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薛定谔的猫
薛定谔
奥地利物理学家。概率波动力学的创始人。1887年8月12日生于维也纳,1961 年1 月4日卒于奥地利的阿尔卑巴赫山村。1906 年入维也纳大学物理系学习。1910年获博士学位。毕业后,在维也纳大学第二物理研究所工作,直到1920年以前主要在维也纳大学任教,1921~1927年在苏黎世大学任教,开头几年,他主要研究有关热学的统计理论问题,写出了有关气体和反应动力学、振动、点阵振动(及其对内能的贡献)的热力学以及统计等方面的论文。他还研究过色觉理论,他对有关红绿色盲和蓝黄色盲频率之间的关系的解释为生理学家们所接受。
量子力学
量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用
在量子力学中,不确定性指测量物理量的不确定性,由于在一定条件下,一些力学量只能处在它的本征态上,所表现出来的值是分立的,因此在不同的时间测量,就有可能得到不同的值,就会出现不确定值,也就是说,当你测量它时,可能得到这个值,可能得到那个值,得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态上测量它,才能得到确切的值。
哥本哈根学派的解释在定量方面首先表述为海森伯的不确定关系。这类由作用量量子h表述的数学关系,在1927年9月玻尔提出的互补原理中从哲学得到了概和总结,用来解释量子现象的基本特征——波粒二象性。所谓互补原理也就是波动性和粒子性的互相补充。
猫的诞生
薛定谔对量子力学的“哥本哈根解释”经常提出质疑. 1935 年。薛定谔对量子力学哥本哈根学派提出了又一次挑战。他设想一种理想实验:
“一只猫关在一个钢盒内,盒中有下述极残忍的装置(必须保证此装置不受猫的直接干扰):在盖革计数器中有一小块辐射物质,它非常小,或许在1 小时内只有一个原子衰变。在相同的几率下或许没有一个原子衰变。如果发生衰变,计数管便放电,并通过继电器释放一锤,击碎一个小的氢氰酸瓶。如果人们使这整个系统自己存在1 个小时, 那么人们会说,如果在期间没有原子衰变,这猫就是活的。而第一次原子衰变必定会毒杀了猫.”
猫的照片
我们心中的猫
根据量子力学,盒内整个系统处于两种态的叠加
之中,其中第一分量意味着死猫与原子嬗变态|e>的关联;第二分量意味着活猫与原子稳态|g>的关联。这样的关联状态就是所谓的量子纠缠态。
我们看猫
那么,在这个箱子里的猫究竟是死的还是活的呢?按照以玻尔为代表的哥本哈根学派的解释,放射性原子的衰变可以用波函数来描述。在没有打开箱子时,放射性原子进入了衰变与不衰变的迭加态,这时猫就成了一只处于迭加态的猫,即一只又死又活、半死半活的猫。只有当实验者打开箱子的时候,波函数突然“坍缩”,我们才能知道猫的确定态:死,或者活。
多宇宙解释
当你掷骰子,它看起会随机得到一个特定的结果。然而量子力学指出,那一瞬间你实际上掷出了每一个状态,骰子在不同的宇宙
中停在不同的点数。其中一个宇宙里,你掷出了1,另一个宇宙里你掷出了2……。然而我们仅能看到全部真实的一小部分--其中一个宇宙。
多宇宙解释中的猫
多宇宙认为猫并未叠加,而是“分裂”成了两只,一死一活,必定有一只活猫!只不过它们存在于两个平行的世界中。