关于薛定谔的那只猫

  • 2017-12-04
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薛定谔的猫实验,是有前提条件的,就是符合量子力学的随机触发装置。先简单介绍一下实验流程吧。在一个封闭的盒子里,有一只猫,和一个装满毒气的装置。装置有50%的概率开启,如果开启的话,装置内的毒气会杀死盒子里的猫。好,现在回到这个前提条件,就是装置的随机性。这50%的概率,不是简简单单的投一枚硬币,50%几率正面,50%几率反面这么简单。假如你只是投一枚硬币的话,那么你的掷出力度、掷出角度、硬币旋转的线速度,空气阻力,硬币旋转产生的空气动力,甚至是硬币表面的分子分部、地球的地转偏向力,任何细微的数据全部集中在一起,经过庞大的计算的话,那么在硬币投掷出去的瞬间,得到的结果其实早已注定,根本没有所谓50%的随机性可言。我们可以这样理解:投掷硬币的所有数据,都在“宇宙”的观察中,所以“宇宙”知道“装置”是否会喷射毒气,换言之,盒子里的猫是无法“量子化”的。这个实验的核心,既不是盒子,也不是猫,而是可以产生真正的“随机”的装置。其原理就是放射性元素的半衰期不可预测性。机关由一个放射性原子所控制,其裂变则触发机关。这个装置可以捕获“宇宙”所无法观察和计算到的随机数,并根据随机数的结果,有50%的概率将毒气释放。在这个前提条件下,在盒子封闭起来时,猫就会处于活着和死去的叠加状态。因为连“宇宙”都不知道盒子里的猫,是活着还是死亡。再这之后,我们人类,也是宇宙的一部分。在我们开启盒子时,我们就充当了宇宙的“观察者”的角色。在我们开启盒子时,原本处于生死叠加状态的猫,就会通过我们的眼睛,被“宇宙”所观察。“观察者”存在时,原本包裹着猫的“概率云”就会坍塌。根据装置给出的结果,假如装置喷射了毒气,那么叠加状态的猫的“活猫”部分,就会随着“概率云”塌缩,我们就只能观察到死去的猫。反之,如果装置没有喷射毒气,那么“死猫”就会塌缩,我们会观察到一只活着的猫。另外,猫为什么不是宇宙的一部分呢。首先,猫被封闭在盒子内,盒子中的随机装置将左右它的生死。所以,猫本身会被“概率云“包裹。也就是说,猫处于活着和死去相叠加。这个叠加无法互相观察。叠加状态的”活猫“部分,认为自己一直活着。而”死猫“部分就只知道毒气喷射,随后就成为了一具尸体。一个“装置喷射了毒气”,和“一个装置没有喷射毒气”两种截然相反的情形,在盒子里同时出现又互不干预,当盒子内的情形暴露在“宇宙”中,才会有其中一种与随机装置给出的结果不一致的情形塌缩消失。这也是量子力学的魅力啊,微观世界的现象,在宏观世界投影到”猫“身上,就是这么奇怪、纠结、和难以置信。
 
再简单讲讲“观察者”部分吧。收到一些关于”猫为什么不能观察自己“的问题,发现似乎是我对于这个解释所举的例子不够好。那么,我再来重新解释一下吧。回到盒子里,仍然有一只可怜的小猫,和一个随机装置。这次装置连接的不再是毒气瓶了,而是连接到一个装满水的喷头。装置内的放射性原子裂变则触发机关,喷头就会将水喷到猫的身上。然后,我们封闭盒子,耐心等待。此时盒子内,就会出现干猫和湿猫叠加的情况。干猫和湿猫无法互相观察。”干猫“部分,它的经历是,被愚蠢的人类关到一个盒子里,过了一段时间后,盒子打开,它非常不耐烦的跳了出来。”湿猫“部分,它的经历是,被愚蠢的人类关到一个盒子里,盒子封闭以后,喷头喷出水,将自己弄湿了。盒子打开后,它非常愤怒的跳出来,想办法甩干身上的毛。一个盒子里只有一只猫,盒子打开,在我们的观察中,就会有其中一只随着”概率云“塌缩。所以,只会有一只猫跳出来。无论这只猫是干猫还是湿猫,在它们的经历经历中,都没有遇到过另一个“自己”,而是同一只猫的两种不同经历同时出现在盒子里,直到其中一种经历随着“宇宙”的观察而消失。所以,猫,无法充当“观察者”。
 
学文科的同学们注意了。我们的目的,并不是让人类或是任何生灵或是任何电子设备,去猜盒子里的状况。盒子想要蒙蔽的,是“宇宙“。人类,任何生灵,任何电子设备,只是宇宙的”观察者“实验有趣的地方在于盒子内的概率云被观察前的状态。而不是想办法在“宇宙”知道答案之前掀开盒子看一看。人,任何生灵,任何电子设备,都是宇宙的一部分,它们观察到了,宇宙也就观察到了,盒子内就不再有”概率“,只躺着”结果“了。
转载自https://www.zhihu.com/question/20135153  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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