薛定谔的猫的真正意义是什么?

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全集共包含4个子集:

(1)生

(2)死

(3)既生又死

(4)不生不死

(Ps:你能整出个永远不存在、无法验证的“既生又死”态。就不要怪我心狠手辣,仿制出个“不生不死”态来构成全概率事件)

4者必居其一,(3)只是其中一种,无法取代其它3种可能性的存在。

薛猫思想实验,犯了以子集代替全集的逻辑错误!

事实上,(3)、(4)并不存在,也永远无法验证,爱因斯坦也说过“上帝从不掷骰子”。宇宙中存在客观规律,科学的意义就在于发现、研究、掌握、运用规律。借用一句话“世界是确定的,只是人类尚未掌握这种确定性”!


白马非马1001


相信很多人对薛定谔的猫的理论了解都是来自《生活大爆炸》这部美剧。在这部剧里,Penny就自己是否要和莱纳德交往这个问题咨询了谢耳朵,谢耳朵在回答她的问题时引用了这个理论。但是penny显然一脸困惑。

这个理论是一个理想状态下有关量子理论的实验。科学家薛定谔把一只猫放进一个不透明而且密闭的盒子里,盒子里有一个盛有毒气的玻璃瓶和一个放射性原子核构成的理想装置。一个小时之内,这个原子核有50%的可能会发生核衰变,一旦衰变,这个毒气瓶就会被打开导致猫死亡。但是你如果不打开盒子,你就不知道猫是活着还是死了。所以在打开盒子之前,这个猫既有可能是死的也有可能是活得。

我想谢耳朵引用这个理论,应该是想告诉penny,如果不去尝试和莱纳德在一起,就不会知道他们两适不适合在一起。

但是这个理论的真正意义是什么?要从薛定谔以及量子力学说起。

薛定谔(E.Schrodinger ,1887—1961)是奥地利著名的物理学家,也是量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,薛定谔的猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬。这些年来许多物理学家绞尽脑汁,试图解开这个佯谬。直到最近经过一系列精巧的实验,这个问题才逐渐有了眉目。2000年7月,《自然》报道了最新的实验结果。

量子力学是有关电子、原子等微观粒子的理论,它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观世界很不一样。原子的大小是10的-15次方米,原子核的大小是10的负18次方米。我们平常所能看到的一切,哪怕是最小(最短)的任何东西里面都有不是成千上万。而是数以亿亿计的原子或分子.

薛定谔的猫,则是描述量子力学“叠加态”的一个假设。

叠加态,指的是一颗粒子在同一时间可能处在两种不同的状态里。在宏观世界里,这是不可能的。比如一个人不可能既在家中又在屋外。但是在量子世界里,一个电子,可能处于这个电子云的任何位置。就好比,一个人在家中何处是不确定的。你看他一眼,他可能在任何地方——客厅、厨房、餐厅、卧室或书房都有可能;在你看他之前,就无处不在。

这个规律明显是难理解的,有的科学家甚至拒绝承认某些规律的真实性,比如著名的科学家爱因斯坦。所以薛定谔的这个虚拟实验,更像是一个“同时处于生和死两种状态的猫”的比喻,来解释这种(两种不同性质同时存在的)叠加状态。是一种现象的描述,而不是什么理论或者原理。

这个理论听起来有点像中国“方生方死”的诡辩论。但是这是宏观上的表达。量子力学是关于微观世界的物理,它的准则可能与我们所熟知的物理完全不同。

需要注意的是,在这个实验中,盒子关着的时候,我可以看作还没有对它进行观测。打开盒子的这个动作,从宏观上说可能只是“看一眼”的动作,不会发生什么变化,在微观里就是对它进行测量,相当于,从外界介入了它的状态,他的状态被改变了。

从这个理论可以看出:一切事物的状态都不是确定的,除非进行观测。也就是谢耳朵对penny说道这个理论的初衷。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。


