薛定谔的猫比喻什么?把量子行为拓展到宏观

薛定谔提出的猫的理想实验不是证明任何东西,而是表达对出生的统计解释的不满。牛顿力学无法描述微观世界中物质的运动。在德布罗意提出了物质波动的概念之后,德拜对薛定谔说:“既然是波动,怎么可能没有波动方程?”

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没想到薛定谔几个月后真的给出了一个波动方程,这就是大名鼎鼎的薛定谔方程。这个方程能够很好的描述微观世界中粒子的运动,其在量子力学中的地位足以和牛顿第二定律在经典力学中的地位相媲美。薛定谔也因这个方程拿到了诺贝尔物理学奖。

把量子行为拓展到宏观

薛定谔方程不是推导出来的,更像是拼凑出来的。尽管薛定谔方程非常优美地解决了微观粒子的运动,这方程的背后还有基本的问题困扰着物理学界。薛定谔给出了方程,但是他本人也不知道这个方程的意义是什么。后来波恩给出了统计解释,认为波函数模的平方代表空间某个位置找到粒子的几率。波恩的解释和实验非常吻合,波恩也因此拿到了诺贝尔物理学奖。

薛定谔的猫是理想实验

不过也有一些物理学家对波恩的解释不满,爱因斯坦的那句“我不相信上帝在掷骰子”就是对几率解释的不满。薛定谔本人也不满波恩的解释,为了反驳波恩,薛定谔设计了一个至今仍困扰物理学界的“薛定谔的猫”的理想实验。

多重宇宙解释薛定谔的猫

实验大体是这样的,把一只猫装进一个封闭不透光的箱子里,箱子里还有一个放射性原子,一个粒子探测装置,一瓶剧毒物质,一把锤子。如果放射性物质发生衰变,粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子,然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子,这样猫就必死无疑。如果粒子不衰变,猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定,猫存在两种状态,活态和死态。按照量子力学的态叠加原理,物理学家在测量猫的状态前,猫就处在活态和死态的叠加态,只有打开箱子测量的时候,猫才会塌缩到本征态,只能测量到活态和死态中的一种。这是和常理格格不入的,薛定谔就是用猫实验将微观和宏观联系在了一起,把量子行为拓展到了宏观世界。

随着进一步的讨论,有人还用多重宇宙解释薛定谔的猫,也有人将薛定谔的猫比作陷入爱河时的踌躇不定。薛定谔的猫也因此收获了更大的市场。不过,人们正不断努力试图做出宏观下薛定谔猫的实验,却无法看到怎样去检测是否存在多重宇宙。量子力学的随机不是决定论,也正因此,人活着才能享受拼搏、奋斗带来的惊喜。

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