薛定谔的猫
薛定谔的猫
引用
薛定锷的猫最早由物理学家薛定锷提出,是量子力学领域中的一个悖论。其内容是:一只猫、一些放射性元素和一瓶毒气一起被封闭在一个盒子里一个小时。在一个小时内,放射性元素衰变的几率为50%。如果衰变,那么一个连接在盖革计数器上的锤子就会被触发,并打碎瓶子,释放毒气,杀死猫。因为这件事会否发生的概率相等,薛定锷认为在盒子被打开前,盒子中的猫被认为是既死又活的。
Das曾经立志要让毫不懂得量子力学的人在二十分钟之内了解薛定谔的猫,可是我失败了。失败了不要紧,我们从头再来。这一次das不再用现实世界中的例子来比喻,而是用一个如假包换的量子力学的真实事例来说明:
氦原子在元素周期表里排在第二位,它有两个电子。两个电子处于同一个能级,两个电子都在第一层(K层),——按照传统的说法:它们处在同一个轨道上。按照量子力学的说法,这两个电子的“轨道波函数”完全一样——是“对称的”,你别管轨道波函数是什么意思,它就是一个函数,描述电子在轨道上的运动状态。完全描述一个电子的运动状态,光有“轨道波函数”还不行,电子还有一个内在的性质——自旋,用“自旋态”来描述,自旋态不是朝上就是朝下何改变电子的行为?什么是“知道”?“知道”究竟是什么意思?
我们又要回到那个老问题,我们曾经在“空地上的奶牛”和“中文房间”两个问题的讨论中认真反复地对待这个问题,现在看来什么是“知道”远比我们已经讨论的重要得多、复杂得多。
量子力学中有一个重要的原理——泡利不相容原理,说的是一个原子中不可能有两个轨道和自旋完全一样的电子(不仅是电子)。如果它们轨道一样——“轨道波函数”一样,“轨道波函数”是对称的,自旋就肯定不一样,自旋肯定“反对称”。
“反对称”是什么意思?
反对称在数学上十分清晰,十分容易理解,但是它的物理意义却没有人说的清楚。氦原子中的这两个电子由一个波函数描述,假如把这两个电子相互替换,替换以后这两个电子组成的系统又有一个波函数描述;如果这两个波函数是一样的,那么这两个电子之间的关系就是“对称”的;如果这两个波函数符号相反——它们的相位因子(你不用管这个概念是什么意思)一个是+1,一个是-1,那么这两个电子之间的关系就是“反对称”。不相容原理要求氦原子中的这两个电子必须是反对称的。
薛定谔的猫通俗解释
薛定谔的猫通俗解释
薛定谔的猫是一个著名的物理学概念,源自薛定谔在1935年提出的一篇文章《解决二分子动力学问题的一般方法》。
在这篇文章中,薛定谔提出了一个想象中的实验,称为"薛定谔的猫"。
这个实验描述了一只猫被放进一个盒子中,盒子内有一枚未起弹的子弹,子弹的起弹是由一个随机事件决定的。
如果子弹起弹,它会击中盒子的一个开关,把猫弄死。
薛定谔的猫是用来描述量子力学中的不确定性的。
在量子力学中,很多的物理量都是有一定不确定性的,例如电子的位置和动能。
在薛定谔的猫实验中,猫的生死也是一种不确定性,因为它取决于子弹是否起弹,而这是一个随机事件。
薛定谔的猫是一个抽象的概念,用来帮助人们理解量子力学中的不确定性原理。
在通俗的解释中,薛定谔的猫可以被理解为一个用来描述随机事件和不确定性的模型。
在薛定谔的猫中,猫的生死是一种未知的不确定性,它直到观察者打开盒子时才能被确定。
这就是所谓的"观察者效应",即观察者的行为会对被观察的系统产生影响。
这是因为在量子力学中,观察者和被观察的系统之间存在着相互作用。
薛定谔的猫实验并没有真正进行过,它只是一个想象中的实验,用来帮助人们理解量子力学中的不确定性原理。
但是,它确实反映了量子力学中许多的基本特征,例如不确定性和观察者效应。
薛定谔的猫实验也引发了许多的讨论和争论,因为它与我们日常生活中对客观现实的理解有很大的不同。
但是,在物理学领域,薛定谔的猫是一个重要的概念,它有助于我们理解量子力学的基本原理。
薛定谔的猫
薛定谔的猫薛定谔的猫是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活的著名思想实验的名字,它描述了量子力学的真相:在量子系统中,一个原子或者光子可以同时以多种状态的组合形式存在,而这些不同的状态可能对应不同的甚至是矛盾的结果。
整个实验是这样进行的:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。
