微观神兽:薛定谔的猫

释放双眼,带上耳机,听听看~!
薛定谔将微观的放射源与宏观的猫联系起来,本来是想利用宏观世界的叠加态来否定“哥本哈根诠释”。但是这个实验存在一个缺陷,那就是实验本身包含了“观察”,即宏观物体与微观量子物体之间的相互作用。

物理学上有四大神兽,芝诺的乌龟,拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。分别对应着微积分、经典力学、热力学第二定律和量子力学。对微观世界,尤其是量子力学感兴趣的小伙伴一定对薛定谔的猫不陌生。这只在微观下即死又活的猫,真的是让众多生活在宏观世界的我们纠结。今天我们就来聊聊这只被推上神坛的物理学“四大神兽”的猫。

这只猫是一只基于微观世界的思想实验,由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出。当时薛定谔和爱因斯坦正在想各种办法批判量子力学的不完备性,量子力学认为,当主体不对微观事物进行观察的时候,它将一直处于一种不确定的叠加态,只有当人观测它时,它才最终变成确定的状态。为了能将这只微观的不确定性转成宏观的不确定性,薛定谔就想出了这只“猫”。

它的实验过程是这样的,

只是因为在人群中多看了你一眼~~~

薛定谔将微观的放射源与宏观的猫联系起来,本来是想利用宏观世界的叠加态来否定“哥本哈根诠释”。但是这个实验存在一个缺陷,那就是实验本身包含了“观察”,即宏观物体与微观量子物体之间的相互作用。这里不论有没有观察者参与,只要量子物体或者宏观物体之间有相互作用,就可以认为对量子进行了“观察”。

所以对于这个实验,量子力学的大牛丹麦物理学家尼尔斯·波尔认为,在观察者打开盒子之前,猫的死活就已经确定了,因为这个“观察”发生在了盖革计数器对铀原子的衰变进行测量之时,计数器在这个过程中充当了观察者的角色。

薛定谔的猫”实质可以看成是一个科学家的赌气或玩笑,但它却开启了科学家们把微观世界的量子特性引入宏观世界来的实验探索。2005年美国科学家就曾宣布成功让6个铍离子实现了自旋方向完全相反的宏观量子叠加态,戏称“薛定谔猫态”。

自此这样的实验在世界各地大量的进行着,不过目前的结果是所有的实验都无法持续,也就是无法让量子叠加态持续出现在宏观世界里。

所以研究微观世界,想在宏观世界做微观实验其实是非常困难的。宇宙之大,超乎我们的想象,微观之玄妙更是颠覆我们常人的认知。微观漫游久了,会有所感悟,微观世界中的那些“不正常”才是宇宙的真实展现,而宏观世界中的“正常”也许是人的感官给我们带来的迷,我们生活在了感官构造的一个“错觉谜团”中。

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