什么是薛定谔的猫？从量子力学开始谈起

buffona

薛定谔的猫所属领域是量子力学。量子力学内容艰难晦涩但是却精彩纷呈。今天不讨论其他的，只说一个点，就是量子力学里的“不确定性”。

“既……又……”

如图，这个是我们曾经学过的一个实验，叫做“双缝实验 ”。将一束光从两个缝隙中传过去，两个缝隙的光束就会形成干涉，在后面的屏幕上 形成干涉条纹。

这就像水波一样，从一处发出波纹，经过两个缝隙后，就会在缝隙处形成新的波纹，这就是光的“波动性”。

由此，科学家做了一件事，如果我们发一个“光子”通过这个双缝，会发生什么呢？科学家做了这个实验，奇怪的事情发生了，在后面的面板中，竟然也形成了两道干涉条纹！

一个光子和谁干涉呢？科学家进行了研究，发现——这个光子是和自己进行 的干涉！也就是说，这个光子，“既通过了左边的缝隙，也通过了右侧的缝隙”！

日常生活中，我们知道，一个人只能进一个门，不能同时进入两个门。但是在微观世界，一个粒子竟然可以做到，既在这里，又在那里！

“既……又……”这是量子力学里的“世界观”。这就是量子力学里的“叠加态 ”。

观测的前后

当一个人有两个选择时，我们便能知道“或者是他选择选项A，或者他选择选项B”。现在我们已经知道，量子力学里存在“叠加态”。那在量子领域里，我们是否能观测到“既选择了选项A，又选择了选项B”的现象呢？

答案是不能。

“既是……也是……”和“或者是……或者是……”有本质的区别。在观测之前，你不能确定选项到底是哪个，当你观测了，你才得到一个确定的选项。

这不是废话么，这不就是我们平常所说的“概率”吗？

请注意，现在我们试想一件这样的事情，如果告诉你小车的初始速度和加速度，你能算出它1秒后的速度吗？相信大家都可以，但是，如果你向上抛一枚硬币，你能准确算出它哪一面朝上吗？答案是这个要看概率。

但是，如果我们拥有足够的计算能力 ，我们通过采集各种详细的信息，我们还是能知道，在抛出的一瞬间，哪一面是朝上的。

概率，只是我们能力不足所使用的一个工具。这个世界，应该是“机械的”，只是现在并没有一台机器，能够模拟“真实的世界”。

好了 ，看到这里，你会明白，在观测前的“既是……也是……”是一种我们无法用以上信息解释的现象，也就是说，概率，在微观世界是真实存在的！

薛定谔的思想实验

在一个封闭的大箱子里，放一只猫。箱子里有一个放射性的装置，里面的放射性物质，可能衰变，也可能不衰变。如果衰变，那它就会触发一个装置，装置打碎瓶子，瓶子就会放出能够杀死猫的毒气。

在你打开箱子看之前，那个放射性的物质是一种“叠加态”——既衰变了，也没有衰变。

那么这么说来，“猫既是死的，也是活的吗？”但是！“叠加态”只有微观世界才有，宏观世界里，并没有这样的“叠加态”！

这是为什么呢？没有人知道答案。

史蒂芬霍金说：“当我听到薛定谔的猫，我就去拿我的枪。”薛定谔的猫，让物理学家无法面对这个世界。

这就是薛定谔的猫的实验，是一个令人深想后，会发疯的实验。


本文选自：今日头条