为什么没有人在现实中做“薛定谔的猫”实验?是因为技术难度吗?
薛定谔的猫,是物理学史上“四大神兽”之一,当然,它并不是一只什么样的猫,而只是一个思想实验,是物理学家薛定谔为了反驳讽刺哥本哈根学派提出的一个思想实验,也是一个悖论,严格来讲属于哲学范畴,并不属于科学范畴,所以没有办法做这样的实验。

很多人都应该听说过这个思想实验,这里就不再详述了。总是,根据以波尔为首的哥本哈根学派的诠释,在打开密封的箱子之前,猫处于“既死又活”的状态,显然这是不可能的,这就形成了一个悖论,如何解决这个悖论呢?
哥本哈根学派认为,在量子世界,微观粒子只有被观测才会真实存在,在被观测之前,微观粒子并不是真实存在的,并不是它们不存在,而是我们无法确定微观粒子到底在哪里,它们看起来无处不在,甚至可以同时出现在两个不同的地方,就好像波那样。
显然,量子世界在我们眼里是不真实的,起码不像我们所在的宏观世界那么真实。在量子世界,微观粒子在被观测之前,都以概率波的形式存在,而一旦我们实施了观测,微观粒子的概率波就会发生坍缩,坍缩为实实在在的实体粒子。

用薛定谔的猫来诠释就是,不观测时,猫就处于“既死又活”的叠加状态,而一旦实施了观测,猫就会坍缩为“死或者活”的唯一状态。
用现实世界中的宏观物体来举例说明,比如说月亮,当我们不看月亮时,月亮还在那里吗?
显然,我们多知道肯定在那里。但按照哥本哈根学派的诠释,不看月亮时,月亮就不一定在那里了,有可能在其他任何地方,因为月亮会变成随机的概率波形式,只有在我们观看月亮时,月亮才会从概率波的形式坍缩为实实在在的月亮。

很显然,这里就会出现一个矛盾。当我们想要确定月亮是否在那里时,肯定要观测,这种观测并不单单指用我们的眼睛观测,任何观测手段都算。而一旦实施了观测,就会看到月亮真的就在那里。
但是,不观测,理论上真的不能确定月亮就在那里。有人可能会说,偷偷地安装一个探测器观测月亮不就行了?刚才说了,并不是说用我们的眼睛才算观测,任何直接间接的观测手段都算观测,你安装一个摄像头实际上也是观测。
也难怪哥本哈根学派代表人物波尔会如此反驳爱因斯坦:不看月亮时,你怎么知道月亮就在那里呢?
理论上分析,波尔的反驳确实“无懈可击”,但给人的感觉更像是在诡辩。

不过,这并不重要,科学家可以通过数学手段分析量子世界的运行规律。“实在论”的另一个代表人物薛定谔就提出了著名的薛定谔方程,这个方程看起来有些晦涩难懂,不过我们没必要非得弄懂,只需要知道薛定谔方程在量子世界的地位,就相当于牛顿定律在宏观世界的地位就可以了。
通过求解薛定谔方程,我们就可以得出描述微观粒子运动状态的波函数,但是薛定谔并不能解释波函数的物理意义。而如果一个数学方程不能体现出物理意义,这个方程其实就没有太大的存在意义了。
颇有讽刺意味的是,哥本哈根学派的另一个代表人物玻恩,竟然给出了波函数的物理意义,认为波函数实际上就是概率波,而玻恩凭借概率波诠释也获得了诺贝尔物理学奖。

而概率波诠释恰恰印证了哥本哈根学派提出的量子世界的不确定性原理,这是爱因斯坦和薛定谔等“实在论”代表人物很难接受的。不过现实情况就摆在那里,概率波也是薛定谔方程的一种诠释,而薛定谔方程本来就是薛定谔提出来的,如果薛定谔反对的话,基本上就等同于打自己的脸。
量子世界的不确定性和概率波诠释,通俗来讲就是,微观粒子就像波一样,无处不在,理论上可以延伸到世界的每个角落,而当我们通过观测想知道微观粒子到底在哪里时,就会看到它们在某个位置,其实我们看到的只是它们出现在某个位置的概率罢了。

