了解“薛定谔的猫”思想实验

Erwin Schrodinger是量子物理学的关键人物之一,甚至在他着名的"Schrodinger's Cat"思想实验之前。他创造了量子波函数,它现在是宇宙中定义的运动方程,但问题在于它以一系列概率的形式表达了所有的运动-这直接违反了大多数科学家的方式。一天(甚至今天)喜欢相信物理现实是如何运作的科普研究

薛定谔本人就是这样一位科学家,他提出了薛定谔的概念来说明量子物理学的问题。让我们考虑这些问题,然后看看薛定谔如何通过类比来说明它们。

量子不确定性

量子波函数将所有物理量描绘为一系列量子状态以及系统处于给定状态的概率。考虑一个半衰期为一小时的放射性原子。

根据量子物理波函数,一小时后放射性原子将处于既衰减又不衰减的状态。一旦对原子进行测量,波函数将坍塌为一种状态,但在此之前,它将保持为两种量子态的叠加。

这是哥本哈根量子物理解释的一个关键方面-它不仅是科学家没有'不知道它在哪个状态下's,而是物理现实在测量行为发生之前才确定。以某种未知的方式,观察的行为就是将情况固化为一种或另一种状态的原因。在进行观察之前,物理现实在所有可能性之间是分开的。

On the Cat

Schrodinger通过提出将假设的猫放在假设的盒子中来扩展这一点。在带着猫,我们会放一小瓶毒气,这会立即杀死猫。将小瓶连接到连接到Geiger计数器的设备上,Geiger计数器是用于检测辐射的设备。上述放射性原子放置在盖格计数器附近,并在那里停留一个小时。

如果原子衰变,那么盖格计数器将检测辐射,打破小瓶并杀死猫。如果原子没有衰变,那么小瓶将完好无损,猫将活着。

一小时后,原子处于既腐烂又不腐烂的状态。然而,考虑到我们如何构建这种情况,这意味着小瓶既被破坏也不被破坏,最终根据哥本哈根量子物理学解释猫既死又活

Schrodinger的解释's Cat

斯蒂芬霍金着名地说:"当我听说薛定谔's猫时,我伸手去拿我的*。"这代表了许多物理学家的想法,因为思想实验有几个方面提出问题。类比的**问题是量子物理学通常只在原子和亚原子粒子的微观尺度上运行,而不是在猫和毒小瓶的宏观尺度上运行。

哥本哈根的解释指出,测量某种东西的行为会导致量子波函数崩溃。以这种类比,实际上,测量行为是由盖革计数器进行的。沿着事件链有许多相互作用-不可能将cat或系统的单独部分隔离开来,因此它本质上是真正的量子力学。

当猫自己进入方程时,测量已经完成。。。一千次以上,盖格计数器的原子已经进行了测量,小瓶bre制作设备,小瓶,毒气和猫本身。即使盒子的原子正在制造"测量"当你认为如果猫跌倒死亡,它将与不同的原子接触,而不是它在盒子周围焦虑地走动。

科学家是否打开盒子是无关紧要的,猫是活的还是死的,而不是两种状态的叠加。

尽管如此,从哥本哈根解释的一些严格观点来看,这实际上是一个有意识的实体所需要的观察。这种严格的解释形式通常是**物理学家的少数观点,尽管仍有一些有趣的论点认为量子波函数的崩溃可能与意识有关。(关于意识在量子物理学中的作用的更全面的讨论,我建议量子谜:物理学遇到意识由Bruce Rosenblum&Fred Kuttner。)

另一种解释是量子物理学的多世界解释(MWI),它提出情况实际**支到许多世界。在其中一些世界中,猫在打开盒子时会死亡,而在另一些世界中,猫会活着。虽然对公众以及当然对科幻作者都很着迷,但多世界解释在物理学家中也是少数观点,尽管没有具体的证据支持或反对它。

由Anne-Marie Helmenstine编辑,博士。

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