“薛定諤的貓”是何意思?比喻什麼?通俗地解釋“薛定諤的貓”
“
存在就是被感知
”,如果用貝克萊的這句名言來解釋“
薛定諤的貓
”,似乎也有一定道理。“薛定諤的貓”是在量子力學基礎上進行的一個
思想實驗
,那麼這個實驗所表達的意思究竟準不準確呢?其實直到現在科學家也沒有得出結論。
薛定諤的貓又死又活
諾貝爾物理學獎獲得者尼爾斯·玻爾曾說:“誰要是第一次聽到量子理論時
沒有發火
,那他一定沒聽懂。”而“薛定諤的貓”就是量子困惑中
具有代表性的一個
。
尼爾斯·玻爾
“薛定諤的貓”是一個什麼樣的實驗?在現代社會下哪些情況體現了“薛定諤的貓”?“薛定諤的貓”具有什麼樣的研究意義?由“薛定諤的貓”還延伸出了什麼問題?接下來我們就用
更通俗的角度來理解
“薛定諤的貓”,看看它到底是什麼意思,又能夠比喻成什麼?
薛定諤的思想實驗
我們還是要先來了解一下,薛定諤做的這個
思想實驗
究竟是什麼。
首先思想實驗是指使用想象力去進行的實驗,所做的都是在現實中無法做到(或現實未做到)的實驗。
這個實驗由奧地利物理學家
埃爾溫
·薛定諤
,在1935年基於量子力學提出。
埃爾溫·薛定諤
薛定諤將一隻貓、少量的鐳(存在50%的衰變機率)和氰化物(毒藥)、量子探測裝置和一把錘子,放在一個
不透明的箱子中
。此時的貓處於活著的狀態,如果鐳發生衰變,就會放射出粒子。此時粒子探測器就會進行接收,然後發出訊號,觸發錘子的機關,錘子打碎裝有氰化物的瓶子,最後導致貓被毒死。
而如果鐳不衰變,那麼機關就不會被觸發,貓就不會死。但是由於鐳的衰變機率是50%,我們
不確定它是否會衰變
。
箱子內部的實驗裝置與貓
即便是我們將其替換為一個會在一天內衰變的放射性原子,但我們也不知道這個原子會在一天中的哪一個時間衰變,也就是說我們在每一個時刻都
無法確定這隻貓是死是活
。
除非我們
將箱子開啟,進行確認
。但是這個時候貓的死或活的狀態,就
被我們的這一行為所決定
了。在薛定諤看來,如果我們不揭開箱子,那麼貓的狀態就一直處於“
死-活疊加態
”中,但是一旦揭開,它的狀態就被決定了。
人的行為就成了關鍵性的一步
通俗解釋“薛定諤的貓”
“薛定諤的貓”雖然是在量子力學領域下進行的思想實驗,但是我們在現代社會也常常將“薛定諤的貓”來
比喻一種現象
。
我們可以將“薛定諤的貓”表示事情
無法預測性
。也就是說,一件事如果我們不去做,那麼它就會有兩種結果,但我們一旦做了,它就只剩下一種結果。
在沒有選擇時一切都是未知
最簡單的理解就是,現代社會的人幾乎都會
面臨找工作
的情況。現在你在看招聘軟體的時候,恰好看到一家滿意的公司,但是你十分猶豫到底
要不要投
這份簡歷。你的猶豫可能受制於很多原因,一家公司在選擇員工的時候,會看應聘者的學歷、年齡、性別、工作經歷以及工作能力等。如果恰好這家公司
只看重工作能力
,其他條件都是輔助。
如果你去面試了,那麼你可能就會因為工作能力
被錄用或不被錄用
。但是如果你不去面試,那麼你的工作能力可能滿足要求,也可能不滿足要求。這種機率事件在我們的日常生活中
隨處可見
,這樣不確定和確定的結果僅僅需要我們自己去作出決定。
人生處處充滿選擇
所以為了避免“薛定諤的貓”這一現象對自身產生影響,我們在做一件十分重要的事情時,就
不要過多猶豫
。因為
只有做了
,你才能知道結果,而這個結果究竟是好是壞,都會對你產生一定的影響。
當下就是最好的時機不要猶豫
這個影響也
很好理解
,如果你決定去投簡歷,並進行面試。如果
