解读薛定谔的猫和电子双缝干涉实验，量子力学到底有多诡异？

发布者：胡子哥 2023-10-30 18:10

薛定谔的猫，相信大家都听说过，它是一个思想实验，一开始其实是用来讽刺哥本哈根学派提出的不确定性原理，也就是“叠加态”原理。让薛定谔没有想到的是，最后竟然成了量子力学中非常著名的科普故事。

那么薛定谔的猫，到底是怎么回事呢？

简单描述一下，一个密封的箱子，里面有放射性元素，开关，毒气瓶。

元素衰变，开关就打开，毒气瓶释放出毒气，猫就会被毒死。反之，猫就不会被毒死。

按照量子力学的不确定性，放射性元素衰变与否完全是不确定的，是处于衰变与没有衰变的两种状态，是一种叠加态。

注意，这里的“叠加态”并不是我们通常认为的“衰变或者没有衰变”，而是“衰变与没有衰变同时存在”，如此一来，猫当然就处于“既死又活”的叠加态，而不是“死或者活”！

当好奇的人们想知道“既死又活”的猫到底是如此存在的时候，只有打开箱子就行观察，而只要实施了观察行为，猫的状态离开就从“既死又活”的叠加态坍缩为“要么死，要么活”的确定状态。

这个思想实验完全颠覆了我们对现实世界的认知，世界上怎么可能存在一只“既死又活”的猫呢？好在这个实验只是思想实验，只是把微观粒子的特性引入到了宏观世界而已，并不是真的实验。

不过这里强调一点，所谓的观察或者说观测并不是只有人类眼睛看到才算观测，任何宏观事物对微观粒子的行为做出了判定，都算是观测，比如说箱子里有很多宏观物体，它们实际上早就对放射性元素进行了“观测”！

还有一个真实的实验就是电子双缝干涉实验，不再详述这个实验过程，大家都应该有所了解。

总之就是，当科学家用探测器对电子的路径进行观测时，干涉条纹就会消失。如果没有观测，就会出现干涉条纹。

这个实验结果让很多科学家感到疯狂，因为实验结果表明了这点，只要微观粒子的行为没有最终判定，它所有路径过程都是不存在的，只能用概率去描述，也就是所谓的“概率波”。

这里的概率波并不是我们通常所说的波动性，只是纯粹的数学描述。

说白了，在没有测量之前，我们可以认为微观粒子就是不存在的，只有测量行为发生之后，微观粒子才会存在。

爱因斯坦非常反感量子世界的这种行为，他用宏观世界的物体来反驳这种诡异的行为：我们不看月亮时，难道月亮就不存在吗？

理论上讲，放在微观世界，月亮真的不存在。只有当我们观察时，月亮才会在那里。

目前，没有任何人任何理论来解释量子力学的这种诡异性。所谓的“哥本哈根正统解释”，也只是针对实验结果的描述罢了。

但不可否认的是，量子力学的诡异现象的确存在，而且也早已应用到我们日常生活中，但我们只是应用，还不知道它的科学原理！

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