镁客网


薛定谔提出的猫的理想实验并不是要证明什么,而是表达对波恩统计解释的不满。

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。

实验大体是这样的,把一只猫装进一个封闭不透光的箱子里,箱子里还有一个放射性原子,一个粒子探测装置,一瓶剧毒物质,一把锤子。如果放射性物质发生衰变,粒子探测器就能接收到衰变放射出的粒子,然后发出信号让锤子打碎装着剧毒物质的瓶子,这样猫就必死无疑。如果粒子不衰变,猫就会活着。也就是说猫的状态由粒子是否衰变决定,猫存在两种状态,活态和死态。按照量子力学的态叠加原理,物理学家在测量猫的状态前,猫就处在活态和死态的叠加态,只有打开箱子测量的时候,猫才会塌缩到本征态,只能测量到活态和死态中的一种。这是和常理格格不入的,薛定谔就是用猫实验将微观和宏观联系在了一起,把量子行为拓展到了宏观世界。

随着进一步的讨论,有人还用多重宇宙解释薛定谔的猫,也有人将薛定谔的猫比作陷入爱河时的踌躇不定。薛定谔的猫也因此收获了更大的市场。不过,人们正不断努力试图做出宏观下薛定谔猫的实验,却无法看到怎样去检测是否存在多重宇宙。量子力学的随机不是决定论,也正因此,人活着才能享受拼搏、奋斗带来的惊喜。


刁博


薛定谔的猫可以说是科学界最“火”的动物了,关于薛定谔的猫的真正含义大家也人云亦云,但毋庸置疑的是由薛定谔提出的,但其由来是什么?最开始的目的又是什么呢?

诞生于一场“撕逼”

上世纪80年代,量子力学横空出世解决了一系列无法解释的问题。因为理论正处于高速发展的时期,因此关于量子力学解释就有许多学说,其中最具代表性的就是薛定谔与以波尔为首的哥本哈根学派。


👆薛定谔👆

我们都知道在量子力学中要说最重要的是什么,那薛定谔方程无疑是其中之一。薛定谔认为所有粒子的运动都可以通过方程式计算出来,包括电子的动量、位置等等一系列性质。但以波尔为首的哥本哈根学派认为一切都由表示概率的的波函数决定。于是这场物理学史上“撕逼”大战拉开帷幕。

☝️波尔☝️

正方:薛定谔、爱因斯坦、德布罗意、普朗克等。

反方:波尔、海森堡、朗之万、泡利、波恩、康普顿等等。

辩论地点:布鲁塞尔第五届索尔维会议

辩论时间:1927年10月24日


这场会议并不像我们想象的那么和谐,(从照片上一个个拉着脸,谁也不叼谁就能看出来)这次会议的根本目的就是解决量子力学的各种问题。会议上以波尔为代表的哥本哈根学派狂妄的认为他们已经解决了量子力学的所有问题。这样说法让整个会议瞬间“狼烟四起”大家相互看着不顺眼,加上语言的不通整个会议瞬间变成“菜市场”。

为了打击波尔派,爱因斯坦从两个方面切入认为哥本哈根学派的“完整版”量子力学并不完整,并抛出了电子穿过小孔,到底是概率波还是电子,那么其路径又如何确定。在这场会议上这个思想实验,波尔他们并没有正面回应。但也正由此拉开了世纪论战!

在这场论战中双方一致争论不下,但因为当时哥本哈根学派的地位太高,以及很多物理学家出于实用主义的考虑,大多数接受了哥本哈根的诠释,为此薛定谔一直耿耿于怀!

而薛定谔的猫的最初目的就是为了讽刺、嘲讽哥本哈哥学派而设计的一个思想实验。


薛定谔的猫

薛定谔设计了这样一个实验来讽刺哥本哈根: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。这个实验的意思是如果哥本哈哥学派认为人类意识具有特殊地位,那么按照薛定谔的实验操作,就会制造一只即死又活的猫,但这一只即死又活的猫显然是荒谬的!从而,就暗示哥本哈根的学说是错误的,这个观点爱因斯坦也同样认可。

但最后因为海森堡提出了新的运动方程式,并提出了不确定性原理。而薛定谔却没能计算出新的方程式,因此当时这场“撕逼”以哥本哈根学派的胜利而告终!

其实这两种学说都没有错误,只是因为当时人们对于量子的认识正处于发展阶段,其实薛定谔方程的解就是哥本哈根学派所说的概率波!而海森堡等提出的矩阵力学解法也只是另一种途径而已!

以上就是关于薛定谔的猫在最初提出的前因后果,但现在随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出平行宇宙等宇宙问题和哲学争议!

