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薛定谔的猫到底是什么逻辑?

2020-11-19 22:31阅读(59)

薛定谔的猫到底是什么逻辑?和平行宇宙有什么关系?:薛定谔的猫是一个量子力学的思想实验。把一只猫放在一个黑箱子里面,再放一瓶毒药,毒药由一个放射源开关来

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薛定谔的猫是一个量子力学的思想实验。

把一只猫放在一个黑箱子里面,再放一瓶毒药,毒药由一个放射源开关来控制,或者说毒药是否释放是一个量子力学过程。如果放射线出来了,那么毒药被打翻,猫就会被毒死,如果放射线没有出来,那么毒药就保留完好,猫依然活着。但是对于观测者来说,是在箱子外面的,而且不允许打开箱子看。问题来了:猫是死了,还是活着?

对这个问题的回答看似很拗口也很复杂,可以说:猫既可能活着也可能死了,猫既没有活着也没有死去,猫处于半死不活的状态…… 用物理的语言来说就是:猫有一半的可能性是死了,一半的可能性是活着。因为量子力学告诉我们,放射性衰变发生的概率是一半一半的,我们不知道射线有没有出来,可能性是一半。所以,猫死去或活着都有可能。

这就是量子力学对我们微观世界的描述,它只给出物体状态出现的概率,并不是给出确切的结论。用波函数来描述的粒子状态,其出现的概率是波函数的模方,也就是说我们描述微观粒子并不是直接描述其运动轨迹,这是和宏观的经典物理最大的不同。在薛定谔的猫的实验里,猫的状态描述就不是我们习惯接受的猫必须死了或必须活着的这种概念,要知道猫是死了还是活着,必须破坏这种状态,也就是对猫的状态进行观测——打开黑箱子。一旦状态被破坏,那么猫处于“一半活、一半死”的状态就会坍缩到其中一个状态,要么死,要么活,得到了一个我们熟悉的确定结果。

不管怎么说,薛定谔的猫的逻辑没毛病,问题的根源在于我们认识世界的方式改变了。

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薛定谔的猫与平行世界有一定关系。

先简单了解什么是“薛定谔的猫”,它是一种量子力学应用在宏观世界的假象实验,实验是这样的的。

想象一只猫被放进一个密闭的箱子里,箱子里装有一个毒气瓶,依靠放射性物质的衰变控制瓶子的开关。理论上放射性物质有50%的几率发生衰变,也就是说猫有50%的几率生或死,它处于生和死的叠加态!

而当我们试图观测猫到底是死是活时,这种叠加态就立刻坍缩为“本征态”,我们的观测似乎影响到了猫的生死!

在微观世界,物质有不同的存在形成,也就是粒子和波,通常情况下,微观物质都是以波的叠加混沌状态存在,而一旦有观测行为,叠加混沌态就会成为实体粒子(本征态)!

“薛定谔的猫”这个思想实验在物理学界争辩了很久,针对这个思想实验有多种解释,其中一个就是平行宇宙的概念。

当我们观测猫所在的箱子时,整个世界分裂成了两个世界,这两个世界机几乎完全一样,不同之处在于:在一个世界放射性物质衰变了,在另一个世界没有衰变!猫在两个不同的世界(宇宙)独立演变下去!

当然,这个问题也可能上升到哲学层面,这就不是科学研究的范畴了!

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薛定谔的猫实验就不赘述。

事实上这提出了一种新的认识世界的方法,从唯物主义的角度讲,事物是确定的,在此基础上人去认识。比如猫的情况如何,其实早都确定了,只是人去看一下,并不影响结果。

但从量子力学的角度讲,人的认识是会影响事物结果的,事物在认识之前都是不确定的,只有人去认识才能确定。量子的存在形式会因是否有人看到它而改变,这也是量子通信高加密效果的物理基础(一旦有人窥测,量子形式就会发生变化)。

