量子力學已經是現代物理學的基礎學科之一,其影響力越來越大!巨大的影響力迫使著人們了解它,可量子世界中的種種奇異現象卻挑戰著常人的邏輯底線。甚至 讓許多物理愛好者也摸不著頭腦, 以至于玻爾(量子物理學家)說到“如果一個人第一次聽到量子物理而不感到困惑,那他一定是沒有聽懂”!
薛定諤的貓 只是幫助人們理解量子世界 的一種思想實驗!
薛定諤的貓是1935年由物理學家薛定諤提出的一種思想實驗,由于人們對微觀世界的種種現象感到困惑,所以薛定諤就借助宏觀世界中較易理解的事例 來解釋微觀世界的困惑現象。
這個實驗是這樣的:
把一只貓放在一個非透明的盒子里,同時放入少許的放射性物質 ,毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制 。這種放射性原子有50%的概率會衰變 而放下錘子,并釋放出毒氣殺死這只貓,同時有50%的概率 放射性原子不會衰變 而貓將活下來。放射性原子是否衰變則完全是隨機的!
對這個實驗的理解有兩種,一是普通人的思維方式,二是 量子疊加的思維方式!
首先,我們常人會認為,這還需要扯犢子嗎?即便不打開盒子, 貓要么死,要么活,只能有一種結果。真正的結果要等打開盒子才能確定!!!我想,此刻的你也是這樣認為的,因為這太符合我們的思維慣性了!
然而,在量子世界中,事情并非常人所想的那樣。因為盒子 一蓋,里面的世界就是個封閉的系統。只要我們不去打開盒子觀察,里面的情況永遠就不知道,貓的死活就是疊加態的。也就是說,貓既是活的又是死的,是兩種結果的疊加,而不僅只有一種 非死即活的結果 。
我知道你肯定迷糊了,說不定要罵人了,準備在評論區開噴了!但是別急,往下看,你或許就明白了!
薛定諤的貓終歸是個思想實驗而已,具體還要看量子世界中的實際情況!
量子世界中,粒子的運動 即是波動的 也是粒子態的!這兩種狀態同時存在,是波粒二象性的體現,同時也是薛定諤的貓 的疊加體現。
下面舉實例,你馬上就明白了!
生活中,我們都打過乒乓球吧!也都見過乒乓球是怎樣運動的!乒乓球既上下震動,又在前行運動。
圖中乒乓球的真實運動就好像是 量子世界中粒子運動的波粒二象性。即上下震動,又前行運動,運動軌跡是在波動著!同時乒乓球是個實在的物體,這里可以理解成是個粒子。 所以說乒乓球在運動的過程中,即是個粒子,又在波動的前行著。 不能說 乒乓球在運動過程中 要么是粒子,要么是波動。它是既是粒子的,又是波動的,是兩種狀態的疊加!!!
而我們常人對薛定諤的錯誤理解,就相當說,乒乓球的運動要么是粒子,要么是波動,反正就是這兩種狀態的一種。而這是錯誤的觀念!!!
而當我們打開蓋子觀察時,盒子里的疊加態立馬消失,盒子里的狀態 會以粒子的形式表現出來。
直白點說,當我們觀察的時候,粒子的不確定性(疊加態)就變得確定了,這也是測不準原理的另一種理解。
如果說 我們給運動中的乒乓球 拍照,就相當于對量子世界中的粒子進行觀察。 乒乓球的真實運動就是既是波動又是粒子,當我們觀察時,我們拍照了,拍出來的照片是靜態,我們只能通過照片看出來乒乓球是個物體(粒子),而看不出來它在波動。(不要鉆牛角,說 還有參照物這樣的話)
可這只是人的觀察而已,乒乓球的真實運動依然既是波動 又是粒子。可就是當我們觀察時,乒乓球只能顯示出一種特性,而表現不出波動!!!
(PS:筆者這里只是舉例子,測不準原理并未文章例子中說的那樣。 測不準原理,不是由于測量器材的誤差導致的。確切的說,應該叫 不確定性原理,指的是粒子的位置和動能不能同時測量,位置測得越準,動能就越不準,反之同理)