感谢大家的阅读


小玉科普


薛定谔的猫是个比喻,为了解释量子力学的叠加态。

量子力学是描述微观世界的规律。微观世界之小,小得出人意料。原子的大小是10的-15次方米,原子核的大小是10的负18次方米。我们平常所能看到的一切,哪怕是最小(最短)的任何东西里面都有不是成千上万。而是数以亿亿计的原子或分子。

叠加态的意思是,一个粒子在同一时间可能处于两种不同的状态。在我们的宏观世界也是显然是不可能的。比如一个弹珠显然要么在坑里,要么在坑外。要么在这里,要么在那里。不可能同时既在这里,又在那里。但是在量子世界里,一个电子,在原子核周围的位置,却是云状分布的,他可能处于这个电子云的任何位置。

当然,当你去观测这个电子的时候,一次观测结果显然只能有一个。这也并不意味着之前它只处于这一个位置。因为在观测这时候我们必须用一个探针,比如一个光子去打他。这个光子也是携带一定能量的,因此,在观测的同时,我们实际上已经改变了他的性质。

这个规律显然是很难理解的。所以当科学家们刚发现量子世界的时候,对它的规律同样是大惑不解的,有的科学家甚至拒绝承认某些规律的真实性,比如著名的科学家普朗克和爱因斯坦。所以薛定谔发明了“同时处于生和死两种状态的猫”这个比喻,来解释这种(两种不同性质同时存在的)叠加状态。嗯,盒子关闭的时候,相当于我们还没有对它进行观测,处于未被打扰的状态。这是他既是活着的又是死的(注意并不是可能活着或者可能死了)。我们打开盒子的这个动作,也就是对它进行测量,相当于,从外界介入了他的状态,他的状态被改变了,从而坍缩到一种状态,或者是活着的,或者是死的。

科学对我们这个世界的影响很大,但是我觉得跟人生的态度并没有那么直接的关系。科学技术的产品,每个人都用到,但依然有很多人拒绝承认科学规律的真实性,也有很多人拒绝承认科学对世界观宇宙观人生观的价值。尤其是科学的规律,只是默默的存在,并且运行着,它并不直接打扰我们个人对于人生意义的看法。科学家们也并不代表他们都只有一种看法,或者同一种生活方式。这个世界是丰富多彩的,对于世界和人生的看法是多种多样的,多了解一点科学,有助于我们深刻的去认识这个世界的本质,对于人生肯定有帮助。但是这个世界是非常复杂,而且组成多样的,学习科学也并不是唯一的方式,研究科学也不是唯一的生活内容。人生意义究竟是什么样的?主要还是,每个人有自己的看法,科学对此并没有作出任何规定。


松鼠老孙


薛定谔猫是奥地利物理学者埃尔温·薛定谔于1935年提出的一个思想实验。通过这思想实验,薛定谔指出了应用量子力学的哥本哈根诠释于宏观物体会产生的问题,以及这问题与物理常识之间的矛盾。

薛定谔自己是这样描述薛定谔的猫的实验的:

把一只猫关在一个封闭的铁容器里面,并且装置以下仪器(注意必须确保这仪器不被容器中的猫直接干扰):在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质,在一小时内,这个放射性物质至少有一个原子衰变的概率为50%,它没有任何原子衰变的概率也同样为50%;假若衰变事件发生了,则盖革计数管会放电,通过继电器启动一个榔头,榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。经过一小时以后,假若没有发生衰变事件,则猫仍旧存活;否则发生衰变,这套机构被触发,氰化氢挥发,导致猫随即死亡。用以描述整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。

薛定谔的猫是一个非常著名的物理思想实验。它的意义也是非常显著的。要知道,在量子力学发展的历史中,很多物理学家对量子力学的怪异感到难以接受和适应。微观粒子的位置和动量不能同时精确测量,粒子可以同时处于不同的状态。相距遥远的两个粒子之间的量子纠缠可以瞬间传播。面对这些大量违背直觉的结论,当时的物理学家普遍采取一种“实用主义”的态度。即一切以符合实验数据为主,将量子现象看着只有在微观世界才会出现的既有结论强行接受,回避甚至拒绝思考量子物理背后的物质实质和理论的基础。

