“薛定谔的猫”到底是什么?

一只漂亮的花狸


再飞科学界,薛定谔的猫是比量子力学名声还大的存在,那么这个薛定谔的猫到底是什么哪?接下来我们看一下:

爱因斯坦把量子力学的不确定性原理戏称为“上帝掷骰子”,他对哥本哈根排对于量子力学的解释是排斥的,爱因斯坦认为我们这个宇宙是确定性的,给足够条件是完全可以描述的,所以私下一直在想各种办法去反驳这个量子力学不确定性原理,也就是既A又B原理。

薛定谔作为爱因斯坦的老朋友,私下交流时受爱因斯坦的启发,就提出了这个“名垂千古”的思想实验。其实这个实验最初是旨在嘲讽量子力学的。

这个思想实验大体上是这样的意思,在一个密闭的空间内放一只猫和一些铀。铀在一个小时内衰变和没有衰变的概率相同,当衰变开始就会用锤子砸碎瓶子放出毒药,一定时间后可以说猫即是死的又是活的。我们都知道这是不可能的,猫怎么可能是即死又活的状态,谁知道用来批判和讽刺量子力学的实验,随着时间却成了量子力学的“代言”。

简单来说薛定谔的猫就是一个思想实验,旨在讽刺批判量子力学,最终却成为量子力学的宣传大使。


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科学黑洞


薛定谔的猫是著名物理学家薛定谔提出的一个思想实验,要解决的是量子理论中的问题,量子的变化是有规律可循的,但又不能精确计算。

打开箱子之前,猫可能是死的也可能是活的,但是我们知道在某时间段内它将会死去,该实验阐述的是量子论中的一种状态,猫的生或死都是打开盒子之后的我们所得到的一种状态,而薛定谔的实验是为了要证明量子论的一个悖论,存在生与死的叠加状态,在此时此刻盒子中的猫,我们没有打开盒子以前,猫是活的也是死的,这与相对论中的生是生,死是死,不存在叠加态相矛盾,即在相对论中无解,所以提出了平行世界的说法,即在平行世界中,我们打开盒子的时刻,猫活着的是一个世界,死了的是一个世界,两个世界都存在,即可解释了猫在盒中的又生又死的状态。薛定谔的猫实验重点是猫在盒子中,即我们没有打开盒子的时候猫的状态,量子论中的相反事物叠加的状态,比如粒子的正转与反转同时存在。

随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。


震长


近些年量子力学越来越被普及,量子力学中的神兽“薛定谔的猫”被越来越多的人听到,在火爆的相亲节目以及一些娱乐节目中甚至也能听到。在一些文学作品中经常用薛定谔的猫描述陷入爱情中的人,高冷的量子力学居然和爱情联系在了一起,单身狗们该反思一下是不是自己的量子力学没学好了。


薛定谔在量子力学中的贡献是给出了薛定谔方程,这个方程在量子力学中的地位能够媲美牛顿力学中的F=dmv/dt。不过从某个角度看,薛定谔的猫比他的方程还要有名,这只猫至今仍困扰着当今物理学界。

薛定谔给出了薛定谔方程,这个方程能够很好的描述微观世界,可薛定谔没有给出这个方程的物理意义。后来,波恩等人给出了波函数的统计解释,一个粒子如果有几个可能的状态,那它就处在这几个状态的叠加中,只有在测量的时候会塌缩为某一状态,某一状态出现的概率是与模的平方成正比。波恩的解释很好的符合实验,后来波恩也因此获得了诺贝尔奖。可是薛定谔本人坚决不认同,为了反驳波恩等人,薛定谔设计了薛定谔的猫这一实验。

实验大致是这样的:一个密封的箱子里有一个放射性原子、一个粒子探测器、一只锤子、一瓶剧毒物质,另外还有一只猫。如果放射性原子发生了衰变,粒子探测器就能探测到粒子,进而发出信号使锤子击碎装有剧毒物质的瓶子。原子衰变了,瓶子就会破,猫就必死无疑;原子不衰变,猫就是活着的。

问题来了,原子衰变不衰变是由波函数描述的,原子的衰变与否会控制着猫的死活。在箱子外面的物理学家看这只猫,根据态叠加,猫就只能存在两种可能的状态:活态和死态,猫处在了活态和死态的叠加中。一只又活又死的猫,一只百分之多少处在活态百分之多少处在死态的猫,这到底是个什么怪物?有人说你打开箱子不就知道了吗?打开箱子就相当于测量了,按照波函数的解释,测量到的不会是又活又死的猫,只能是其本征态——要么活要么死。