在一小时内,大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。
基本信息•中文名:薛定谔的猫•英文名:Erwin Schrödinger's Cat•别称:薛定谔之猫•提出者:薛定谔•提出时间:1935•应用学科:量子物理学相关搜索薛定谔的猫比喻什么薛定谔的猫什么梗薛定谔的猫害死了好多人横滨玛丽概述正在加载薛定谔的猫“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活的著名思想实验的名字,它描述了量子力学的真相。
“薛定谔猫”假设了这样一种情况:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。
根据量子力学理论,镭的衰变存在几率,放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死和活的叠加状态,这就是所谓“薛定谔猫”。
根据经典物理学,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。
但在量子力学的怪异世界里,猫到底是死是活都必须在盒子打开后,外部观测者“测量”具体情形才能知晓。
当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的状态,猫既是死的也是活的。
这项实验旨在论证怪异的量子力学,当它从粒子扩大宏观物体,诸如猫,听起来非常荒谬。
薛定谔的猫本身是一个假设的概念,但随着技术的发展,人们在光子、原子、分子中实现了薛定谔猫态,甚至已经开始尝试用病毒来制备薛定谔猫态,就像刘慈欣《球状闪电》中变成量子态的人,人们已经越来越接近实现生命体的薛定谔猫。
薛定谔的猫的例子
薛定谔的猫的例子
摘要:
1.薛定谔的猫简介
2.薛定谔的猫的思考意义
3.薛定谔的猫与量子力学的关系
4.薛定谔的猫的现实应用
正文:
薛定谔的猫是一个著名的量子力学思想实验,由奥地利物理学家薛定谔在1935 年提出。
这个实验旨在解释量子力学中的超定态现象,以及探讨量子力学与经典物理学的差异。
下面我们就来详细了解一下薛定谔的猫的例子。
薛定谔的猫实验设想一个封闭的盒子,里面有一只猫、一瓶放射性物质、一个探测器和一个可以控制的装置。
当装置被打开时,放射性物质可能会发生衰变,导致探测器探测到放射性粒子,然后装置就会释放毒气杀死盒子里的猫。
根据量子力学的原理,放射性物质在未被探测前处于衰变与未衰变的叠加态,而探测器在未检测到放射性粒子前也处于触发与未触发的叠加态。
因此,在盒子未被打开之前,猫就处于一种既死又活的状态。
这个例子引发了一个有趣的思考:在量子力学中,物体可以处于不同状态的叠加,而在经典物理学中,物体只能处于一个确定的状态。
这种思想上的差异使得人们开始探讨量子力学与经典物理学的关系,以及如何将两者统一起来。
薛定谔的猫实验在现实中也有很多应用,例如量子计算、量子通信和量子
隐形传态等。
这些应用都是基于量子力学中的叠加态和纠缠态原理,它们使得量子信息处理速度更快、安全性更高、传输距离更远。
总的来说,薛定谔的猫是一个非常有趣且具有启发性的思想实验。
它不仅帮助我们理解了量子力学的原理,还为现实世界中的量子技术应用提供了理论基础。
薛定谔的猫
如今,很多实验物理学 家还在验证这一理论在 80年前所做的基本假设 。物理学家们依然还在 为这个理论头疼不已。 著名物理学家费曼就曾 说:“我敢肯定,现在 没有一个人能够懂得量 子力学。”尽管已经走 过百年历史,它还有无 数的谜尚待解开。
现在,“多世界理论”演化出 的“时空穿梭”已经成为很 多科幻作品中的主题。但这 个理论完全是严格遵循数学 方程演化得来的结果,其前 提认为所有“宇宙”都包容在 同一个“时空”中,而这个“时空”是多维度的,霍金所 提出的进行“时空旅行”的“虫洞”目前只存在于理论层 面,还没有任何物理证据证明其真实存在。
“薛定谔之猫”又名“薛定谔的猫”,是关于量 子理论的一个理想实验,由德国物理学家薛定谔 在1935年提出。
