薛定谔的猫到底讲述了什么?为什么存在一只“既死又活”的猫?

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摘要薛定谔的猫是由著名物理学家薛定谔在1935年提出的思想实验,薛定谔提出这个实验的主要目的是质疑量子力学的不确定性和叠加态,讽刺“哥本哈根学派”的观点。让薛定谔没有想到的是,这个实验...

薛定谔的猫是由著名物理学家薛定谔在1935年提出的思想实验,薛定谔提出这个实验的主要目的是质疑量子力学的不确定性和叠加态,讽刺“哥本哈根学派”的观点。让薛定谔没有想到的是,这个实验反而大大推动了量子力学的发展,还有量子力学知识的普及。

之所以物理学界对量子力学有如此大的争议,主要还是因为量子力学的诡异性。总的来说,量子力学可分为两大部分,已知的和未知的。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

已知的主要包括我们观察到真实存在的量子力学现象,比如说量子纠缠,不确定性,叠加态和量子隧穿效应等。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

而未知的主要指的是对已知现象背后隐藏的本质。也就是说,我们只知道量子纠缠等现象的存在,但不知道为什么会有量子纠缠现象,不知道量子纠缠的本质到底是什么。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

对于量子现象背后的本质,物理学界分为两大派,分别是以爱因斯坦和薛定谔为首的经典物理学派,还有以波尔和海森堡为首的“哥本哈根学派”,波尔坚持认为不确定性才是量子世界的本质。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

下面具体来说一下两大学派的争论到底在什么地方。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

拿电子来举例子。我们都知道原子是由原子核和电子组成的,原子核位于原子中央,电子在原子核外围。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

量子力学之前,人们认为电子在原子核外围绕原子核旋转,就像地球围绕太阳旋转那样。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

但是根据经典理论,电子在旋转的过程中会向外辐射能量,导致电子的运行轨道越来越低,最终坠落到原子核上。而现实中这种事情并没有出现,否则原子也不可能一直保持稳定。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

之后波尔提出了电子跃迁概念,认为电子只能在不同的轨道之间来回跃迁,而不能位于两个轨道之间。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

但是,当物理学家对电子的状态进行深入研究之后发现,我们根本无法准确测量电子的速度和位置,电子的状态是随机的,不确定的。文章源自微观生活(93wg.com)微观生活-https://93wg.com/14675.html

这里的不确定并不是因为人类的测量水平低造成的,而是电子的本质属性,也就是说电子本来就是不确定的,我们只能用概率去描述电子的状态,最终形成波函数。

因此也诞生了大量地摊文学,认为量子世界的不确定性与人们的测量行为有关,甚至人类的意识会影响最终的结果,实际上这些观点都是主观猜测,完全不是量子力学的初衷,也不是爱因斯坦和薛定谔等人的观点。

虽然直到目前为止,物理学界仍然未能揭开量子力学不确定性的本质,但主流科学界是这样认为的,量子力学的不确定性确实是固有属性,与测量和其他外部因素无关,是由微观粒子的波粒二象性决定的,而微观粒子的状态可以用波函数来描述,波函数的坍缩完全是随机行为,我们无法预测,只能观察!

任何观察行为,不仅仅是用眼睛看,都会导致波函数坍缩,从不确定状态坍缩为确定状态。

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