不讓貓進來,它也非得要鑽進來幫你做這個實驗。外因是貓的性情恰到好處,如果你不用貓,而找一條狗來做這個實驗,會有什麼樣的結果呀?把狗關在盒子裡,狗「汪汪……」叫了半天忽然不叫了。完了,你知道這個狗死了。所以說,你根本沒有後面打開盒子的必要了。
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    薛丁格的貓是什麼意思?薛丁格的貓被稱為史上最著名十大思想實驗之一,其提出和實驗過程對人類思想的研究具有重要的指導與推動意義。
  • 一口氣搞懂「薛丁格的貓」
    不過在量子力學的發展中,出現了一個有趣的現象,那就是曾經的奠基人站到了量子力學的對立面,這其中最有名的就是愛因斯坦和薛丁格。薛丁格是波動力學的創始人,但是波恩對於薛丁格的波動方程的機率解釋特別不滿意,更不滿意的是以尼爾斯·波爾為首的哥本哈根學派對量子力學的解釋。哥本哈根學派認為:世界是不確定的。
  • 我就是薛丁格的貓
    可這個方程的根本物理意義是什麼,薛丁格沒有給出來。後來,另一位傑出的物理學家波恩對波函數給出了統計解釋,認為波函數本身沒有什麼意義,只有波函數的模的平方才有意義,也就是波函數在空間某一點的強度與在該點找到粒子的機率成正比。按照波恩的解釋,描述粒子的波就是機率波,也就是說空間這個位置什麼時候出現一個粒子完全是不確定的,只能說某一時刻會有多大的可能性出現一個粒子。
  • 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。
  • 什麼是薛丁格的貓?
    薛丁格的貓是我們大多數人可能都聽說過的東西,但是我們當中有多少人真正知道它是什麼意思呢?今天我們就來討論一下,薛丁格的貓是在說是什麼?不過,他最著名的還是是「薛丁格的貓」,這是他為了反對哥本哈根學派關于波函數的觀點而用一隻貓做的思想實驗,但後來,被廣泛應用於形象描述宏觀和微觀物理體系的不同之處。
  • 什麼是薛丁格的貓?薛丁格提出它的意義是什麼?
    如果你不能理解這種解釋那也是正常的,因為著名物理學家薛丁格也反對這種解釋,甚至提出的一個思想實驗「薛丁格的貓」來反駁哥本哈根學派的概率解釋!這個思想實驗是這樣的:假設我們將一隻貓和一個帶有機關的裝置一起關在一個密閉的容器當中,我們在容器中放入一小部分放射性物質——鐳,鐳有一定的衰變機率,可能會衰變,但是也可能不衰變,可能性是相同的,用鐳作為控制開關,如果鐳發生了衰變,則通過放電使繼電器釋放錘子敲碎小瓶,放出小瓶中裝的氫氰酸毒死小貓,如果鐳沒有衰變,那麼小貓就是存活的,也就是說,貓的生死取決於鐳是否衰變
  • 薛丁格的貓是什麼?如果其解釋正確,那生命死亡就是生命消失嗎?
    什麼是「薛丁格的貓」?首先我們要知道「薛丁格的貓」它只是以宏觀物質裡的貓為例子,來更好的說明微觀世界裡的物質規律,它對宏觀物質並不適合。1.那就是去打開盒子觀察,也就是前面情景中的「付錢」,只有在你打開盒子觀察的那一刻,你才能確定貓是死是活。3. 「薛丁格的貓」本來的目的性我們在文章開頭就講到了,「薛丁格的貓」只是將微觀世界裡物質的特點和規律,通過一個宏觀的貓來表達出來。
  • 「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」。