- 寸头二姐
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一只猫被封在一个密室里,密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。
如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。
如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,上午,还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。
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,猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它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,才能确切地知道猫是死是活。
此时,猫构成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,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的叠加态,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
扩展资料
量子力学告诉我们:除非进行观测,否则一切都不是确定的,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由波尔及其同事创立的理论结果。
爱因斯坦认为,量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述,这是一种唯象理论,它本身不是终极真理。他说过一句名言:“‘上帝"不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说,认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。
薛定谔想要借此阐述的物理问题:宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来,旨在否定宏观世界存在量子叠加态。
然而随着量子力学的发展,科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态。此前,科学家最多使4个离子或5个光子达到“薛定谔猫”态。如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间,已成为实验物理学的一大挑战。
参考资料来源:百度百科-薛定谔的猫
- CPS小天才
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薛定谔的猫,其实是奥地利著名物理学家薛定谔为了反驳哥本哈根学派,对量子力学所做出的“哥本哈根解释”,而提出的一个思想实验。
由于存在“不确定原理”,很多时候我们是无法同时得到量子的位置以及动量的,也可以说是粒子性和波动性。但按照他们的哥本哈根解释来看,量子世界的物质,可能是一种波,也可能是一种粒子,究竟是哪一种还是得观察。这种解释,也就是在说,物理世界不是不确定的,只是无法精准测量而已,这和经典的物理学,认为物理世界是可测量的,可观的,完全背道而驰。
于是,薛定谔为了证明其理论是不对的,提出了“薛定谔的猫”这一实验。这一实验,用到的材料是一颗24小时半衰期的放射性原子、装在密闭瓶子里的有毒气体、一只健康的活猫、不透明密闭的箱子以及探测装置。实验内容,则是把猫放到盒子里,并将装有毒气的容器以及放射性原子也装进去,再利用之前准备好的仪器,探测设备,进行探测,观察放射性原子会不会衰变,如果发生衰变,装有毒气的容器也就会被打开,猫咪也会中毒而亡。
之所以是24小时半衰期,就是因为会在24小时之内发生衰变现象,出现放射性射线。不过,发生衰变的时间具体在什么时候是个未知数,没有办法预测,有可能是刚刚开始试验的时候,也有可能是在实验结束的时候。所以,在这个阶段内,是无法得知猫咪的死活的,但按照哥本哈根的意思就是,这只猫有可能既是活的,也是死的,这显然是不符合常理的。只能是有可能是活着,也有可能是死了……
- gitcloud
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薛定谔的猫是薛定谔提出的关于量子力学的一大著名思想实验,因为提出的假想主体是猫,提出人是薛定谔,所以这个特别的思想实验称为“薛定谔的猫”,与芝诺的龟,拉普拉斯兽,麦克斯韦妖合称为物理届四大神兽。
薛定谔的猫这一思想是这样的,假如把一只猫装进一只密闭容器里,容器里同时有用电子开关控制的一个小锤子,小锤子下面是一个装着剧毒氰化物的玻璃瓶,电子开关由镭控制,镭的衰变具有不确定性,所以一旦衰变,就会触发电子开关,小锤子会打碎玻璃瓶,释放出氰化物,杀死猫。也同样是因为镭的衰变并不是百分之百的,所以还有可能镭不会衰变,小锤子一直不动,猫会存活。
可是在密闭容器打开之前,谁也不知道猫是活着的还是死了,只有打开容器后才能知道,但是研究的就是密闭容器打开之前猫的状态,是存活还是死亡?
