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想懂量子力学?还是让你养的猫教你

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  1

  尽管猫主子就是你的一切,但要说它能带你理解量子力学,你恐怕一时难以接受。


  但是仔细想想你就能发现:“猫,是最具有量子属性的一种宏观世界的生物。”

  举个例子。

  你每天下班回家,你将有可能面对两种有天壤之别的场景——

  有些时候,你的猫乖巧地在门口等你,蹭蹭你的腿,你简直愿意把全部工资上缴给主子买粮食买玩具。

  但另一些时候,迎接你的是烂掉的耳机线、摔碎的玻璃杯、爆出棉花的沙发一角,以及你恨不得一脚踹飞的猫。

  它还一脸“不怪我是它们先动手”的无辜表情。

  而整件事最微妙的一点在于,在你每次打开家门的瞬间之前,你都无法确知,今天你的猫是天使还是魔鬼。

  如果用量子世界的语言来说,那么你家的猫在你开门之前,处于天使与魔鬼的叠加态。


  你想到了什么?

  

  2

  薛定谔的那只既活又死的猫,也是如此。


  在封闭不透明的盒子里放一只猫,再放入一个放射性原子。盒子里还有一个检测原子衰变的装置,与毒气释放装置相连。

  这个原子有衰变的几率,如果衰变就会触发检测装置,进而触发毒气装置释放毒气,猫就被毒死;如果原子不衰变,猫就继续活着。

  这个略显残酷的思想实验,其实是薛定谔对量子力学中哥本哈根学派的反击。双方的 battle 是这样的——薛定谔创建了波动方程,能够严谨而自恰地解释微观粒子系统,着名的薛定谔方程在量子物理中的地位,如同宏观物理中的经典力学牛顿三大定理一样重要。

  薛定谔认为,波函数是空间分布函数,微观粒子就像波一样,在空间中按照波函数的规律排列。

  哥本哈根学派的代表人波恩却不这么看。他将波函数视为随机的概率,它代表的不是微观粒子的具体位置,而是在某个位置出现的概率,这些概率形成的概率波按照波函数发展。

  可是,物理学的终极意义就是找到解释世界的规律,怎么能容忍掷骰子一般的随机概率?

  薛定谔对“哥本哈根诠释”很不满,于是要用薛定谔的猫来证明这种诠释的荒谬性:你们不是说原子的衰变是随机的,原子处于既衰变又不衰变的状态吗?那就会有一只既活又死的猫咯?这怎么可能!猫的状态肯定是要么活,要么死,并且在我们打开盒子之前就被决定好了。
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