生活中比如打牌,从唯物主义的角度看,发到手的牌而没看的牌是确定的,只是不知道是什么牌而已,那么搓牌什么的其实没什么用。但从量子力学的角度看,发到手而没看的牌是不确定的,可以认为都是空白的,人去看牌才确定了牌是什么,这样搓牌什么的就是有用的。这个看起来有些不符合常识,但却无法验证正误。因为对于没看的牌,谁也不知道是不是确定的,只有看了之后才能确定。

从这个角度讲,量子力学几乎颠覆了人们的认识论,也提出了意识对物质的直接反作用——到底人们的认识会不会直接影响物质。从常识来讲,是必然不会的,但量子力学提出了新的观点,并且无法验证孰是孰非。

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薛定谔的猫到底是什么逻辑?

薛定谔的猫到底是怎样一只猫呢?

薛定谔的猫思想实验大致意思为:在一个封闭的盒子里,有一一只猫和一瓶毒药,装毒药的瓶子上有一个锤子,受一个电子开关控制,这个开关又受到放射性原子控制,只要原子衰变,就会触动开关,锤子落下砸碎毒药瓶,猫就必死无疑。原子衰变虽然有半衰期,但衰变的时间是随机的,人们无法知道某个放射性元素准确的衰变时间,这样我们就无法知道这个元素是不是已经衰变了,因此也无法知道那只锤子是不是落下了,盒子里的猫是死是活,只有等到打开盒子,才能够确定这只猫是死是活。

那么经典力学和量子力学的分歧就在打开盒子的一瞬间。经典宏观理论认为,猫是死是活其实在没有打开盒子前早就确定了,只不过是打开盒子的一瞬间我们能够知道这只猫是一个什么状态而已;哥本哈根诠释则认为,没有打开盒子,这只猫就永远处于死和活的混沌叠加态,只是在开盒子那一瞬间,才确定了这只猫的死活,是观测让粒子从波粒二象性的叠加态坍缩为本征态,这就是所谓的波函数坍塌。

因此,薛定谔的猫思想实验,是把量子力学微观表现放在宏观世界来观察,用宏观理论来解释这种不死不活的现象,从常识判断,这当然就非常不符合逻辑了。争论了几十年,一直到1964 年,约翰·贝尔发表了非常重要的贝尔不等式,证明了定域性隐变数不可能存在,哥本哈根诠释成为被科学界广泛认同的量子力学正统理论。但至今非定域性的隠变数诠释仍未被推翻,争论依然还在继续。

但不管怎样,薛定谔的猫在宏观视角来看是不符合逻辑的,但在微观世界这只猫就永远处于不死不活状态,只有观测才会改变它。这就是所谓薛定谔猫符不符合逻辑的问题,不知道各位是否理解了?不过没有理解也不要紧,因为相对经典理论和生活常识来说,量子力学的确有许多反常识现象,难怪量子力学著名大师尼尔斯·玻尔曾经表示:“如果你第一次接触量子力学而不感到惊讶,那你一定是没有弄懂它”。

现在来认识一下薛定谔其人和他那只猫的来历。

埃德温·薛定谔是最著名的量子力学奠基人之一,也是分子生物学的发展的先驱,由于其在原子理论方面的贡献,他和狄拉克分享了1933年诺贝尔物理学奖。“薛定谔的猫”就是薛定谔在1935年提出的一个著名思想实验,旨在证明量子力学在宏观条件下的不完备性,也就是与爱因斯坦一道反对量子力学主流学派提出的哥本哈根诠释。

所谓哥本哈根诠释中最重要的思想就是,量子系统的量子态,可以用波函数来描述,也就是微观世界物质存在形式是波粒二象性,以波和粒子的叠加混沌状态存在,处于不确定性状态,只有观测,叠加态才会坍缩为本征态,也就是粒子态。

爱因斯坦和薛定谔等一些物理学家拒绝接受这种理论,认为量子力学的不确定性原理只不过是一种唯象理论,并非事物的真相,在其内部一定含有一个隐变量,也就是还有内在机制没有找到,只要找到这种内在规律,量子世界也是可以认识的。爱因斯坦最著名的论断:“上帝不掷骰子”,说的就是这回事。

