忽如一夜春风来千树万树梨花开是什么季节知识周刊 薛定谔的猫是死还是活?--凤凰读书

知识周刊 薛定谔的猫是死还是活?|-凤凰读书左崴崴

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亚当·哈特·戴维斯马千珊,1943年生,英国科学家、作家、电视节目主持人奇衡三,1990年代主持英国广播公司BBC的「地方英雄」和「罗马人对我们有什么贡献?」等系列节目,成为知名的科普传播人士。毕业于牛津大学莫尔顿学院化学系,于约克大学取得有机金属化学博士学位,之后曾在牛津大学出版社担任科学图书编辑。目前仍为英国的广播与电视节目协助幕前与幕后工作。2007年获英国皇家摄影学会授予荣誉会员资格。著作超过30本,包括《历史:从文明之初到今天》《时间之书》等。
今天读书君就为你选取他的作品《薛定谔的猫:改变物理学的50个实验》中的一部分,看看这位英国科学家笔下的这只神奇的猫,是死还是活呢东亚票务?
量子力学悖论
?[英] 亚当·哈特-戴维斯
量子力学悖论
1935
研究人员:
埃尔温·薛定谔
研究领域:
量子物理
结论:
两种可能性同时存在
一只猫如何能够同时既死又活?1935年,奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出了这个颇富哲学意味的问题。在此之前的15年里,诸多理论物理学家和数学家一直在完善量子力学的框架细节,哥本哈根的尼尔斯·玻尔和维尔纳·海森堡是这幢大厦的首席建筑师,他们建立的理论后来被称为量子力学的哥本哈根诠释。但薛定谔认为,哥本哈根诠释应用于宏观物体时会出现一个问题。
玻尔和海森堡曾提出过一套"量子态叠加"理论。如果某个粒子(或者某个光量子)拥有两种可能的状态或位置李锦鉴,但我们无法确认它到底处于哪种状态(或位置),那么按照量子态叠加理论,在被观测到之前,山岸秀匡它同时拥有两种状态(或位置)。一旦被观测,它会立即坍缩成一个态。所以,只有观察者才能将粒子固定在某个可能的状态下。
薛定谔不喜欢量子态叠加的主意,所以他通过思维实验提出了一个悖论。
并没有猫受到伤害……
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假如有一只猫被关在一个铁盒子里尘光旧梦,无法逃脱。除了这只猫以外,盒子里还有少许放射性物质、一台盖革计数器和一瓶致命的氰化物毒素。如果放射性物质的某个原子发生了衰变吞噬星空后传,那么盖革计数器会探测到它的衰变并激活开关,推动一把锤子敲碎瓶子释放毒素,导致猫死亡。

放射性原子的衰变完全无法预测。盒子里的放射性物质可能下一秒就会衰变,也可能一年都不会衰变。因此噬魂齿之争,既然谁也看不到盒子里的情况,那么半小时以后,谁也说不清里面的放射性元素到底有没有发生衰变错痕。根据量子态叠加理论,这些原子同时处于衰变和未衰变的状态。
观察者的重要性
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但是,这也意味着盒子里的猫既是死的,又是活的--除非有观察者打开盒子,确定最终的结果。薛定谔表示,这毫无道理,量子态叠加理论在真实世界里显得如此荒谬。他写道,这个悖论"使得我们无法接受用这种'模糊的模型'来代表现实。虽然就这套理论本身而言帕斯卡拉,它没有任何不清楚或矛盾的地方"。
有人反驳说雷霄骅,那只猫也算是观察者,它应该知道原子是否发生了衰变--如果它还活着。
尼尔斯·玻尔本人却认为观察者的出现并无必要,他觉得在观察者打开盒子之前,猫的死活早已确定。他指出,猫的死活是由盖革计数器决定的,所以事实上易白首,这个计数器充当了观察者的角色。这种解释是不是更合理呢?但阿尔伯特·爱因斯坦却并不认可。1950年,爱因斯坦给薛定谔写了一封信:
"如果一个人足够诚实,他就无法逃避对'真实'的设想……在当今的物理学家中,只有你做到了这一点。大部分人根本不明白自己正在对'真实'玩弄多么危险的把戏--他们以为真实是纯然的理论假设,与实验得出的结果完全无关。但是白吉胜,你用放射性原子+……[原理]……+盒子里的猫……以最优雅的方式驳斥了他们的诠释忽如一夜春风来千树万树梨花开是什么季节。谁也不会真正质疑这一点:猫的存在或不存在与观察行为全然无关。"

多世界
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后来,量子力学模型引入了新的想法。1957年,休·艾弗雷特提出了"多世界诠释",根据这套理论吴仁宝葬礼,两种可能性都是真的,确切地说,无论过去还是未来,所有可能性全都真实存在。艾弗雷特认为,存在很多很多个宇宙,每一种可能性都曾真实地发生过,只是它们各自存在于不同的宇宙中。按照多世界诠释幻之国度,薛定谔的盒子打开的一刹那,观察者和猫就各自分裂成了两个诡案组陵光。在其中一个宇宙里,观察者看到猫还活着,而在另一个宇宙里,它已经死了--但这两位观察者永远无法见面,也不能交流。
薛定谔的猫成了举世皆知的明星龚晓思 ,关于它的争论从来就不曾停歇--它是量子力学领域里知名度最高的动物。
——本文选自《薛定谔的猫 : 改变物理学的50个实验》[英] 亚当·哈特-戴维斯 / 阳曦 / 北京联合出版公司 / 2017

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