薛定諤的貓如何解釋?雙縫干涉實驗為什麼恐怖?

胸大的不要看


“薛定諤的貓”思想實驗本意,其實是諷刺哥本哈根學派對量子力學的“疊加態”解釋。最後,卻成為了量子力學的一個最有名的科普故事。雙縫干涉實驗的恐怖之處在於,一個微粒子竟然具有波動性與粒子性兩種狀態。另外,通過人為觀察,它還能做出狀態改變,甚至產生“逆時空”的錯覺。

因為這兩個實驗,之前我已經分別詳細地解釋過了,這再大概闡述下背後的思想。



先說說確定薛定諤的貓吧。

任何實驗的出現,其實都是有時代背景和人文背景的,科學實驗也不例外。

“薛定諤的貓”這個思想實驗,出現於愛因斯坦“決定論”與玻爾“概率論”交鋒的最後戰場上。這時,愛因斯坦已經去世了,但是作為愛因斯坦手下第一大將的薛定諤,化悲憤為力量憋出了這個大招,來表達他的不滿。

為什麼不滿?

因為,對量子力學的概率解釋,以愛因斯坦為首的薛定諤一方是非常難以接受的。

你想想,我愛因斯坦創造了“光子”概念,你玻爾給我一堆模稜兩可的概率解釋,大家都還支撐你,我很鬱悶。

再想想,我薛定諤創造了“波函數”,你玻恩也給出一個我無法接受的概率解釋,你還得了諾獎,我很憤懣。

都是我們創造的東西,你們一夥只靠一個解釋就牛逼了,還圈粉加V。苦力活都是我們做的,好處全被你們撈走了,能不憤怒嗎?

(這樣悲痛的心情,我是理解的)

這裡其實也能看出,在物理學中,物理概念大於數學公式的重要性,理解大於應用。

說遠了,再來說說老愛小薛等人反對的本質。

因為,世界上所有的物質都是由微觀粒子組成的,如果微觀粒子的運動是遵循概率的,那是不是意味著,宏觀物體也是應該遵循概率?如果是這樣,那是不是意味著我們在看月亮的時候月亮存在,我們沒看月亮的時候,月亮就不存在了?這裡是對玻爾等人對“波函數坍縮”解釋的反對。

但玻爾說,我們明明說地是微觀粒子,你用月亮來比喻,不合適啊。

於是,薛定諤想了一個辦法,把微觀物體的特徵引入到宏觀世界當中。簡單來說,就是通過屬於微觀的元素衰變現象,來決定一隻宏觀世界的貓的生死。衰變觸發毒氣機關,貓即死;沒衰變不觸發毒氣機關,貓即活。

因為通過量子力學“概率論”的解釋,元素衰變在未經測試的情況下,被認為同時存在衰變與沒衰變兩種狀態,這種狀態稱為疊加態。

這種“疊加態”和我們普通認知的所謂已經衰變了和還沒有衰變是兩個概念。疊加態的核心思想是同時存在。如果是這樣的話,那這隻貓就應該同時處於已經死了和還沒有死的疊加態中。

但其實上,這個實驗本質是荒謬的,沒有科學依據。因為實際上所謂的測量,並不是我們通常認為的,看見了才能叫做測量。其實只要宏觀物體對微觀粒子的運動做出了判定,就算作已經測量。而薛定諤實驗盒子裡的毒氣機關的存在,本身實際上就能測定這個元素是否衰變,所以說不會出現後面的“生死疊加的貓”。

但對普通人來說,誰會思考這麼多。大家記住的是“薛定諤的貓”帶來的反直覺認知,如此鮮活的生死共存故事,極大地把量子力學宣傳了一把,這個實驗帶來的科普價值遠遠超過了它的科學價值。量子力學能被世界所關注,對玻爾一派來說也是好事啊,你發洩了情緒,也壯大了量子力學的聲望,雙贏啊。

而且,除了玻爾領導的“哥本哈根學派”的解釋,沒人能對量子的運動狀態給出更好的解釋。



再來說說雙縫干涉試驗。

最早的楊氏雙縫干涉實驗其實只是證明了,光的波動性。

而在雙縫干涉實驗出來之後,無數的科學家在它原有的實驗基礎上做了眾多的改良,可謂越改越變態,當然結果也越來越讓人困惑,甚至讓有些人認為恐怖。

其中的單電子雙縫干涉實驗,第一次證明了粒子的波粒二象性。也否定了之前大多數人的錯誤認知,認為一大群粒子的時候表現為波動性,單個粒子的時候表現為粒子性。

後面的延遲選擇實驗以及檫除實驗。本質上其實是證明了,單個的粒子運動狀態隨著測量變化而變化,選擇性地表現出粒子性或波動性。也就是說,我們同時只能測量粒子的一種狀態,要麼測量到它的粒子性,要麼測量到它的波動性,無法同時測量到它的兩種特性。

而且同時證明,在測量粒子的過程中,只要還未形成最終的判定,粒子的所有行徑過程視為不存在,而只能以概率波的形式來描述。這裡的概率波並不是我們常規意義上理解的波動性。這裡的概率波是純粹的數學概念,也就是說在粒子的運動過程中,只要還沒有發生測量,可以宣稱它不存在。