这个实验是把微观物质雷的原子核衰变,和宏观物质猫相互联系在一起,根据量子理论的说法,这个世界的微观世界是由波和粒子两种形式组成,两种形式是可以互相转换的,通常是以粒子和波的混合状态存在,但是一旦进行观测,就都会变成粒子。
因为微观物质具有这样的不确定性,将他和宏观物质联系在一起,就有了薛定谔的猫这样在密闭容器里,还未观测时,是即死又生的状态。可是猫怎么可能既活着又死了呢?这违背常理,所以薛定谔的猫成了悖论,同时衍生了很多很有趣的说法。
比如现在很经典的一种小说设定,平行世界论,放在薛定谔的猫身上就是在密闭容器里,活着的猫和死去的猫是共同存在的,是混沌态的,身处不同的世界,在打开容器前,谁也不知道究竟身处哪个平行世界。可是我们一但打开容器,两个世界会分开,一个呈现在我们眼前,另一个则不受干扰在另一个世纪继续发展。还有很多吃瓜群众会戏称,我看到你的时候,你在这里,我没看你的时候,你就可能是不存在的,并借此逃避现实。
- ardim
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薛定谔的猫是提出的一个思想实验,是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。
镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。
这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。
意义:
量子力学作为20世纪最有突破的科学成就之一,也是最具争议的科学之一。“薛定谔的猫”很好的阐述了这一现状。人们不能接受量子力学是因为它的不确定性。对于传统的物理学来说,只要找到了事物之间相关的联系,就能在每时每刻确定,事物之间相关的物理数据,
物体运行距离等于物体的速度乘以物体运行的时间,只要知道物体的速度,你每时每刻都能计算出物体运行了多远,然而海森堡提出的量子不确定性原理使得你无法预知一个微观粒子未来的状态。
- 再也不做站长了
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这个问题有点专业哈,三言两语不好解释清楚,只好复制粘贴了:
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。
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。
按常规理解,黑匣子里的薛定谔猫要么是死的,要么是活,只能是这两种状态中的一种,与你是否去打开黑匣子观看无关。然而,量子论却说这猫在黑匣子里是既死又活的,它是活态与死态的叠加态,那么猫到底是死的还是活的呢?量子论说要到你打开匣子进行观测那一刻才决定猫的命运,注意是“决定”,而不是“发现”。也就是说,作为一个观察者,由于你的观察行为,影响了被观测的客体,这与经典物理是相冲突的,仔细一想,的确如此,在宏观层面,观测行为对客体的干扰可以忽略不计,你说一把尺子去量一下桌子会导致桌子的状态发生变化吗?然而,在微观世界,粒子尺度非常小,运动速度非常快,你怎样去测量它?你要测量它必须与它发生作用,那么也就改变了它的状态,所以海森堡提出了著名的测不准原理,动量与位置是一对矛盾,无法同是精确测量,一个测量的越准确,另一个就越不准确,时间与能量也是一样。概率描述、统计解释成了量子论的基本特征。然而,爱因斯坦始终不接受这种观点,他认为这是不完备的,只是一种暂时方案,在统计背后必定隐藏着更深层的理论可以精确的描述世界,他与玻尔彼此争论一辈,双方直到死,谁也没有说服对方接受自己的基本观点,不过,目前许多实验结果都支持玻尔的观点,不知道随着物理学不断发展下去,以后会不会印证爱因斯坦是正确的呢?