往深了说,在没观测之前,这个世界的本质是模糊的,像波那样模糊。而一旦实施了观测,世界就确定下来了。
而薛定谔的猫本质上也体现了这种特性,观测之前,猫处于“既死又活”的模糊叠加状态,而观测之后,猫的状态就确定下来了。
这里还有一个问题,如果不进行观测,我们怎么知道量子世界是模糊不确定的呢?这就是刚开始说的哲学难题,现实中我们是无法确定的,理论上只有通过数学方式去描述出来,而量子力学中的不确定性原理还有玻恩提出的概率波诠释,其实已经告诉了我们答案。

虽然薛定谔的猫只是一个简单的思想实验,但薛定谔本人恐怕也想不到,就是这么一个简单的实验,在之后的几十年时间里,对量子力学的发展起到了很大的推动作用。
量子力学就是如此诡异,完全颠覆了我们的世界观和宇宙观,以至于直到今天也没有任何人能完全弄懂量子力学,如果你宣称自己弄懂了量子力学的本质,恰恰说明你其实对量子力学一无所知!
也就是说,对于量子力学,人类处于“知其然,但不知其所以然”的状态,不过这并不妨碍人们对量子力学的应用,正因为我们知道量子力学的诡异行为确实存在,所以人类早就把量子力学应用在了我们日常生活中。