一些文学作品及文艺节目中正是看中了又是这个态又是那个态,所以借用“薛定谔的猫”描述一些处在感情期的男女的错综复杂心态。


刁博


“薛定谔的猫”这个说法随着近年来量子理论的火热成为很多人谈论的话题,那么到底什么是“薛定谔的猫”呢,为什么不是“薛定谔的狗”或者说“爱因斯坦的猫”呢?因为薛定谔曾坦言他的猫论来自于爱因斯坦。

薛定谔本人坦承他的科学工作,常常并非是独创性的,但他总能敏锐地抓住一些人的创新性观念,加以系统的构建和发挥,从而构成第一流的理论:波动力学来自德布罗意,《生命是什么》来自玻尔和德尔布吕克,而“薛定谔的猫”则来自爱因斯坦。

作为奥地利物理学家,量子力学奠基人之一,由他所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。 提出薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。

用大白话说就是猫被装在了盒子里,当然你也可以说是装在箱子里,如果你不打开箱子,你并不知道里面的猫是死是活。如果想确定猫到底是死是活,那你只有打开箱子一探究竟。也就是说箱子里的猫存在着两种状态,死或者活。

在你打开箱子的一瞬间,如果你发现猫还活着,那这种死的状态就消失了,反之亦然。

当然,我这里的解释过于简化,欲了解更多的信息还是有必要多参考参考其他物理学大牛的科普文。

百度百科中给出了一些信息,现摘录如下:

实验是这样的:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。之后,有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。

根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定。这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解,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。
所以啊,to be or not to be, that is a question。

WANG论科普


“‘薛定谔的猫’是个量子力学领域的悖论,1935年奥地利物理学家薛定谔提出的。说把一只猫放进一个小箱子里,箱子里有个装置可以放出毒气把猫毒死。而这个小装置是用一个会衰变的放射性原子核控制的,在未来的一个半衰期内,它要是衰变,就释放毒气毒死猫,要是不衰变,就不会释放毒气,那么猫当然活着。在量子力学领域,我们没法确定一个原子核会不会衰变,只能说它衰变的可能性是50%,这是一个概率。在量子力学领域,没有什么状态是确定的,那个原子核其实有两种状态,衰变的,和不衰变的,这两种状态以波函数的方式叠加。”诺诺说,“这就是所谓的波粒二象性,在微观世界里,物质也是一种波。,总之,按照量子力学的理论,箱子里的猫也存在两种状态,死的和活的,以波函数的方式叠加起来。”诺诺说,“除非有个观察者打开箱子看了一眼,那一刻波函数坍塌,猫要么活着,要么死了。”


上杉若梨白


薛定谔的猫是薛定谔提出的一个思维实验。

在密封的房间中放了一只猫,里面还有一个装置,装置中放了一些随时衰变(50%几率)的放射性物质,物质衰变会联动一个锤子,打破一个毒气瓶,毒死房间里的猫。



房间里的猫处于什么状态?

薛定谔认为在打开房间前,那只猫处于既生又死的叠加状态。只有打开了房间,那只猫才会表现为具体的状态。

薛定谔的猫强调了观察者效应。只有在有观察者观察的时候,事物才会是一个固定状态。

就好像你在只有自己一个人的街道中行走,在你没回头的情况下,你的背后说不定一片虚无,或者五彩斑斓,当你一回头,街道被加载完成了,成了一个实物。


说明手册


要想了解“薛定谔的猫”,首先要了解量子世界与我们宏观世界完全不同的诡异现象。在微观世界里,微观粒子的状态都是不确定的,不不像我们在现实世界观察的那样,一辆车就是一辆车,我们可以确定它的速度和位置等参数!

但在微观世界,粒子的状态是不确定的,一切都只能用概率描述,也就是说处于几个状态的叠加态,而一旦我们观察粒子到底处于什么状态,叠加态立刻成为“本征态”,呈现出其中一种真实的状态!

明白了这点,再来看看“薛定谔的猫”到底是什么。简单说,“薛定谔的猫”是一个描述量子世界诡异现象的思想实验!

实验是这样的,在一个箱子里放一只猫,装有毒气的瓶子,一个放射性粒子,粒子的衰变与否可以控制毒气瓶的开关!

理论上,放射性粒子发生衰变的几率是50%,这就意味着有一半的几率发生衰变或者不衰变,也就是说猫的状态是活与死的叠加态,不是死的或者活的!

你可能会说:“有这么麻烦吗?直接看看不就知道了?”但诡异的地方就在这里,一旦你去观看,猫就从死与活的叠加态坍缩为死或者活的本征态!

用我们现实生活举个更形象的例子,你看远处的大楼在那里,等于你实施了观测行为,于是大楼从多种存在状态的叠加态坍缩为本征态,大楼就在你看到的地方。如果你没有观察大楼,大楼可能处于任何地方!