- 血莲丿红尘
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“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
这个理论实验的内容是,把一只猫放进一个封闭的不透明盒子,在这个封闭的盒子里,薛定谔放进了一个放射性原子,一个可以检测原子衰变的装置,和一个毒气释放装置。
这个原子在一个小时内有几率发生衰变,如果发生衰变就会被检测装置所检测到,进而激活毒气释放装置,施放毒气杀死猫。
“薛定谔的猫”这个实验的目的,是要反驳哥本哈根学派,关于量子系统的叠加态会因由和外部世界的相互作用,或被外部世界测量时而变成一种固定态的理论,参照实验来说,即猫是在被外部世界所观察之后,它的生死才处于一种固定态。
但按照客观来说,这个猫,不管你外部观察与否,它的生死早就固定了。这就反驳了哥本哈根学派对量子系统的叠加态的理论,到达了实验目的。
扩展资料:
薛定谔的猫在生活中可以比喻事情的确定性和不确定性,即事情的两面性和未知结果的叠加性。例如我要去做某件事,可能成功也可能失败,在没有确定结果前,是既成功又失败的状态。就像薛定谔的猫一样。只要是涉及到不确定的事情,其实都是可以用薛定谔的猫来比喻的。
有例如喜欢一个女孩,她跟你很暧昧,这时候我们称她为“薛定谔的妹子”。薛定谔的妹子有几个未知状态,即女朋友,好朋友,同学和陌生人。现在她处于这几个状态的叠加态,在测量之前你并不知道她是哪个。只有通过表白之后才能知道结果,因为表白之后妹子就不是叠加态了,而是4个状态中唯一的一个状态。
参考资料来源:百度百科—薛定谔的猫
- CarieVinne
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简单的说,就是薛定谔为了表示他那个时代量子理论中“波函数塌缩”理论的不完善设计的一个思想实验。
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。
根据量子力学,未进行观察时,量子系统处于已衰变和未衰变的叠加态,该状态可以用一个波函数来描述,而波函数可由薛定谔方程解出。
当观察发生时,系统不再处于叠加态而成为两者之一的一种状态,即所谓的“波函数坍缩”。
波函数坍缩:指的是某些量子力学体系与外界发生某些作用后波函数发生突变,变为其中一个本征态或有限个具有相同本征值的本征态的线性组合的现象。
薛定谔通过宏观的猫的死活的叠加态反映量子系统的叠加态,通过宏观的打开盒子观察反映造成量子系统坍缩的微观的观测。
薛定谔的本意是:如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话,量子力学本身是不完备的。
也就是说量子力学上的“波函数坍缩”理论还需要补完。
比较一般的解释是:在盒子打开前,波函数已经坍缩,猫已经是死或者活的确定态之一。并不是打开盒子观察这个行为引起的波函数坍缩。
这个即是客观塌缩论
根据客观坍缩理论,叠加态在某些客观的物理阈值(时间、质量、温度、不可逆性等)达到的时候会自发地被破坏。因此,猫会在盒子被打开以前早就处在一个确切的状态。这可以被不严谨地说成“猫观察它自己”或“环境观察猫”。
客观坍缩理论要求对标准量子力学做一些修改以允许叠加态的破坏在时间演化过程中被允许。
以上都是薛定谔那个时代的老生常谈了。
其实,波函数坍塌的真实性并没有被完全地确定;科学家一直在争论,波函数坍缩是这个世界的自然现象之一,还是仅是属于某个现象的一部份,比如量子退相干的附属现象。近年来,量子退相干已取代波函数坍塌为更受量子物理学家欢迎的理论。
- 可可科科
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简而言之,就是平行空间的理论
起源如同一楼所说
你无法知道这只猫是活的还是死的
所以在某个平行空间中,猫是活着的。而在另一个平行空间中,猫是死的
薛定谔的猫是平行空间的代名词。
- kikcik
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薛定谔的猫(Schr_dinger"sCat)是关于量子理论的一个思想实验。
尽管量子论的诞生已经过了一个世纪,其辉煌鼎盛与繁荣也过了半个世纪。量子理论曾经引起的困惑直到21世纪仍困惑着人们。正如玻尔的名言:“谁要是第一次听到量子理论时没有发火,那他一定没听懂。”薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。薛定谔尝试着用一个思想实验来检验量子理论隐含的不确定之处。
设想在一个封闭的匣子里,有一只活猫及一瓶毒药。当衰变发生时,药瓶被打破,猫将被毒死。按照常识,猫可能死了也可能还活着。毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,锤子落下,砸碎毒药瓶,释放出里面的氰化物气体,猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件,物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。如果一种放射性元素的半衰期是一天,则过一天,该元素就少了一半,再过一天,就少了剩下的一半。物理学家却无法知道,它在什么时候衰变,是上午还是下午。当然,物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。如果人们不揭开密室的盖子,根据日常生活中的经验,可以认定猫或者死,或者活。这是它的两种本征态。如果用薛定谔方程来描述薛定谔猫,则只能说,它处于一种活与不活的叠加态。人们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成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,人们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的状态,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。
- 小菜G的建站之路
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多世界诠释只是两种基本诠释之一, 这个实验的本身目的是探讨是否微观和宏观同属量子力学, 探讨的焦点集中在了测量这一过程 薛定谔不满意波尔的看法. 波尔认为, 在实验中, 有两个系统, 一个是微观系统, 满足量子力学, 一个是宏观系统, 比如测量的仪器, 符合经典力学. 薛定谔认为任何事物都是微观粒子构成的, 都满足量子力学.