面試成功被錄用
,就證明自己的工作能力得到認可,然後我們就能夠在之後的工作中不斷積累工作經驗。
但是如果我們
面試失敗
,那就意味著我們的工作能力可能還沒有很好,為了下一次不再失去工作的機會,我們就會激勵自己不斷地學習,從而提升自己的工作能力,在面對下一份工作機會的時候,或許還會更加從容。
大膽去做吧
對“薛定諤的貓”的
通俗解釋大致如此
,當然在現代社會,它同樣還在
量子力學領域
起作用,因為科學家對於這一現象
還沒有得出準確的結論
。
在20世紀初創立量子力學
“薛定諤的貓”具備的研究意義
薛定諤進行這一思想實驗,其實是想指出如果應用量子力學哥本哈根詮釋於宏觀物體會產生的問題,以及其於物理常識間的矛盾。
根據哥本哈根詮釋,是要我們分型
微觀系統和宏觀系統
。薛定諤在實驗中將
鐳衰變釋放出粒子
的行為看作一個微觀系統,將
貓的生死狀態
看作一個宏觀系統。很顯然,在微觀系統部分,要描述鐳是否會放射出粒子,可以用兩個量子態的線性組合。這個微觀系統的量子行為顯然與哥本哈根詮釋
相悖
。
微觀系統和宏觀系統同存
海森堡在哥本哈根詮釋中,提出
不可能同時
獲得微觀粒子的動量資訊和位置資訊。因為,微觀粒子的狀態會被觀測活動而影響。
哥本哈根學派的學者還提出:一個量子系統的量子態可以用波函式來完全地表述。波函式代表一個觀察者對於量子系統所知道的全部資訊。
我們知道在薛定諤的實驗中,根據退相干理論,貓既生又死的狀態並不可能存在,因此這就在
一定程度上諷刺
了海森堡的“
疊加態
”的解釋。
沃納·海森堡
而能夠決定貓的狀態的“人”,也就對應作為觀察者的波函式。很顯然,我們也知道“
人決定狀態
”這個結論,就存在很明顯的主觀唯心主義。除了薛定諤做的這個實驗外,愛因斯坦也提出“
上帝不會擲骰子
”來反駁哥本哈根詮釋。
愛因斯坦和波爾都是物理界的天才
“薛定諤的貓”的延伸問題
隨著量子力學的發展,科學家們也試圖在宏觀條件下做“薛定諤的貓”的實驗,但是隻能做出一些介於
宏觀和微觀之間
的疊加態,並且只能證明量子力學的
隨機並不是決定論
。
但在這期間,科學家們也將“薛定諤的貓”延伸出了許多物理問題以及哲學爭議。而其中有一個物理問題也受到廣泛關注——
平行宇宙
(多元宇宙)。
你相信宇宙中還有另外一個你嗎
由於科學家每次在觀察量子時,狀態都不相同。由於宇宙中的所有物質都有量子組成,於是在量子不同狀態下,科學家也提出了宇宙
不止一個的問題
。
於是1957年,提出“
多世界詮釋
”的
科學家休艾弗雷特
基於“薛定諤的貓”認為,在關著貓的不透明箱子中,原本就存在兩個宇宙,而這兩個宇宙的情況與箱子外的世界完全一致。但是其中一個宇宙中的貓活著,而另一個宇宙中的貓則死了。但是由於兩個宇宙
被糾纏在了一起
,因此我們開啟箱子的時候,兩個宇宙發生
分裂
,但是我們看到的究竟是哪一個宇宙卻無法事先確定。
科學家休艾弗雷特
於是在平行宇宙論中,薛定諤的貓就
不止一隻
,而處於不同宇宙中的貓也沒有辦法感知另一個宇宙的存在。就像我們身處在這個原本熟悉的宇宙空間,但是隨著我們的探索,卻發現了暗物質、暗能量,甚至還有
蟲洞和黑洞
的存在。
生命不息,探索不止
而我們原本熟悉的常規物質僅佔全宇宙的
5%
,剩下的就是暗物質和暗能量了。於是在平行宇宙的理論下,“我”這一個體本身還在其他的宇宙空間中,以與現在
完全不同的狀態
生活著,或已經死去。“薛定諤的貓”在現代科學的研究下,或許並不正統,但是其
延伸出來的價值
卻值得科學家繼續探索。