薛定谔的猫出现之后,量子力学中怪异的叠加状态居然一下从微观世界跑到了宏观世界,让猫处于生和死的叠加态!这个思想实验的意义也正在此处:它将物理学家们狼狈地逼入死角,逼着他们去思考和完善量子理论所存在的问题。


低熵制造机


薛定谔的猫是一个着名的假设实验,旨在指出哥本哈根解释叠加的一个缺陷,因为它适用于量子理论。

这是虚拟实验的简化版本:

将活猫与锤子,一小瓶氢氰酸和极少量的放射性物质一起放入钢室中。如果即使放射性物质的单个原子在测试期间衰减,继电器机构也会使锤子跳闸 在 转过来,打破一小瓶有毒气体,导致猫死亡。

获得诺贝尔奖的奥地利物理学家欧文·薛定谔在1935年创造了这一心理实验,指出了量子理论家在微观层面上对物质的本质和行为的真实性与普通人在宏观上观察到的真实性之间的悖论。与肉眼无关。

哥本哈根对量子物理学的解释是当时流行的理论,它提出原子或光子存在于多种状态,这些状态与不同的可能结果相对应。 possibilites 被称为叠加,在观察之前不会达到确定的状态。

欧文施罗丁格

薛定谔的思想实验旨在展示如果用于解释微观世界中的叠加的数学术语被普通人可以想象和理解的宏观术语所取代,那么哥本哈根解释会是什么样子。

在实验中,观察者不知道物质的原子是否已经腐烂,因此,不知道小瓶是否已经破裂并且猫已经被杀死。根据 量子 根据哥本哈根解释的法律,这只猫将既死又活,直到有人看着盒子。在量子力学术语中,猫在观察之前既活着又死亡的能力被称为量子不确定性或观察者的悖论。观察者悖论背后的逻辑是观察到的影响结果的能力。

薛定谔承认存在叠加; 在他的一生中,科学家们能够通过研究光波干扰来证明其存在。然而,薛定谔想知道什么时候可能解决可能性。他的思想实验旨在让人们问自己,观察是否合乎逻辑是触发因素。即使没有观察到,猫也不会死亡或活着吗?

多年来,薛定谔的猫类比法被用来说明量子力学如何运作的新兴理论。在众多世界的解释中量子 法律,例如,猫既活着又死了。在这种解释中,观察者和猫只存在于两个现实中 - 一个是猫死了,另一个是猫活着的。

科学家们已经从微观层面了解了物质的本质及其与人类在宏观层面观察到的关系尚未得到充分研究。观察者的作用仍然是量子物理研究中的一个重要问题,是量子计算和流行文化中无穷无尽的猜测和推测的源泉。据传,薛定谔本人后来曾说过,他希望自己从未见过那只猫。


用户107886637144


举个现实中宏观的例子,你就能知道“薛定谔的猫”有多么让人匪夷所思了!

你呆在家里的客厅里,同时你的卧室里有一台电脑,你知道那台电脑肯定在那里,因为你之前一直在用它!

但按照量子理论的解释,你的电脑可能性比那里,也可能不在那里(比如在月球上),几率各有一半。你可能会提出质疑:明明就在那里,怎么可能不再那里呢?

量子力学的回答是:你不看(并非一定用眼睛看,包括监测,观测等手段)怎么知道桌子在那里?

而当你真的看看电脑确认真的在那里的时候,电脑就从“在和不在”的叠加态坍缩“本证态”,也就是坍缩为“在”的状态!

当然,以上只是宏观世界一个形象的例子,更好地让我们理解量子理论的神秘!

薛定谔的猫讲的就是类似的思想实验,在这个实验里猫的存在状态既是死的也是活的,但并非是死的或者活的,而是“死和活”的叠加态。但你观看猫到底是死是活时,你的观察行为让结果坍缩为是死的或者活的!

这说明了量子世界的诡异现象,不确定性和叠加态,微观世界里粒子可以同时出现在两个地方。这种诡异的现象当然只出现在微观世界,所以这并不意味着我们的人生毫无意义!


宇宙探索


我不是科学家,“薛定谔的猫”与量子力学之间的关系,不是我能说清楚的。但是我非常想阐述一下我对“薛定谔的猫”理解。

这是一个非常恐怖的“假定理论”!

