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薛定锷的猫在哲学上的意义是什么
“薛定谔之猫”又名“薛定谔的猫”,是关于量子理论的一个理想实验,薛定谔之猫的概念提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论,即平行宇宙之说。
背景知识什么是薛定谔的猫?这要从头说起。薛定谔(E.Schrodinger,1887—1961)是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论,它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。例如,电子可以同时位于几个不同的地点,直到被观察测量(观测)时,才在某处出现。这种事如果发生在宏观世界的日常生活中,就好比:我在家中何处是不确定的,你看我一眼,我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能;在你看我之前,我像云雾般隐身在家中,穿墙透壁到处游荡。这种“魔术”别说常人认为荒谬,物理学家如薛定谔也想不通。于是薛定谔就编出了这个佯谬,以引起注意。果不其然!物理学家争论至今。
实验内容把一只猫放进一个不透明的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。薛定谔在1935年发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》,在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验:哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才会随机的选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死。要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着。
这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-锤子-毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了,要么活着,两者必居其一,不可能同时既死又活!难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说:“我去拿枪来把猫打死!”
相关疑惑如果我们不揭开密室的盖子,根据我们在日常生活中的经验,可以认定,此猫或者死,或者活。这是她的两种本征态。但是,如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,她处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道此猫是死是活。此时,猫的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。
量子理论认为:如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道此猫是死是活,她将永远到处于半死不活的叠加态。这与我们的日常经验严重相违,要么死,要么活,怎么可能不死不活,半死半活?
薛定谔挖苦说:按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等到打开箱子看猫一眼才决定其生死。(请注意!不是发现而是决定,仅仅看一眼就足以致命!)正像哈姆雷特王子所说:“To
beornottobe,thatwasa
question."只有当你打开盒子的时候,叠加态突然结束(在数学术语就是“坍缩(collapse)”),哈姆雷特王子的犹豫才终于结束,我们知道了猫的确定态:死,或者活。哥本哈根的几率诠释的优点是:只出现一个结果,这与我们观测到的结果相符合。
薛定愕的猫是什么
薛定锷的猫(Schrodinger’sCat)
薛定锷的猫最早由物理学家薛定锷提出,是量子力学领域中的一个悖论。其内容是:一只猫、一些放射性元素和一瓶毒气一起被封闭在一个盒子里一个小时。在一个小时内,放射性元素衰变的几率为50%。如果衰变,那么一个连接在盖革计数器上的锤子就会被触发,并打碎瓶子,释放毒气,杀死猫。因为这件事会否发生的概率相等,薛定锷认为在盒子被打开前,盒子中的猫被认为是既死又活的。
解读:
简而言之,这个实验的核心思想是因为事件发生时不存在观察者,盒子里的猫同时存在在其所有可能的状态中(既死又活)。薛定锷最早提出这个实验是在回复一篇讨论量子态叠加的文章时。薛定锷的猫同时也说明了量子力学的理论是多么令人无法理解。这个思想实验因其复杂性而臭名昭著,同时也启发了各种各样的解释。其中最奇异的就属“多重世界”假说,这个假说表示有一只死猫和一只活猫,两只猫存在在不同的宇宙之中,并且永远不会有交集。
请问什么是“薛定锷猫佯谬”
量子力学的奠基人之一埃尔温•薛定锷1935年发表了一个奇特的理想实验,用来描述他对量子叠加态的思索,因为这是一个量子世界里的实验,事实上既无法操作(因为过于微观,没有任何仪器可以办到)又无法展示出来(人的感觉器官只能接受宏观的景观,不可能看见量子世界),于是薛定锷只好用一个常人可以把握的东西——一只猫来做这个实验,而这个实验又无法真做,所以只能用语言来描述。
薛定锷的实验是这样的:一只猫关在一个密封的钢盒里,盒内有下述极残忍的装置(这个装置必须保证不受猫的直接干扰):在盖革计数器中有一小块辐射物质,它非常小,或许在1小时内只有一个原子衰变,如果衰变,计数管便放电并通过继电器释放一锤,击碎一个小的氢氰酸瓶。放射性衰变本身是一种量子过程,这个装置在1个小时内,如果没有原子衰变,这只猫就是活的,而若发生第一次衰变,则必然会杀死这只猫。
��这个实验要问:如果你打开这个钢盒,会发现什么情景?人们当然知道,这只猫非死即活,但是,按照量子力学的观点,这只猫既是死的,又是活的,它有两种状态同时存在于这只封闭的钢盒内,虽然我们无法同时看到它的两种状态,但正如我们不可能同时看到量子的两种状态一样。薛定锷的实验认为,盒内系统处于两种态的叠加之中,一态中有活猫,一态中有死猫。因此就包含着这两种可能的、但相互排斥的观测结果的组合。所以这猫在同一个时刻是既活又死。如果我们这位老好人薛定锷教授不去打开箱盖看这猫,他著名的薛定锷方程就表示,这猫的时间演化在数学上,可以用这两种状态的组合——系统的波函数来描写,而这种组合在物理上(以及在生理学上)是说不通的。正像在测量做出之前光子既不是波也不是粒子一样,这猫在教授最终决定去窥视它以前,既不是活着也不是死了猫的这两种态。直到一个人打开盒子看个究意时,才会变为一种状态:非死即活。
参考资料:http://www.chinaqikan.com/showTip.asp?tipid=101991
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