薛定谔猫

薛定谔的猫是一个关于量子物理学的思想实验。Erwin Schrödinger在1935年提出了它,以反应哥本哈根对量子物理学的解释。

薛定谔写道。

人们甚至可以设置相当荒唐的案例。一只被关在一个钢室里,同时还有以下装置(必须保证不受猫的直接干扰):在一个盖革计数器中,有一小部分放射性物质,如此之小,以至于在一个小时内,也许只有一个原子发生衰变,但也有同样的可能性,也许一个原子都没有;如果发生这种情况,计数器管就会放电,并通过一个继电器释放出一个锤子,打碎一小瓶氢氰酸。如果让这整个系统自生自灭一个小时,人们会说,如果在此期间没有原子衰变,猫还活着。整个系统的psi-function将通过将活猫和死猫(请原谅我的表达)等量混合或涂抹在里面来表达这一点。

在这些情况下,典型的例子是,原本局限于原子领域的不确定性变成了宏观的不确定性,然后可以通过直接观察来解决。这就使我们不能如此天真地接受一个代表现实的"模糊模型"为有效。就其本身而言,它不会体现出任何不清晰或矛盾的东西。一张摇晃或失焦的照片与云雾库的快照是有区别的。

-↪Zs_2009↩Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics), Naturwissenschaften.
(John D. Trimmer译,载《美国哲学学会论文集》)

简单地说,薛定谔指出,如果把一只猫和能杀死猫的东西(放射性原子)放在一个盒子里并密封起来,在打开盒子之前,你是不会知道猫是死是活的,所以在打开盒子之前,猫(在某种意义上)既是"死的,也是活的"。这用来代表科学理论的运作方式。没有人知道任何科学理论是对还是错,直到所说的理论能够被检验和证明。

物理学可以分为两种类型:经典物理学和量子力学。经典物理学可以解释大多数的物理相互作用,比如为什么一个球掉下来会反弹。它也可以用来预测物理相互作用,比如当你掉下一个球的时候会发生什么。然而,有一些物理相互作用是它无法解释的,例如,光是如何变成电的。量子力学为物理学家提供了一种方法来解释这些事情为什么会发生。

哥本哈根解释是用来解释原子的最小部分(亚原子粒子)在不观察(观察或测量)的情况下发生了什么。数学被用来显示某件事情发生在粒子上的可能性有多大。一个粒子可以被描述为50%可能在一个时间在一个地方,或50%可能在另一个时间在一个地方。这也可以用图表(或波浪形式)来表示。这在进行量子物理计算时非常方便。

然而要100%确定一个粒子在哪里的唯一方法,就是观察它。直到你观察到它的时候,哥本哈根解释说,粒子在那里,不在那里。只有当你观察到粒子的时候,你才知道它是在那里还是不在那里。

虽然这在量子物理学中是有意义的,但在经典(现实世界)物理学中却没有意义。

薛定谔想证明,这种对量子力学的思考方式会导致荒谬的情况。他设计了一个思想实验。

一只被放在一个与外界隔绝的房间里。

一个盖革计数器,它可以计算放射性衰变的数量和一点点放射性元素在房间里。

在一小时内,放射性物质的一个原子可能会衰变(或因物质不稳定而分解),也可能不会。

如果材料分解,就会释放出原子粒子,打到盖格计数器上,就会释放出毒气,从而杀死猫。

现在的问题是:到了最后,猫是活还是死?薛定谔说,根据《哥本哈根解释》,只要门关上了,猫就是死的,也是活的。在门没有打开之前,是没有办法知道的。但人打开门,就等于干扰了实验。人和实验要相互参照描述。

通过实验的人对实验产生了影响,因此它可能不会给我们正确的答案。

思想实验是薛定谔发明的,目的是为了证明对大物体的量子态进行思考的愚蠢性。它在流行文化中也被多次引用。

一只猫,带着盖革计数器,还有一点毒药,放在一个密封的盒子里。量子力学说,过了一段时间,猫既是活的,也是死的。一个人往盒子里看,要么发现猫是活的,要么发现猫是死的,然而在你往盒子里看之前,就认为它既是活的,也是死的。Zoom
一只猫,带着盖革计数器,还有一点毒药,放在一个密封的盒子里。量子力学说,过了一段时间,猫既是活的,也是死的。一个人往盒子里看,要么发现猫是活的,要么发现猫是死的,然而在你往盒子里看之前,就认为它既是活的,也是死的。

苏黎世Huttenstrasse 9的花园里的真实尺寸的猫咪,埃尔温-薛定谔1921-1926年在此居住。根据不同的光照条件,这只猫要么活着,要么死了。Zoom
苏黎世Huttenstrasse 9的花园里的真实尺寸的猫咪,埃尔温-薛定谔1921-1926年在此居住。根据不同的光照条件,这只猫要么活着,要么死了。

相关网页

问题和答案

问:什么是薛定谔的猫?
答:薛定谔的猫是一个关于量子物理学的思想实验,由埃尔温-薛定谔于1935年提出,以回应量子物理学的哥本哈根解释。它涉及一个假设情景,即一只猫被放在一个含有放射性物质的铁室中,该装置可能会杀死猫。实验提出的问题是,当盒子被打开时,这只猫是活着还是死了。

问:哥本哈根解释对粒子是怎么说的?
答:哥本哈根解释说,在观察到一个粒子之前,不可能确定它将处于什么状态,所以在观察之前可以说它同时存在于两种状态。

问:薛定谔是如何证明这一概念的?
答:薛定谔通过他的思想实验证明了这一概念,该实验涉及一只猫被放在一个装有放射性物质的密封盒子里。他认为,在盒子被打开之前,人们不会知道这只猫是死是活,所以在那之前,它同时以两种状态存在。

问:这篇文章中提到的两种物理学是什么?
答:这篇文章中提到的两种物理学是经典物理学和量子力学。经典物理学解释了大多数的物理相互作用,并能预测物理相互作用,而量子力学则对一些经典物理学无法解释的物理相互作用提供了解释。

问:观察某物如何影响一个实验?
答:观察某物会影响一个实验,因为在观察一个实验时,由于他们在观察过程中的存在和行动,可能会干扰其结果。这意味着从这种实验中得到的任何结果不一定能准确地反映现实,因为它们受到了外部因素的影响。

问:"psi-function "指的是什么?
答:"psi-function "指的是数学方程,用于描述在量子力学中某件事情发生的可能性有多大,而不需要实际去看(观察)它。

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3