薛定谔的猫

我们对这个世界的认识是通过看东西、观察它们、测量它们,才使得外部世界由模糊浑沌变得清晰起来,这就是我们所感知、所认为的“真实”世界。这正像明代心学大儒王阳明所说,“你未看此花时,此花与汝同归于寂。你来看此花时,则此花颜色一时明白起来,便知此花不在你的心外”。就像照相机,打开快门之前,底片上是初始化的空白,外面的世界是未知的浑沌的不确定的,但快门一旦打开,通过镜头的偷窥,底片上一个清晰的相出现了。

在对微观世界的量子力学研究中,有一个与上面描述的过程有些类似的过程,叫波函数的坍塌。波函数用来描述电子在空间分布的概率,实际上是一个几率波。你在测量之前不知道电子到底在空间的哪个位置等明确状态,只能通过波函数知道电子在空间某一点出现的概率是多少,但是,一旦你测量了,电子就有了准确的位置,并且知道了在该点的概率,就说该电子的波函数在你测量的瞬间坍塌到该点。可以这样来表达,“观察的行为把阴暗的量子世界抖动进确定的现实”。

薛定谔的猫_第1张图片
薛定谔构想的猫的场景

奥地利物理学家埃尔温·薛定谔设计了一个可以描述上述微观粒子的不确定性的波函数。为了说明这个量子波函数,薛定谔构想了这样一种场景,一只猫被置于一个密封的且放有放射性物质的盒子内。其中放射性物质的原子在一定时间内有50%几率进行衰变,从而能够引爆内部一个致命毒药的药罐,可以瞬间杀死这只猫。在这个场景中,薛定谔问,你在看这个盒子之前的某一时间点,这个猫是活着的呢还是死了?

哥本哈根学派认为:直到你看为止,那里既有一个又没有一个放射性衰变,猫的命运同样是不确定的。

但是如果有一个戴着防毒面具的人钻到这个盒子里进行观测,那么在观察的一瞬间,结果肯定是明确的,或者是活猫,或者是死猫,不会出现既活着又死去的模糊状态的猫。

匈牙利物理学家尤金·维格纳后来提出了一个更深刻的问题,最终是什么决定了这只猫是活还是死的状态?

是人类意识吗?是你杀了那只猫吗?对量子力学的讨论研究,远远没有结束,任重而道远。

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