如何理解“薛定谔的猫”?

薛定谔的猫是科学史上最著名的思想实验,围绕它的争论直到现在也没有结束。这是一个把量子力学应用到宏观世界时出现的神奇悖论。
叠加态
我们知道:量子的世界非常神奇,在量子的

本文最后更新时间:  2023-05-06 17:45:43

科学界一直流传着两大神兽:薛定谔的猫和巴甫洛夫的狗。作为最知名的喵星人,今天包大人就来科普一下什么是薛定谔的猫。

薛定谔的猫最开始被提出来,并不是用来解释量子力学的,而是用来质疑量子力学的可笑的。最原始的版本是薛大帅哥不接受波尔,海森堡等人提出来的关于量子力学的哥本哈根解释(即量子力学本质上是不确定的,是一种概率论),所以他提出了一个这样的思想实验:一只猫被封在一个毒气室里,毒气室里的毒气瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,而电子开关由放射性原子控制,这个原子的半衰期是一个小时。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒气瓶,毒气瓶释放毒气,猫就被毒死了。问题来了,在一个小时之内,这个猫到底是活的呢还是死的呢?

薛定谔的猫的关键之处在于原子的衰变是随机事件,我们能知道的只是半衰期——衰变总数一半原子所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一个小时,那么一个小时之后,该元素就少了一半,再隔一小时,就少了剩下的一半。我们却无法知道,原子在什么时候衰变,是十分钟的时候,还是半个小时的时候,这个是完全的随机事件。

可是根据我们在日常生活中的经验,一只猫生或者死,这是它确定的两种状态。可是在薛定谔构造的这个思想实验里,薛定谔之猫是处于一种既生又死的不确定状态—因为只有我们打开毒气室的大门才知道这只猫确定的生死。

这个思想实验听上去其实还是有点不够直接,其实我更喜欢我自己构造的薛定谔的猫2.0版本:包大人的猫。这个场景跟薛定谔的猫是一致的,唯一的差别在于我们把开门的把手和毒气瓶上的锤子也连接起来--一旦转动把手开门,锤子就会锤碎毒气瓶,猫就会被毒死了。引入这个设定让我们更清楚的了解一件事情:观察不仅仅是得出猫是生是死的结论,观察直接决定了猫的生死。

以上。

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