宇宙探索


看了这么多回答,基本都是强调猫的生或死是打开盒子观察,很容易误导同学们啊!(〜 ̄▽ ̄)〜

需要强调的是决定猫生或死的是盒子里的放射源衰变概率(微观世界的不确定性),而不是打开盒子的观察行为。

薛定谔的猫是物理学家薛定谔提出的思想实验,本意是想讽刺量子不确定性的观点的,但是后来被证实了量子的不确定性,此实验因很好地在微观和宏观世界之间巧妙的联系而被重复引用,就火到了科学界外。(*^ω^*)



这只猫很调皮,也很让人生气。

其实我们生活中很多时候都面临着这样的境况:你高考分数出来之前,你不知道到底考了多少分,不知道到底能上什么学校,在收到录取通知书之前,你的大学选择是多种可能的(在你预估分数区间至少可以匹配的学校数目)。只有你收到录取通知书且你决定去读了,它才确定为唯一的答案。

那么我们生活中的常事之所以是常事,没有觉得像薛定谔的猫那样诡异,是因为决定因素并不取决于微观量子变化。


要理解这个实验,其实并不复杂,只需要把你的理解重点从常态观察转移到实验整个过程联系就可以了。(为避免重复,过程请看其他同学回答里的描述),你就会明白整个实验的关键点是初始放射原子,而不是最后的观察行为。

微观世界和宏观世界是层层包含的关系,而不是平行存在关系。

至于能把原子的叠加态延伸到猫的既生又死的叠加态,甚至推演出平行宇宙设想的,只是投机取巧的行为,找不到理论自恰就用脑洞来补,和编神话故事有啥区别?


姝子


薛定谔的猫是个思想实验,我想大家看过很多解释,应该明白。

简单的说,猫与一个危险装置在一起,无论是危险装置泄露,还是猫触碰了这个装置,都可以导致猫的死亡。

但猫与危险装置都在一个密闭的空间,人是无法观测的,那么人是无法判断猫的状态,薛定谔认为猫处于一个既死又活的状态。

当人打开密闭空间,则产生了叠加,人类就能看到结果了。

人类的观测后猫的叠加状态就是观测者效应。

薛定谔用猫的既死又活状态去解释量子的状态,从而奠定了量子力学的一些理论。

但薛定谔的猫有几个问题,我没看到谁给出解释。

首先,猫是知道自己的状态,是死是活。

其次,我们如果用一个全视角,猫的状态其实是确定的,但人不知道。

再次,人不知道猫的状态,但实际上猫的状态还是确定。

最后,这是西方哲学的一个问题,强调我的存在。

人类从地心说到日心说,到现在的认知宇宙说,我观测不观测,宇宙都在这里。

原来的人不知道宇宙,那并不是宇宙的问题,他们也不能说宇宙处于既死又活的状态,实际上也是睁着眼睛说瞎话。

宇宙或猫的状态,并不是由观测者去决断,观测者也只是反应了宇宙,并不能决定宇宙。

这就是为什么说西方哲学的一个问题,过于强调我的存在。

像这种提法有很多,笛卡尔的我思故我在,其实你思不思与你在不在没有本质必然的关系,你在的时候,也不会无时不刻在思考。

像尼采,我是太阳。如果尼采知道银河系有千亿级的恒星,太阳并不算太大。宇宙还有千亿级的星河系,我不知道尼采会有怎么的想法,按中国人的话,别吹牛B了。

过于强调我,容易自大自狂,但其实我还是什么都不是。

在人群不过几十亿分之一,对于地球开始就忽略不计,对于宏观宇宙,我根本就不存在。对于微观,我也不存在,只是一堆粒子群,还时刻与外界发生着交换。


在路上61281823


很多讲平行世界的科幻片,都会提到量子力学和薛定谔的猫。量子力学,微观粒子的不确定性。简单的说,抛一枚硬币,盖住。经典物理学的经典解释是50%向上50%向下。量子力学就不能这样解释了,在宏观世界里,在你盖住硬币的时候,正反已经确定了,跟你看没看没关系。在微观世界里,粒子不确定性是本身属性,它就是不确定的,正反面是同时存在的,是叠加态。听懂了吧,什么?不懂?

薛定谔表示,哦,我懂了。然后做了那著名的实验。一个黑箱子,一只猫和一套因放射性物质弄死猫的装置。放射性物质原子一半的概率衰变,衰变,猫死。不衰变,猫活。薛定谔说,“按照你那理论,现在这只猫应该是既死又活的叠加态了,怪不得被后人称之为神兽,呵呵。”

薛定谔的猫,是嘲讽量子力学概念的不完善!薛定谔崇拜爱因斯坦,爱因斯坦到死都不承认量子力学。


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