比如说,如今我们每天都在使用的手机和电脑芯片中,都包含有量子科技。甚至每天赋予我们光和热的太阳核心,都蕴藏着量子科技,还有最近几年比较火热的量子通信技术等。如果没有量子隧穿效应,太阳就不会发生核聚变。当然,这又是另一个话题了,这里不再详述了!
大家都在看
-
为何天上有颗“深圳星”?深圳科技馆馆长跟你聊宇宙探索、讲科学故事 开栏语星河浩瀚,藏着无尽奥秘。今起,本报推出“馆长唠科”专栏,由深圳科学技术馆馆长郑永春先生执笔,以天地为视野,聊宇宙探索,讲科学故事。首期,我们一同走近“深圳星”,看看这颗镌刻着鹏城名字的星星藏着哪 ... 宇宙探索03-24
-
从量子科技到元宇宙的崭新探索:中国科技为何引起全球瞩目? 合肥的实验室中,当光量子芯片在-271℃的超低温环境下闪烁着神秘的幽蓝光芒,显示着我国在前沿科技领域的前沿探索;在深圳,柔性屏幕薄如蝉翼,如同丝绸般可卷曲,展现了我国在新材料领域的创新实力;而在上海的生物 ... 宇宙探索03-23
-
显微镜下的奇妙世界:探索微观宇宙的无限奥秘 在我们的日常生活中,眼睛所能看到的世界仅仅是浩瀚宇宙的冰山一角。无数精妙的细节与宏大的结构,往往隐藏在肉眼无法触及的微观尺度之下,静默地运转着。而显微镜的发明,宛如一把神奇的钥匙,为我们打开了一扇通往 ... 宇宙探索03-23
-
《宇宙探索编辑部》追了半生宇宙,才懂平凡人间,才是终极答案 作为看遍各类科幻与现实题材的影评人,很少有一部电影能像《宇宙探索编辑部》这样,没有炫酷特效,没有惊天反转,却用最笨拙、最赤诚的理想主义,戳中无数人心里最软的地方。我们都曾像主角唐志军一样,抱着一份不被 ... 宇宙探索03-22
-
一个国家插入另一个国家? 一个国家插入另一个国家腹地会有什么影响?就像位于西非的冈比亚和塞内加尔。冈比亚占据冈比亚河下游两岸的狭长地带,犹如一把匕首插入塞内加尔中。冈比亚河是西非唯一通航海船的河流,由于冈比亚控制了主航道,内陆 ... 宇宙探索03-22
-
探索微观宇宙,见证科技奇迹!🔍🔬✨ 在这个由精密齿轮构成的微观宇宙里,每个细节都决定着系统的命运。一个微小的错位就能让整个系统陷入停滞,这就是系统的脆弱性,对细节的敏感度超乎想象。而点滴的校准是引导能量流向的关键。当细节被精准把控,能量 ... 宇宙探索03-22
-
第十九章:万灵共振,探索宇宙的奥秘,见证生命的奇迹!🚀✨ 唤醒生机之种的过程成了全银河生灵的共同使命。联盟向所有星球发出号召,用最纯粹的希望与勇气向枯寂星传递意念这两种情感。在法则层面恰是光的存续与暗的革新最鲜活的体现。·一、时间新银河的每一颗星球上,无论是 ... 宇宙探索03-21
-
探索宇宙的奥秘,揭开宇宙的神秘面纱!🔍🔬 宇宙究竟是平坦的还是弯曲的?这个问题让无数科学家和天文迷争论不休,真相究竟是什么?宇宙是否平坦一直是天文学界的一个热门话题。根据广义相对论,如果宇宙是平坦的,那么光线在宇宙中就能直线传播,不会发生弯曲 ... 宇宙探索03-19
-
太空探索:人类如何一步步走出地球,开启宇宙之旅 说起太空探索,很多人脑海里浮现的可能是宇航员穿着厚厚的宇航服,驾驶飞船飞向月球或者火星的画面。但其实,太空探索的故事远比这些画面更精彩、更复杂,也更充满了人类的智慧和勇气。今天咱们就来聊聊,这场人类走 ... 宇宙探索03-18
-
探索宇宙的奥秘,从大爆炸到黑洞,带你走进神秘的星空世界! 先说大爆炸吧。想象一下,138亿年前,整个宇宙其实是一个极其炽热、密度超高的“火球”,比太阳还要热千万倍,空间几乎没有。突然,这个“火球”开始疯狂膨胀,速度快得难以想象,这就是大爆炸。别误会,这不是普通 ... 宇宙探索03-18
相关文章
- 探索宇宙的奥秘,从大爆炸到黑洞,带你走进神秘的星空世界!
- 探索宇宙奥秘:地球的起源与生成之旅🌍✨
- 探索未知宇宙苍穹
- 北京天文馆“宇宙探索营”开启\中国人民抗日战争纪念馆卢沟桥抗战半景画全新升级……本周最新博物馆资讯点击——
- 从《宇宙探索编辑部》到《坠落的审判》,他用60余张海报设计解码光影背后的“无序公式”
- 科学家追踪引力波,结果发现更离谱的宇宙事件
- 以光速的20%飞行:科学家展示“实用”光帆探索宇宙
- 看不见的宇宙:暗物质与暗能量的证据、理论与探索
- 美国太空部队:要有攻击中国卫星能力,探索部署攻击性轨道航天器
- “大航天时代”会加速人类探索宇宙的进程吗
- 三种“超光速”现象,告诉你宇宙远比想象疯狂
- 微积分:探索宇宙无限奥秘的钥匙
- 探索月相奥秘,揭示宇宙的奇妙!🌙✨
- 宇宙或许不是无限的,它的总质量已经被推算出来
- 探索宇宙的奇迹,太空站俯瞰地球!🌍✨
- 宇宙探索:人类的火星梦想与深空探测
- 从水火土到夸克 2500年物质探索 重塑宇宙认知
- 暗物质捕手+天文AI,中国科学家把宇宙探索“卷”出新高度
- 航天科技究竟是什么?它为什么能让我们仰望星空,探索宇宙奥秘?
- 未来宇宙探索:与外星文明首次接触,是友是敌?
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
精选文章
- 创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命)
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