薛定谔尝试用一个思想实验来说明量子理论不确定性原理的荒谬,但他设计的这个“猫”思想实验,是把微观世界不确定性原理变成了宏观世界不确定性原理,按照经典力学和生活常识来看,这样一只既死又活的猫看起来当然是违背逻辑的。但问题是微观量子世界的粒子表现,在实验中就是与宏观世界完全不一样,因此这个实验并没有推翻哥本哈根诠释,反而引起了人们对量子世界的思考,并推动了量子理论的完善。

薛定谔的猫与平行宇宙。

薛定谔的“猫态思想实验”不但没有驳倒哥本哈根诠释,还引申出了平行宇宙理论。这是因为在量子力学里,随机性和偶然性成为常态,世界是由不确定、随机事件决定,这样就有了猫既死又活的状态。但猫是不可能既死又活的,只能把世界将分为两个,一个是活着的猫世界,一个是死了的猫世界。只有这样,这只猫才不必再为死活问题困扰,也就不存在死活叠加的问题了。

这个理论认为,宇宙诞生以来,宇宙每时每刻都在为解决这两张状态而分裂,现在宇宙已经分裂了无数次了,而且分裂速度还依然在以指数级增加,并趋于无穷,现在我们所处的宇宙只不过是其中之一而已。但人类只能在自己的宇宙中生活,因此所谓平行宇宙永远也无法证实,只能是一种假设。

由此可见,量子力学理论的确很奇特,完全颠覆了事物具有确定性的经典理论和常识,爱因斯坦关于“上帝不会掷骰子”,已经受到了颠覆性挑战,因为量子力学不确定性原理让人们永远也无法知道一个粒子的准确状态,更不知道它未来的状态,未来充满了随机与偶然,这似乎是说,我们的世界正是“上帝在掷骰子”!

量子力学的飞速发展已经给人类文明带来很多好处和质的飞跃,但还有很多深层次机制有待科学家们去发掘和认识。量子力学虽然看似很玄乎,但如果真的把它引向神鬼玄说,或利用它来搞一些阴谋论和神鬼玄说,就会走向歧途,给人类文明进程带来阻碍甚至灾难。科学的问题一定要用科学精神和科学方法解决,这才是正确的态度。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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薛定谔的猫其实阐述的逻辑是,现实的物质世界是不确定的可能性的集结。猫是死是活其实并不重要,重要的是我们的意识行为排除了其它不同的可能性。也就是说,决定物质世界的是我们的意识行为。千变万化的世界其实是我们意识的反射,假定我们的眼球有太阳系那么大,可以看见数百万光年的世界,则地球只是一个点,而上面的人们我们根本看不见。假定我们的眼球很小只有一个细胞大能看见几微米的世界,则我们也看不见人只是看见无数个分子原子构建的世界。因此,世界是我们的意识反射,只是我们恰好在这个范围内才能看见这样的世界。

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是这样的。

起初,薛定谔设计一个思想实验,来反对最初量子力学刚刚诞生时的不完备,这个思想实验是这样子的:(只能在脑子里想象的实验是思想实验)

将一只猫放在一个密闭的不透明的箱子里面,箱子里面放置一个毒气瓶,毒气的是否释放决定着猫的生命,放射性原子的是否衰变决定着毒气的是否释放。

假设放射性原子有一半的几率会衰变:

放射性原子衰变了,被粒子计数器检测到,于是触发锤子开关,锤子掉落,把毒气瓶打破,毒气泄露,造成猫——死亡。

如果放射性原子没有衰变,那么猫就可以活下来了。

这个思想实验就说了,如果我们没有去打开箱子看,我们是不知道猫是死还是活,那么猫就是既死又活的叠加态,当人们打开箱子观测结果时,这种叠加态将瞬间坍缩为其中一种结果,即不是死的就是活的。

这种既死又活的状态违背着正常的逻辑,所以,用它来反对当时的量子力学。

当然了,这个思想实验并不能去真正的反对量子力学,因为量子力学是描述亚原子粒子及以下粒子的物理现象的,这个猫,它是宏观物体,所以,看起来,这个思想实验就有些耍无赖了。

和平行宇宙有什么关系呢?

