你知道薛定谔的猫吗(什么叫薛定谔)
对于薛定谔的猫,小编也回答过几次。但是总觉得有一些问题不能说的很清楚。首先,要明白哥本哈根诠释到底是什么,下面是小编将wiki百科上的一段话翻译过来:
- 一个波函数描述了系统的状态。它在观察之前包含了关于该系统的所有可能的信息 没有额外的“隐变量”。波函数在与其他系统隔离的时候能够平稳地演化。
- 系统的特性受到海森伯格不确定性关系的限制。如果一个特定时刻的粒子有一个确定的位置,那么在这个时刻它的动量将不是唯一确定的。
- 当测量时,系统的波函数被认为是塌缩的,或者不可逆地演化为观测量的本征态。
- 测量给出的结果基本上是经典的,应该用经典的语言来描述。
- 由波函数给出的描述是概率的。这个原则被称为玻恩诠释。
- 波函数反映波粒二象性。实验可以显示类似粒子的特性,或者波的特性。
- 原子和亚原子过程的内部运作是直接观察必不可少的,因为观察它们的行为会大大影响它们。
- 当量子数(指的是量子力学里的好量子数,它是用来描述量子态的)很大时,量子性质将退化为经典性质。这是玻尔和海森堡的对应原理。
这就是哥本哈根诠释的8条假设。这八条假设既是正统量子力学的基本假设,也是哥本哈根诠释的假设。仔细读一读,有这么几个问题。
1、测量是人的测量吗?答:不是,这里的测量指的是仪器的测量。换句话说,只要是对波函数产生有效的作用都是测量。比如加入外电、磁场对波函数进行极化。
2、概率是怎么来的?答:由玻恩诠释引入的。玻恩诠释指的是,波函数作为一个复变函数,其复数模代表粒子的概率密度。这件事情导致了一个不是概率的函数却莫名其妙的出现了概率。为了解释这件事情,哥本哈根学派引入了波函数塌缩。
3、波函数塌缩该如何理解?答:按照哥本哈根学派的观点,测量导致了波函数的演化为所测物理量的本征态。这里要注意的是,波函数塌缩在哥本哈根诠释里是没有动力学理论去解释的。也就是说,如果把波函数理解为客观实体,那么波函数塌缩的动力学过程,哥本哈根学派无法解释。
基于上述八条假设,我们可以得出这样的结论:宏观世界满足经典规律,微观世界满足量子规律,量子数很大的时候,量子规律退化为经典规律;或者说,宏观世界和微观世界存在一堵看不见的墙,这堵墙只是在量子数巨大的情况下才消失不见,而正常情况的量子数都是有限大,这堵墙就必然是存在的。
现在来看看薛定谔的猫。这是一只亟待我们去解救的猫。按照老薛的设定,这只猫被关在盒子里,生死不定。可问题在于,猫的生死状态如果也是用波函数来表述,那么我们应该如何写这个波函数。按照薛定谔的想法,波函数应该这样写:
猫的波函数=活着的猫+死了的猫。
这就是薛定谔所谓的既生又死的猫。薛定谔提出这实验目的是讽刺哥本哈根学派关于量子力学的诠释。哥本哈根诠释存在一个问题,那就是为什么只在量子数巨大的情况下,量子规律才能退化为经典规律。如果量子数不是很大,能否把量子规律搬到宏观世界去?老薛就通过这样一个实验把量子规律搬到了宏观世界,结果导致这只猫的尴尬。
现在我们就哥本哈根诠释来做一些讨论。题主问,猫的生死叠加态是否会导致唯心主义。小编认为,量子力学是客观理论,我们的世界是唯心主义所描述的那样吗?肯定不是。这里要注意,量子力学动力学方程本身不存在问题,问题出在怎样解释这个方程的解——波函数。在这问题上,量子力学的解释有一些唯心主义色彩。但是要澄清的是,量子力学是经受试验考验的理论。但仔细想想,量子力学并没有设置客观意识,也没有加入主观意识,量子力学说到底和唯心主义一毛钱都没有关系。正如小编前面所说的,量子力学本身是没有问题的,问题出在我们对量子力学的解释上。哥本哈根诠释不是一点问题都没有。至少哥本哈根诠释割裂宏观和微观世界,使量子力学的普适性丧失。薛定谔正是抓住了这一点才抱出了这只猫来讽刺哥本哈根学派。这里小编不得不说,题主最后一句话是在曲解量子力学,也是在曲解物理学。物理的基本定律没有一条是不具有普适性的,这是物理学最重要的一点。量子力学是适合宏观的,超导就是一个最好的宏观量子效应。如果量子力学会说话,那么她一定会站出来对题主说——You are wrong!此外,题主将量子平行宇宙的观点和哥本哈根诠释混在一起,也是极其荒唐的。哥本哈根学派是不赞成平行宇宙的解释,正如平行宇宙也是不赞成哥本哈根学派的。它们俩甚至完全背道而驰。题主就不要和稀泥了。对于量子平行宇宙的解释,小编不想多提,只说一句话:量子平行宇宙认为波函数的塌缩实质是粒子按不同状态分裂到不同宇宙里去了,其结果是必然导致用频率来代替概率。
最后,我们还要问一个问题:薛定谔的假设对吗?他是根据放射性粒子衰变与否来确定铁锤打碎毒气瓶与否,然后确定猫中毒死亡与否。那么这里有三个问题:第一、既然放射性粒子是量子力学决定的,那么铁锤的运动规律也应该服从量子力学,那么就不能说铁锤自由落体仍然满足伽利略自由落体定律(可以根据薛定谔方程去计算有非相对论粒子在重力场里的运动);第二、铁锤打碎了毒气瓶,毒气的扩散也应该满足量子力学,那么能否保证猫所在的地方就能闻到毒气?第三、即使前面两点都没问题,可是别忘了猫的运动也得服从量子力学,猫自己的量子力学效应能否使它自己躲过一劫呢?这三点薛定谔一点都没考虑到。如果我们考虑一个真实的物理问题,那么我们应该考虑盒子之内所有物体的量子力学过程,而非只是考虑放射性粒子源和猫。如此这样,我们还能不能得出同样的结论就不得而知了。当然这里会导致另一个物理分支——量子多体。量子多体比量子力学要难得多。但是在对客观世界的物理规律研究上,量子多体更加贴近真实的世界。在那里,薛定谔的猫就不再放射性粒子-猫的二体问题,而是放射性粒子-铁锤-毒气-猫-盒子多体问题。我们或许通过计算(计算一定难得不要不要的)发现,猫可能因为铁锤的自由落体产生的空气振动而导致的风暴而过早地离开了猫世,又或者放射性粒子因为猫的呼吸而根本不能有效地作用到探测器上。
在这个实验中要着重考虑猫的两个特性 猫有一定的夜视能力 猫的好奇心理 这个实验结果是不用打开盒子猫一定是死的 电子双缝干涉实验不去观察电子知电子在实验中的路径 这就是量子
留言与评论(共有 0 条评论) |