薛定谔為什麼讨厭貓?貓在日常生活中特别常見,如寵物貓、叮當貓、加菲貓等,甚至是炒到了2千塊錢的星巴克貓抓杯,然而今天我們要說的這一隻貓在科學界影響非常大,不過卻是一個不真實存在的“貓”——薛定谔的貓,現在小編就來說說關于薛定谔為什麼讨厭貓?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!
薛定谔為什麼讨厭貓
貓在日常生活中特别常見,如寵物貓、叮當貓、加菲貓等,甚至是炒到了2千塊錢的星巴克貓抓杯,然而今天我們要說的這一隻貓在科學界影響非常大,不過卻是一個不真實存在的“貓”——薛定谔的貓。
對于大多人來說,關于量子力學根本說不出什麼所以然,但這隻貓卻與深奧的量子力學聯系在了一起,為什麼一隻貓居然能如此輕描淡寫般的示意這樣的一個深奧理論呢?
其實薛定谔指的是埃爾溫·薛定谔(1887~1961),奧地利物理學家,發展了分子生物學,在量子理論方面貢獻很大,是量子力學的奠基人之一。
在物理學方面,他的薛定谔方程貫穿了整個量子力學課程學習,并在1933年被授予了諾貝爾物理學,但他最著名的卻不是薛定谔方程,而是“薛定谔的貓”,被廣泛應用于形象描述宏觀尺度與微觀尺度的量子疊加原理。
「薛定谔的貓」是怎麼來的呢?其實這隻是薛定谔為了反對哥本哈根學派關于波函數的觀點而提出的。當初以玻爾為首的哥本哈根學派提出了觀測對微觀粒子的影響。
如著名的電子雙縫實驗,他們在測量之前電子的自旋是不确定的,是測量使得電子的态矢量發生坍塌,同時産生出另一個方向電子的自旋。
簡單來說,哥本哈根學派的觀點就是任何系統都不具有确定性,沒有确定的狀态,隻能用概率來度量他們的行為,而測量行為會影響系統并使概率變為1,這種情況被他們稱為波函數塌縮。
這個觀點也是我們現在大部分物理教科書上的觀點,在我們觀察某個東西之前,它處于每種可能的疊加态,而我們觀察到的情況就是由于波函數塌縮,概率變成了1所導緻的。
但是這種波函數塌縮解釋是薛定谔,愛因斯坦無法接受的,認為哥本哈根學派違反了狹義相對論,他們認為在電子雙縫實驗中,電子在産生的那一刻就已經有了确定的自旋方向,隻是量子力學無法表達出來而已,即量子力學是不完備的。
于是薛定谔和玻爾等人展開了激烈的争論,并在1935年提出了“薛定谔的貓”這個思想實驗以此來反對哥本哈根學派的觀點。
頭腦風暴——「薛定谔的貓」這是由薛定谔提出的一項思想實驗,是指将一隻貓關在一個裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡,其中鐳有可能會發生衰變,也有可能不發生衰變,這兩個事件發生的概率相等。
如果鐳發生衰變的話,就會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死亡;如果鐳不發生衰變的話,那麼貓就能活下來。
哥本哈根學派的觀點:如果把貓作為量子力學的研究對象,它被裝進密閉容器内的狀态應就可以被波函數描寫,也就是說一直到容器被打開之前,貓的狀态都是未知的,所以這隻貓被認為處于同時活着和死了的一個量子疊加态。
而在觀測者打開箱子的那一刻,貓被迫選擇了一種狀态,或者活着、或者死了,即貓的生死是由你的觀察來決定的,進一步可以認為,如果你打開容器貓死了,那麼就是你的觀測殺死了貓!
密閉容器内的貓是死還是活呢?這取決于鐳是否發生衰變,因為我們不确定鐳是否衰變,這樣鐳也處于一個衰變和非衰變的一個疊加态。
那麼鐳是否會發生衰變呢?
答案肯定是未知的,因為衰變的概率取決于量子的随機性。
那麼我們如何知道這隻貓是死是活呢?根據量子力學理論,放射性的鐳是處于衰變與不衰變的兩種狀态中,所以在打開容器之前,這隻貓應該是處于死或者活的疊加态,也可以認為這隻貓是處在一個典型的量子糾纏狀态,直到打開容器的那一刻,這種疊加态才能消失并确定貓是死還是活。
而這隻既死又活的貓就是所謂的“薛定谔的貓”,是薛定谔試圖從宏觀來解釋微觀方面的一個假想實驗,自然也就無法實際進行,更無法進行實驗驗證。