这是后来人对于这个思想实验的解释:就是说,在没有观测之前,两个世界的猫“捆绑”在了一起,当人们决定进行观测时,两个处在捆绑中的世界瞬间独立开来,互不影响。

一个世界中,这个猫死了,在另一个世界中,这个猫是活的。也就是说,这个人由于他的主动观测,不小心的又创造出一个世界。

是不是感觉到非常的不可思议呢?

是的,我也是!

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有一部高分电影《彗星来的那一夜》
就是根据这个概念构思的,影片很好看,也很烧脑,对这个概念感兴趣的朋友可以看看。

影片看第一遍懵逼,第二遍懵懂,第三遍才恍然大悟,因为整个影片采取了各种倒叙,插叙,还有各种无情节提示的细节,需要观众自己去发现。

一群朋友在一起聚会,当晚有个彗星接近地球,发生了莫名其妙的影响,各种匪夷所思的事,这群人所在的房子衍射出了无数个复制品,有无数个这群人,主角们离开了自己的房子,后来再也回不去了,他们开始发生争吵争执,女主很不喜欢这个氛围,最后找了一座最和谐的房子准备安定下来,可发现这里还有一个自己,最后女主杀死了自己,鸠占鹊巢。

哎呀赶紧自己去看看吧,好看到不行,佩服编剧的想象力。

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薛定谔的猫原本是量子力学的一个破绽,但现在被一些小编用来神秘化量子力学。首先要理解:猫生和死的叠加状态是荒缪的,不符逻辑的。而从量子力学推导出这个荒缪的结果,说明量子力学的理论不正确。这是薛定谔提出这个实验的本意。其实到现在,薛定谔的猫还是困扰着量子力学的理论,为了解决这个困扰,甚至提出平行世界的理论。

而小编呢,完全反过来用,只说可以从量子理论证明有猫生死叠加的状态,完全不提猫生死叠加证明量子理论的错误,因为前者更吸引眼球。

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这个网上有很多文章了,这个思想实验主要是为了批驳有些人提出的人的意识影响量子运动的观点,你不观察量子就是波的形式弥散开到处都是,你一观察量子就汇聚成一个实在的点,衰变也是,你不观察衰变是已经发生和未发生衰变的叠加状态,你一观察会导致从叠加状态确定一个状态,把喵放在一个盒子里,盒子里有个机关,一个不稳定原子核会触发机关释放毒气杀死盒子里的喵,常理来说你打开盒子,喵要么死了要么没死是确定的事实不因人的观察而改变,但在某些人的量子理论下,喵处在又死又活的叠加态,你一观察才确定下一个状态。

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反正瞅完这个猫让我得出的结论就是:

你以为你老婆肚里有娃男女就定下了,错了,你不去确认他性别的时候其实他即是男又是女,不是男不是女,他同时以两种状态50%概率存在,什么B超C超能看男女都是骗人的,就因为你看了所以就变成女的或者男的,如果大家都不去看观察他性别,他就能同时以俩种性别存在,就是因为你们去观察了破坏了这种共存状态。

那么什么是平行世界,其实这个是告诉你们繁衍这种事情非常神圣,可以创造一个世界,没事大家都多去做做ooxx的运动。为啥?既然你的娃又是女又是男,那冒出来的是女的,男的去哪里了,恭喜你在确认他性别那一刻平行世界被你创造了,男娃在另一个世界里,所以重男轻女的同志们万一生女不要太悲观了,薛定谔的猫已经告诉你们平行世界那头,你们成功生男娃了。