薛定谔的猫只是一个思想实验,但它带来的现实意义超乎想象!

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薛定谔的猫只是一个思想实验,但它带来的现实意义超乎想象!

2023-03-26 05:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

所谓的“叠加态”就是同时处于“衰变和不衰变”的状态,这样的话,开关就处于“开和关”的叠加态,最终的结果就是猫处于“生和死”的叠加态,一只“既死又活”的猫出现了。

那么,薛定谔为什么要提出这样的思想实验呢?

还要从薛定谔提出的薛定谔方程说起。薛定谔拥有丰厚的数学功底,尤其非常擅长微积分,通过不断努力,他创建了著名的“薛定谔方程”,成功诠释了氢原子结构。

薛定谔方程看起来非常复杂,不过我们不用去理解它,只需要知道它的意义就行了。薛定谔方程在量子世界的地位,就相当于牛顿定律在宏观世界的地位。可见这个方程的重要性非同一般!

但是让薛定谔郁闷的是,他并不能解释方程中波函数的物理学现实意义,这也成为他的一块心病。因为任何数学公式一旦失去了物理意义,就谈不上是一个完整的好理论。

而物理学家玻恩解开了薛定谔的心病,他提出了著名的概率诠释,从而给了波函数一个完美的解释。

玻恩认为,薛定谔方程中的波函数其实是概率波,只能计算出某个微观粒子在某个位置的概率,观测并不能得到一定的结果,只能观测到某个结果的概率。

凭借这个概率诠释,玻恩获得了诺贝尔物理学奖。

按说薛定谔应该改写玻恩才对,只不过薛定谔与爱因斯坦一样,都是“经典物理学”的支持者,而玻恩的概率诠释恰恰指向了“哥本哈根诠释”,指向了不确定性,这让薛定谔很是不满。

哥本哈根学派代表人物

由此也引发了以爱因斯坦和薛定谔为首的“决定论派”与“哥本哈根学派”的竞争和辩论,不过在长达数年的三次辩论中,以及后来越来越多的实验表明,爱因斯坦是错的,这意味着“哥本哈根学派”笑到了最后,起码目前是这样。

在爱因斯坦去世之后,薛定谔不甘心,于是提出了著名的思想实验“薛定谔的猫”,企图通过这个虚拟实验继续挑战哥本哈根学派。

薛定谔的本意是通过“薛定谔的猫”这个思想实验质疑并讽刺“哥本哈根诠释”,毕竟现实中不可能存在一只“既死又活”的猫,进而让人们感受到所谓的“概率论”有多不靠谱!

但这个实验其实并不能说明什么,并不因为它仅仅是一个思想实验,况且薛定谔本人也并不能对“薛定谔的猫”有什么更好的解释,他仅仅只是表达了对“概率论”的不满而已。

说到底,两大学派争论的焦点就是,我们世界的底层逻辑到底是什么,是决定论还是概率论?

这不仅仅是科学需要思考的问题,也牵扯到更深奥的哲学思想,至今也没有一个完全明确的答案,不过从目前来看,更多的证据指向了“概率论”。

也就是说,我们的世界是“不确定的”,只能用概率去描述。诚然,这种不确定性更多的只是体现在量子世界,我们在宏观世界很难感受到不确定性。不过宏观世界本来就是由微观粒子组成的,两者不应该有两套理论,理论上我们世界的本质也应该是不确定的。

这种矛盾就让爱因斯坦薛定谔等人认为量子力学一定是不完备的,不确定性并不是量子力学的本质,背后一定隐藏着某些未被发现的“隐变量”存在,量子世纪的不确定性只是隐变量没有被发现而已。

不过随着贝尔不等式的出现,量子力学得不确定性和概率论越来越被主流科学家接受。而且,科学家在实验中也做到了微观粒子的叠加态。

早在2005年,美国科学家就成功让六个铍离子实现了宏观上的量子叠加态,这也是量子力学在现实世界的最好证明。

之后更多这样的实验不断上演,不过由于这种叠加态实验对周围环境的要求条件极为苛刻,实验很难成功,很难让叠加态真正出现在我们的宏观世界。

但理论上,叠加态实验确实是可以做到的,或许哪一天“薛定谔的猫”真的就从思想实验转变为现实实验,一只“既死又活”的猫真的在现实中出现了!

谁知道呢!

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