世界上最有名的猫是?
薛定谔的猫
薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个思想实验,试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议
埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger,1887年8月12日—1961年1月4日),
奥地利物理学家,
量子力学奠基人之一,发展了
分子生物学。
维也纳大学哲学博士。
苏黎世大学、
柏林大学和
格拉茨大学教授。在都柏林高级研究所
理论物理学研究组中工作17年。因发展了
原子理论,和
狄拉克(Paul Dirac)共获1933年
诺贝尔物理学奖。又于1937年荣获
马克斯·普朗克奖章。
奥地利物理学家,
量子力学奠基人之一,发展了
分子生物学。
维也纳大学哲学博士。
苏黎世大学、
柏林大学和
格拉茨大学教授。在都柏林高级研究所
理论物理学研究组中工作17年。因发展了
原子理论,和
狄拉克(Paul Dirac)共获1933年
诺贝尔物理学奖。又于1937年荣获
马克斯·普朗克奖章。
物理学方面,在
德布罗意
物质波理论的基础上,建立了
波动力学。由他所建立的
薛定谔方程是量子力学中描述
微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于
牛顿运动定律在
经典力学中的地位。
[1]
提出
薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。亦研究有关
热学的
统计理论问题。在哲学上,确信主体与客体是不可分割的。主要著作有《波动力学四讲》《
统计热力学》《生命是什么?——活细胞的物理面貌》等
德布罗意
物质波理论的基础上,建立了
波动力学。由他所建立的
薛定谔方程是量子力学中描述
微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于
牛顿运动定律在
经典力学中的地位。
[1]
提出
薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。亦研究有关
热学的
统计理论问题。在哲学上,确信主体与客体是不可分割的。主要著作有《波动力学四讲》《
统计热力学》《生命是什么?——活细胞的物理面貌》等
一只猫被封在一个密室里,密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。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,砸碎毒药瓶,释放出里面的
氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用
薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成的
波函数由叠加态立即收缩到某一个
本征态。量子理论认为:如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的叠加态,可这使微观
不确定原理变成了宏观不确定原理,
客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了
逻辑思维。
衰变,则放出
阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的
氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用
薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成的
波函数由叠加态立即收缩到某一个
本征态。量子理论认为:如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的叠加态,可这使微观
不确定原理变成了宏观不确定原理,
客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了
逻辑思维。
薛定谔挖苦说:按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。(请注意!不是发现而是决定,仅仅看一眼就足以致命!)正像
哈姆雷特王子(引用自莎士比亚的名言)所说:“生存还是死亡,这是一个问题。”只有当你打开盒子的时候,叠加态突然结束(在数学术语就是“
波函数坍缩(collapse)”),哈姆雷特王子的犹豫才终于结束,我们知道了猫的确定态:死,或者活。
哥本哈根的几率诠释的优点:只出现一个结果,这与我们观测到的结果相符合。有一个大的问题:它要求波函数突然坍缩,可物理学中没有一个公式能够描述这种坍缩。尽管如此,长期以来物理学家们出于或许实用主义的考虑,还是接受了哥本哈根的诠释。付出的代价:违反了薛定谔方程。这就难怪薛定谔一直耿耿于怀了。
哈姆雷特王子(引用自莎士比亚的名言)所说:“生存还是死亡,这是一个问题。”只有当你打开盒子的时候,叠加态突然结束(在数学术语就是“
波函数坍缩(collapse)”),哈姆雷特王子的犹豫才终于结束,我们知道了猫的确定态:死,或者活。
哥本哈根的几率诠释的优点:只出现一个结果,这与我们观测到的结果相符合。有一个大的问题:它要求波函数突然坍缩,可物理学中没有一个公式能够描述这种坍缩。尽管如此,长期以来物理学家们出于或许实用主义的考虑,还是接受了哥本哈根的诠释。付出的代价:违反了薛定谔方程。这就难怪薛定谔一直耿耿于怀了。
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