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薛定諤的貓是什麽實驗?有什麽意義?簡單明了地說。

薛定諤的貓是壹個關於量子理論的理想實驗。

實驗內容:這只貓很可憐。她(假設是母貓為了喚起更多的憐憫)被封在壹個密室裏,裏面有食物和毒藥。毒藥瓶上有壹個錘子,由電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變,會釋放出α粒子,觸發電子開關,錘子落下砸碎毒瓶,釋放出裏面的氰化物氣體,母貓就死了。

薛定諤的倒黴貓薛定諤的貓提出原文:薛定諤在1935發表了題為《量子力學的現狀》的論文。在論文的第五部分,薛定諤描述了經常被視為噩夢的cat實驗:哥本哈根學派說,在測量之前,壹個粒子的狀態是模糊的,處於壹種。它處於衰變/非衰變的疊加狀態,只有實際測量時,才會隨機選擇壹種狀態出現。然後我們把這個原子放在壹個不透明的盒子裏,讓它保持這個疊加態。現在薛定諤想象出壹種結構巧妙的精密裝置。每當壹個原子衰變釋放出壹個中子,就會引發壹系列的連鎖反應,最後的結果就是打碎盒子裏的壹個毒氣瓶。與此同時,盒子裏還有壹只可憐的貓。顯而易見,如果原子衰變,氣體瓶就會破裂,貓就會中毒。如果原子不衰變,貓會活得很好。

自然推斷:當它們被鎖在盒子裏時,因為我們沒有觀察到,原子處於衰變/非衰變的疊加態。因為原子的狀態不確定,貓的狀態也不確定。只有當我們打開盒子看壹看,事情才最終決定:要麽貓死在盒子裏,要麽它活蹦亂跳。問題是,在我們打開盒子之前,貓是什麽狀態?似乎唯壹的可能就是它和我們的原子壹樣處於疊加態,貓被夾在了壹個死/活的混合物裏。

壹只貓同時死了又活著?處於不死不活的疊加狀態?這太違背常識了,同時,從生物學的角度來看,這也是壹種奇談怪論。如果壹只活貓從箱子裏出來,如果它會說話,它會描述死/活疊加的奇怪感覺嗎?恐怕不可能。換句話說,薛定諤的貓概念是為了解決愛因斯坦相對論即平行宇宙理論帶來的祖母悖論而提出的。

[編輯此段]薛定諤貓疑惑

雖然量子論誕生已經過去了壹個世紀,輝煌繁榮也過去了半個世紀,但人們仍然對量子論曾經造成的困惑感到不解。正如玻爾的名言,“誰第壹次聽到量子論時不感到困惑,他就壹定沒有理解它。”薛定諤的貓是眾多量子謎題中具有代表性的壹個。

原子核的衰變是壹個隨機事件。物理學家只能準確地知道半衰期——衰變減半所需要的時間。如果壹種放射性元素的半衰期是壹天,那麽壹天後該元素會減少壹半,剩下的壹半會在另壹天後減少。但是,物理學家無法知道它什麽時候衰變,早上還是下午。當然,物理學家知道它在早上或下午衰變的概率。

如果不打開密室的蓋子,根據我們日常生活中的經驗,可以斷定這只母貓不是死了就是活著。這是她的兩個本征態。但是,如果用薛定諤方程來描述薛定諤貓,只能說她是活的和不活的疊加狀態。只有在揭開蓋子的那壹刻,我們才能確切地知道母貓是死是活。這時,

量子論認為,不打開蓋子觀察,永遠不知道母貓是死是活,永遠處於半死不活的疊加狀態。這與我們的日常經驗嚴重相悖。我們怎麽可能是死是活?

薛定諤諷刺地說:根據量子力學的解釋,盒子裏的貓處於“死-活疊加態”——既死又活!在妳打開盒子看壹眼之前,不要決定貓的生死。這不是發現,而是決定。只看壹眼就致命!正如哈姆雷特王子所說:“是死是活,這真的是個問題。”只有當妳打開盒子,疊加態突然結束(用數學術語來說就是“坍縮”),哈姆雷特王子的猶豫才最終結束。我們知道貓的確切狀態:是死是活。哥本哈根的概率解釋的好處是結果只有壹個,和我們觀察到的不壹樣。

但是有壹個很大的問題:它要求波函數突然坍縮。然而,物理學中沒有公式來描述這種坍縮。盡管如此,出於實用主義,物理學家長期以來壹直接受哥本哈根的解釋。付出的代價是違反了薛定諤方程。難怪薛定諤壹直耿耿於懷。