是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

到量子力學,很多人都對“薛定諤的貓”津津樂道。殊不知,它也是最會騙人的貓,相信它“半生半死”的人都是受害者。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

薛定諤的貓,是奧地利物理學家薛定諤於1935年提出的著名思想實驗。在一個盒子裡有一隻貓,以及少量放射性物質。之後,有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓,同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。據經典物理學,在盒子裡必將發生這兩個結果之一,而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結果 。在量子的世界裡,當盒子處於關閉狀態,整個系統則一直保持不確定性的波態,即貓生死疊加。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

薛定諤的貓已經達到了“神佛”的境界,彷彿宇宙真理就在其中。其實薛定諤要表達的意思,和量子力學沒有關係。量子力學有段有趣的故事,薛定諤方程在量子力學中舉足輕重,從名字就知道作者是誰。然而,坊間流傳著一句話:“薛定諤不懂薛定諤方程!”這是哥本哈根學派給薛定諤扣的帽子,因為薛定諤反對哥本哈根學派用概率波解釋量子力學,認為這是無稽之談。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

雖然哈根學派用概率波把量子力學的一些現象解釋的很成功,但也有難以解釋的地方。比如雙縫干涉實驗,粒子必須同時通過雙縫,才能形成干涉條紋。概率波可以解釋干涉條紋,但是不能解釋粒子同時通過雙縫。如果有很多粒子通過雙縫,可以認為兩個縫隙通過粒子的概率都是50%。如果是單個粒子,還說粒子通過其中一個縫隙的概率是50%就不對了。在雙縫干涉實驗中,單個粒子也可以產生干涉條紋,這表明,單個粒子通過其中一個縫隙的概率不是50%,而是單個粒子要分成兩半,100%的同時從兩個縫隙通過。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

於是薛定諤找到了他的貓,試圖用薛定諤的貓區分“概率”與“量子力學”之間的區別。放射性物質是純概率事件,原子要麼衰變了,要麼沒有衰變,不存在既衰變又沒有衰變的狀態,所以貓也是要麼死,要麼活。如果把概率當做量子力學,放射性物質就可以處於“衰變和不衰變”的疊加狀態,貓也是生死疊加,但是物理世界中,根本不允許貓這樣的宏觀物體處於生死疊加的狀態。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

概率是隻有一種狀態,只是不確定在哪種狀態。量子力學要求多種狀態同時疊加,一起存在。薛定諤的貓在本質上只涉及到概率論,沒有量子力學的內容,它的出現,是薛定諤反對用概率波解釋量子力學。可是讓薛定諤沒有想到的是,明明是一隻反對“概率波”的貓咪,卻把很多人吸引到了概率波的量子世界。

是接近了宇宙真理?還是被一隻貓給騙了?

時至今日,概率波可以描述量子力學,但量子態的疊加原理一直都是“謎”一樣的存在。難怪有人說,誰要是覺得自己瞭解量子力學,他就不懂量子力學。


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