“薛定谔的猫”在某种意义上是在拷问:“到底是客观世界决定意识?还是意识决定客观世界!”在我眼里,他对客观世界产生了怀疑。

这个实验非常像巴斯德曲颈瓶试验,或者说可以做个类比。两者都试图把实验对象与研究的“作用力”隔绝。巴斯德隔绝的是细菌,却不隔绝空气;薛定谔隔绝的是主观意识,却不隔绝影响结果的因素。

可惜薛定谔的实验……确实无法真正实验的。或者说,无法创造一个“绝对的”条件来实施实验;又无法用“意识”来求证一个对于“意识本身”的实验结果。

但是,其阐述的理论却很明确,就是:在驱动装置后,打开盒子前,不存在所谓的“既定事实”!

这个说法,在另一个叫“单光子干涉实验”(我个人起的名字,不知准确否)中却得到了“显现”。

这个实验就是,同一时间只对一个双缝隙栅栏发射一个光子。那么,这个光子要么通过左侧缝隙,要么通过右侧缝隙,并在最终的“感应板”上整齐地排列成两列……然而,实验大出人们预料:最终没有排成两列,而是形成了“波”才有的干涉光栅。

难道单个光子自己会干涉自己吗?还是说,单个光子实际上同时穿越了两个缝隙,形成了实际上的“波”?

于是,科学家在栅栏边放置了一个感应器,来监视这个单一光子到底穿越了哪个缝隙……

诡异的是,这样,最终结果就不再是形成光栅了……而是,整齐的两列!其“波”的特性竟然在监视下就失效了!!

难道意识真的能够影响,甚至决定客观世界吗?!

这不禁让我想起了《三体》……实验物理的穷途末路!!恐怖啊!


泰纽比勒v5


薛定谔的猫,很多人把它说成是一个思想实验,用来说明,或者证明量子力学的叠加态理论。或者,有人干脆就把它理解为,量子力学理论在宏观领域的推广。所有这些说法,是完全不了解历史,完全不了解薛定谔和他的“猫”。甚至可以说,基本上是胡说八道!

薛定谔讲猫的故事,其实是用来讽刺,或者反驳玻尔等人提出的量子叠加态和波函数的概率解释。量子纠缠(这个名称也是薛定谔取的)也是爱因斯坦、薛定谔等反对哥本哈根学派的一帮人,设想的用来反驳玻尔等人的一种概念,现在也成了量子理论的明星。按照薛定谔关于“猫”的故事,如果玻尔的量子力学诠释成立,那势必就会有一个不死不活的猫,不是不知道死活,而是本来就不死也不活,爱因斯坦和薛定谔认为这不合常理,玻尔说不合常理有什么关系,只要理论完备,无懈可击就行,再说常理未必就对!甚至可能根本就“不存在什么量子世界”(玻尔名言)。

量子力学最大的诡秘之处,其实就是那个作为理论基础的薛定谔方程,满足薛定谔方程的那个ψ,大家公认是波函数,但是玻尔他们坚持认为波函数是概率性的,而薛定谔方程的创立者薛定谔到死都不认可这个概率性,他始终认为无法理解是一个概率函数满足他的方程,他讲的那个“猫”就是这样产生的,那来的什么思想实验。

至少在数学逻辑上,这非常荒唐,推导一个方程,居然不知道满足方程的是什么?任何方程,就是一个平衡关系(等量关系),满足方程的那个东西,可能是个未知量,但是总是可以根据某种规律(比如物理规律)建立起平衡关系,这样才有方程。因此至少你必须知道它满足的某种规律,如果连它是什么东西都不知道(未知量不是不知道什么东西,而是不知道它的量是多少),怎么知道它符合那个规律,方程又怎么建立。所以薛定谔无法接受那个波函数的概率解释,这也充分说明,当初薛定谔推导方程时,根本就不考虑波函数的什么概率性。只是后来,大家都认可玻尔、波恩、海森堡他们,至于为什么都认可玻尔他们的解释,据说得到实验的支持,但是就波函数满足薛定谔方程而言(这不可能用实验检验,因为它存属数学问题),玻尔等人只能把它作为量子力学的基本假设之一(从数学的角度,这也很不合逻辑,这样的一个前提,就数学而言是不具备公理性的,不能成为基本假设)。然后就是现在这个样子,薛定谔的猫反而被许多人,津津乐道的用来证明玻尔等人的观点,变成了典型的糊涂公案!


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