于是他设计了这个实验, 一个原子在一小时内有一半的几率衰变. 如果原子衰变会触发毒气, 让猫死亡. 由于原子处于衰变和不衰变的叠加态, 箱子里猫的生死也因为原子变成了半死半活的叠加态. 除非你打开箱子去看它, 才能确定它的生死.这个实验把微观的叠加态带给了宏观的猫.
微观粒子有着不确定性. 你只能知道几率除非你测量他, 让几率坍塌到一个点上, 这是你才能确定的说他有一个定值. 好比如一个微观粒子的位置, 你只能说在哪里他出现的几率最大,而不能准确的预测它在哪一个点上, 直到你观测它(比如有些电脑着色的电子云的明暗就是电子出现概率的大小) . 宏观上位置的确定是因为普朗克常数非常的小, 以至于我们位置的不确定性几乎感觉不到, 但不要奇怪有人说你有几亿分之一的概率在一米之外, 因为 你的波函数给了你在其他地方出现的极小的可能. 根据哥本哈根学派的讲法, 你在这里是因为我们看到你在这里, 你从在所有地方出现的几率中跃迁到了现在的位置, 但是如果我们不看(测量)你, 那你有可能在任何位置.
薛定谔的猫在宏观上有悖于生活常识, 猫要么死了,要么还活着, 不因为观察者看或者不看而决定它的生死, 这引起了爱因斯坦的质疑"难道我不看月亮, 月亮就不在那里吗?" , 但在不同物理和哲学观点的论战下, 实际上推动了量子力学的进步.
- 阿里阿涅德
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微观世界中物质的运动并不能用牛顿力学去描述。德布罗意给出物质波的概念后,德拜对薛定谔说“既然是波,怎能没有波动方程?”没想到薛定谔几个月后真的给出了一个波动方程,这就是大名鼎鼎的薛定谔方程。这个方程能够很好的描述微观世界中粒子的运动,其在量子力学中的地位足以和牛顿第二定律在经典力学中的地位相媲美。薛定谔也因这个方程拿到了诺贝尔物理学奖。
薛定谔方程不是推导出来的,更像是拼凑出来的。尽管薛定谔方程非常优美地解决了微观粒子的运动,这方程的背后还有基本的问题困扰着物理学界。
薛定谔给出了方程,但是他本人也不知道这个方程的意义是什么。后来波恩给出了统计解释,认为波函数模的平方代表空间某个位置找到粒子的几率。波恩的解释和实验非常吻合,波恩也因此拿到了诺贝尔物理学奖。
不过也有一些物理学家对波恩的解释不满,爱因斯坦的那句“我不相信上帝在掷骰子”就是对几率解释的不满。薛定谔本人也不满波恩的解释,为了反驳波恩,薛定谔设计了一个至今仍困扰物理学界的“薛定谔的猫”的理想实验。
- Mugen-Hive
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下面用文科思维解释下薛定谔的猫,比如你在向女神表白前,她对你的感情就处于喜欢与不喜欢两个叠加的状态,或叫“薛定谔猫态”。表白之后,这个状态就坍缩成我也喜欢你和你是个好人两种状态中的一种。再延伸一下,此刻你至少会存在于三个平行宇宙,在一个宇宙中是永不表白的暗恋汪;另外两个宇宙出现在你表白之后:一个是虐狗秀,一个是云备胎。