薛定谔的猫是什么意思
在宏观世界,根据我们的日常生活经验,一个物体在一个确定的时间,一定处于一个确定的位置。例如在白天的某一刻,你是在公司里工作,在晚上的某个时间,你是在家里休息,宏观世界的物质状态是确定的。
而在微观世界里,情况却有所不同。例如一个氢原子外部有一个电子,按照经典物理的理解,电子会围着原子核做轨道运动,就像行星围绕着太阳一样,然而事实却是电子的轨迹和方向并不确定,我们甚至不知道电子在原子核外的确切位置。
电子在在核外的位置通常用电子云来表示,我们描述电子的位置时,只能够说电子某一刻在某一位置的几率是多大,不能确切的说电子在某一位置,电子有几率在所有的位置出现,只是出现在不同位置的几率大小不同罢了。因此,在某一确定的时刻,我们可以说电子同时出现在所有的位置,如果每一个位置对应一个状态,那么电子同时处在不同位置组合状态, 叫做‘叠加态’,这是微观世界的奇妙特点。
哥本哈根学派认为一个量子系统,在被外界观测或干扰之后,会由叠加态坍缩为某一种可能的确定状态,如果不bei7干扰,系统会一直处于叠加状态。薛定谔为了反驳这一观点,提出了薛定谔的猫这个思想实验。
在实验中,一个密闭的箱子里有一粒放射性粒子,粒子的衰变与否是随机的,根据哥本哈根学派的解释,在不被观测的情况下,粒子是处于即衰变又没有衰变的叠加态的。在箱子里放入一只猫和一件装置,用粒子作为开关,通过这件特殊的装置来控制毒气的释放,如果粒子衰变了,会触发开关,释放毒气,杀死箱子里的猫,如果粒子没有衰变,则不会触发开关,不会释放毒气,猫也不会被杀死。在箱子密闭,没有被外界观测和干扰的情况下,粒子是处于叠加态的,既衰变又没有衰变,因此,开关既被触发又没有被触发,毒气既释放有没有被释放,而猫,就处于既死了又活着的状态。
薛定谔通过这个巧妙的设计,强行把微观世界与宏观世界联系到了一块,从而得出了一个看起来十分荒谬的结果。出于实用主义考虑,长久以来,物理学家们还是采用了哥本哈根学派的理论。哥本哈根学派认为,在打开箱子的一瞬间,猫的叠加态坍缩,变为确定态,猫要么死了,要么活着,二者是随机的。然而这种解释存在一个很大的问题:没有一个公式可以描述这种坍缩,它违反了薛定谔方程。
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