具體理論描述,可以看我之前的問題,這是“哥本哈根學派”給出的正統解釋。

大多數人對雙峰干涉,覺得恐怖是因為把觀測和人的意識結合了起來,以為是人的意識決定了測量粒子的運動狀態,其實並非如此。

當然以上的所有結論,很多人都會覺得難以理解,因為完全和我們日常的經典認知不同。

就目前的科學來說,除了高維理論,沒有任何理論能解釋為什麼是這種結果。所以說,關於量子力學的“哥本哈根正統解釋”,只是基於實驗結果總結的語言描述而已。對於量子的運動狀態,我們現在只能應用,還無法得出公認的科學原理。

這也正是,量子力學領軍人物玻爾說的,

如果沒有人對量子感到疑惑,他就根本不瞭解量子力學。


想法捕手


薛定諤的貓是一種比喻,是一種理論推演。說的是量子的疊加態的影響下,導致了一隻關在盒子裡的貓也處於死亡和活著的疊加態。但現實中是不會出現這樣的結果。因為量子的疊加態在被讀取之後就會坍縮到一種單一態。而薛定諤的思想實驗裡,貓是否死亡取決與量子的信息是否被讀取。然而這個封閉的環境下,貓本身就是信息讀取者,因此量子信息在此情況下是已經被讀取的。因此不應該出現疊加態。然而薛定諤用這隻貓的實驗用來說明量子的不確定性的,是一種概念上的誇大。

而單粒子雙縫干涉實驗是可以明確體現出量子的不確定性。也就是人們所知的自己干涉自己。我們所認知的波的干涉現象是因為波峰和波谷相互交叉影響導致的特有現象。因此也作為堅定為是否存在波動的標準。然而對於單個粒子來說,我們雖然認為它依然以波的形式傳播,但是沒有其他粒子的影響,所以人們就認為不會形成干涉條紋。但實驗結果顯示,單個粒子的累加之後依然存在干涉條紋的現象。那麼簡單的說,就是後一個粒子的運動影響到了前一個粒子的運動。這話聽著就那麼可怕,完全沒有邏輯概念,怎麼可能結果會影響原因呢?完全否定了經典物理的因果論!其實這是大家對概率論的不理解,而物理學家利用了這點為噱頭,而增加大家對科學的興趣。如果變一種說法,大家也許就會理解這個實驗了。大家都知道猜硬幣的遊戲,也都知道扔硬幣正面向上的概率是50%。但大部分人都錯誤的理解了單次和多次的區別,也就是50%是多次累計的結果。其實50%是單次的概率,而不是多次扔硬幣的結果。簡單的說,每一次扔硬幣都是孤立的事件,其結果並不影響下次扔硬幣的概率。這是我們正常理解的程度,但是我們反過來說呢?下次扔硬幣的結果是不是會影響到前一次扔硬幣的結果呢?傻子都知道不會影響。但是在錯誤理解概率論的基礎上,卻是成立的。因為扔硬幣總的結果是50%,那麼必然形成了前數次的都是正面的結果導致後數次都是反面。或者也可以這樣說,因為總結果50%是固定的,那麼後面數次的反面的結果影響到了前面扔硬幣的結果。於是,因果論被否定了!把這個概念移植到單粒子雙縫干涉實驗中,就可以清楚的看到,單粒子是以波函數的概率而運動的,它出現在每一個點的位置都是不確定的。當它通過雙縫界面時,不確定性並沒有被過濾掉,直到投射在顯示板上時,其不確定性才被消除。那麼其多次投射的結果也必然是以波的形式所形成的干涉條紋。其原因就是無論是單個粒子還是一堆粒子的運動軌跡都是以波函數概率存在的。這裡的重點是概率!單個粒子的位置和速度都是單次概率存在的。也許,我們的上帝正在搖著骰子決定我們的未來!


王曉強30


薛定諤的貓只是一個思想試驗,並非真實的科學試驗。薛定諤是想通過這個思想試驗得到的邏輯悖論,證明玻爾量子力學原理的荒謬。

“雙縫試驗”是真實的光學試驗。物理學界對這個試驗呈現的試驗結果,存在不同解釋。

所謂的”恐怖”說法,只是基於量子力學假說的推論,並非客觀真實的可能性。


岷山23


薛定諤的貓,具體的就不說了。其思想實驗的本質,就是信息的產生,是由觀測而起。信息與人有關,沒有人就沒有信息。

存在,就是與人的“意識”共同作用的結果,存在並不是一個單獨獨立的“抽象”,沒有人,也就沒有存在。這不僅是哲學意義上的,也是科學意義上的。


探索貓



手機用戶70174962639


這個貓老子搞不清楚,雙峰實驗倒是沒什麼。就是一個平面或者二維迷信導致的迷失現象。很常見。

你觀測的同時構成了立體幾何。和迷信的稱謂主觀有點偏頗。

所以強分主客觀是大毛病。世界是刻錄一體的,哪有主客觀分別呢?看起來是奇怪其實是洗腦植入的意識廣告奇怪,本身不應該奇怪的。


哦發發發


因果關係之中人的作用,存在與否定?


Hitnhn


諤貓看不見摸不著的事情,推理和猜測,會是什麼結果?雙縫干涉只是證明了光束中的光子的死亡經過和結果。


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