人类常说的“薛定谔的猫”到底是什么

薛定谔用猫的实验想要反驳哥本哈根解释,但是反驳不成功,哥本哈根解释仍然是正统解释。

人类常说的“薛定谔的猫”到底是什么

一般观念认为,物体的运动是连续的,要从A点到B点,必然有一个运动的轨迹,要么是直线,要么是曲线。在研究物体运动的时候,也都是建立在这个基础上,先研究运动过程,再得出运动结果。

但量子力学放弃了从过程得出结果的这个一般的方法,而是直接研究结果,只告诉你,一个确定的微观粒子,知道它的一些初始条件后,出现在空间中的任意一点的概率符合某种规律,这种规律可以借助波动的概念来表达出来,叫做概率波。

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至于粒子究竟是怎么跑到哪一点的,研究并不关心,或者是说暂时还没研究清楚。

薛定谔利用量子力学中,这个只关心概率,不管过程的特点,设计了一个思想实验。假设有一个盒子,里面放有一些放射性物质,连接到某个装有毒气的机关上,放射性物质会衰变,会触发机关,从而把猫毒死,放射性物质不衰变,则猫活下来。但是衰变与否是不确定的,只能说有多大概率衰变,多大概率不衰变。

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按照一般的思路,我们打开盒子之前,猫是死还是活就已经确定了,好比我们知道了一个粒子的初始状态,它接下来的运动轨迹就是确定的,它出现在哪,不出现在哪,都是确定的。但是现在的研究只关心概率,概率只和最终的观察有关,你不观察,就永远没有结果,观察了,才能知道,这有粒子,这没有粒子。

这中推论放在猫上,假如你不打开盒子,猫的死活就没法确定了,因为没有过程,只有结果。而这个结果需要你去观察才能确定,换而言之,你观察的一瞬间,决定了猫的生死,你的观察直接导致了猫的死活。这就是薛定谔的猫。

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而这个实验的本意,就在于质疑量子力学用概率描述一切的这种研究方法,而概率这种东西,只和观察有关,这样一来,观察这个概念就在理论中发挥了举足轻重的作用,但是观察这个概念到底怎样去定义呢?个体之间的观察会有区别吗?用仪器测量和用眼睛去看会有区别吗?青蛙能不能观察?还是只有有意识的生物才能观察?那意识又是什么?……

同时,观察还存在时间点的问题,实际上猫的生死在每个时间点都是确定的,而观察仅仅是其中一个时间点,通俗的说就是观察者随机选取了某一个瞬间去确定那个瞬间的猫的生死。

如果回溯到原子衰变,实际上其坍缩结果在每一个瞬间都是确定的,但是每个瞬间又是不同。也就是说,每个瞬间都是一个平行宇宙,而观察实际上是选择了一个平行宇宙的视角,相当于用一维的思想去推测多维的结果,这本身就是由于量子力学的根本,是基于概率和结果所导致的不确定的猜测。

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同时,薛定谔的猫既不是活的,也不是死的,更不是50%概率活50%概率死,而是处于生和死的叠加态,这个叠加态无法用经典直观的语言描述。这才是薛定谔的猫的特殊之处。

(图片来源于网络)

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