第八次(第七课)作业:薛定谔的猫

薛定谔的猫,是奥地利物理学家埃尔温.薛定谔关于量子力学的一个思想实验中的主角。

为什么要设定这样一个实验呢?事关量子力学中一个叫做叠加态的状态。

量子力学里有这样一个理论:物质在微观尺度上有两种完全相反的两种状态并存的奇特状态,被称为有效的相干叠加态。

量子是物理学中最小物理量,是能表现出物质特性的最小单元。最小,意味着它不可分割。那么我们要了解量子,就要利用一个手段:观测。

但是量子叠加态是在未被观测的状态下。如同在一个盒子里,没有人打开时,里面的物质就处在混沌的各种状态叠加状态。一旦进行观测,就如同打开了盒子,物质马上就会发生变化,选择一种状态呈现。

为了用通俗易懂的方式解释量子的叠加态,薛定谔就设定了这样一个思想实验。

薛定谔设想了一只关有一只猫的盒子,盒子里有一个放射性粒子,和一个连着瓶子的盖格计数器。如果粒子衰变了,就会被盖格计数器检测到,并触发毒药瓶子的开关,释放毒药,猫就被毒死了;如果粒子没有衰变,则瓶子开关不会被触发,毒药不会溢出,猫就活着;但如果粒子同时处在两种状态,即衰变也没有衰变,那么猫也处在两种状态里即死了也没死,即生死叠加状态,直到有人打开盒子。

看到这个实验相信很多人都觉得科学家是疯了,怎么能想出这么匪夷所思的甚至有些变态的实验呢?而且,现实世界中怎么可能会有“不死不活的猫”这种状态呢?但量子世界就是如此神奇。在未被观测状态下,量子就是以这种完全相反或者两者并存的方式存在着。不得不承认,薛定谔的猫非常形象直观地用宏观世界的视角反映了微观尺寸下量子的叠加态。不管你是否理解或者接受。

实验中有一个提示值得注意,猫的死或者活,取决于人们是否打开盒子,根本上取决于和猫共存于盒子中的物质在盒子打开后选择以什么状态呈现。换句话说,打开盒子,我们可能看到一只死猫,也可能看到一活猫跳出来。

生活中其实也有类似薛定谔的猫态。比如,你很喜欢一个人,想跟他(她)交朋友,那么,对方是什么想法呢?

这个时候,这个问题的答案就会有三种状态,他(她)喜欢你;他(她)不喜欢你;或者他(她)既喜欢你又不喜欢你。那么最终的答案,只有在你问出口之后才知道。当你问出口的时候,对方既喜欢又不喜欢的叠加状态消失,答案一定是喜欢或者不喜欢,这就是典型的薛定谔的猫态。


注:以上纯属个人观点。

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