量子物理学告诉我们,物 质在被测量之前是不确定 的。“不确定性”是量子 世界的基本法则。“观测 ”是在不确定的量子世界 和确定的现实之间转化的 关键。在经典极限情况下 ,通过合理的近似,量子 理论可以自动过渡到经典 世界的物理理论。但如何 描述这两个世界的交界面 ,成了量子论过不去的一 个坎。
多世界诠释(平行世界)” 的优点是:薛定谔方 程始终成立,波函数从不坍缩,由此它简化了基 本理论。它的问题是:设想过于离奇,付出的代 价是这些平行的世界全都是同样真实的。这就难 怪有人说:“在科学史上,多世界诠释无疑是目 前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。”
究竟是必然还是偶然决 定了宇宙的命运?这个 是量子力学和相对论最 大的争议。量子力学主 张:世界是由不确定的 、随机的事件决定,这 个不确定(后者叫波动 )其实就是辩证法主张 的矛盾运作;而相对论 则认为:世界应该是由 固定的、机械的规律统 治,任何看似偶然的事 件背后,其实都有必然 在支撑。
一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活 的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时在生物 学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一 只活猫,那么要是它能说话,它会不会描述那种 死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能。量子论 无法解释现实世界,这成了量子论无数个困惑之 谜中最神秘的一点。
薛定谔的猫
薛定谔的猫薛定谔的猫薛定谔的猫是薛定谔提出的一个著名的量子力学思想实验。
该实验是为了阐明量子力学中的测量问题而提出的,引出了量子纠缠和量子叠加的概念。
在经典物理学中,对一个物体的状态是可确定的,也就是说,我们可以确定一个物体是处于某种状态中的,比如位置、速度等。
然而,在量子力学中,情况却不同。
根据薛定谔方程,一个物体可以同时存在于多种可能的状态中,直到进行观测或测量时,才会确定物体处于其中一种状态。
这种多态性被称为量子叠加。
薛定谔的猫实验是为了说明这个概念。
在这个实验中,想象有一个封闭的箱子,里面有一只猫、一瓶有毒气体和一个放射性物质。
放射性物质有可能衰变,如果衰变了,就会释放出毒气,导致猫的死亡,否则猫将存活下来。
外部观测者无法知道放射性物质是否衰变,因为箱子是封闭的,无法进行观测。
根据量子力学的叠加原理,我们认为在进行观测之前,猫处于一个既死又活的叠加态中。
这个实验的关键在于量子纠缠。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在某种特殊的关系,使得它们之间的状态无论远离多远,都会相互关联。
在薛定谔的猫实验中,放射性物质的衰变与猫的状态是纠缠在一起的。
未观测时,放射性物质处于衰变和不衰变的叠加态中,猫也处于死和活的叠加态中。
只有在进行观测时,才会使得放射性物质和猫的状态分别塌缩到衰变和死亡的状态或不衰变和存活的状态。
这个实验引发了许多关于观测的争议。
量子力学无法解释观测时塌缩发生的原因,即为什么观测者的存在会导致物体的状态塌缩。
这被称为测量问题。
一种解释是量子纠缠和量子叠加只存在于微观领域,在宏观领域中不存在。
这就解释了为什么我们在日常生活中没有观察到类似的叠加态物体。
另一种解释是多世界诠释,即每次测量都会导致一个宇宙分支的产生,每个分支都对应一个可能的测量结果。
薛定谔的猫实验虽然只是一个思想实验,但它更加深化了人们对量子力学的理解,也引发了许多哲学和科学上的思考。
量子力学的基本原理与我们日常生活的观察存在着巨大的不同,这也给我们带来了更多的疑惑和挑战。
薛定谔的猫 通俗解释
薛定谔的猫通俗解释
薛定谔的猫通俗解释:
是奥地利物理学家薛定谔所做的一项实验,实验的主要内容是将一只猫关在含有少量镭和氢化物等放射性元素的密闭容器内,随着实验的推进,会有一半的放射性元素发生衰变,演变成一种能够杀害猫的毒气,另外一半放射性元素则不会衰变,不会对猫的生命产生任何威胁,我们没有办法预测放射性元素发生衰变的时间,也就不知道猫死了还是活着。
“薛定谔的猫”虽然是在量子力学领域下进行的思想实验,但是我们在现代社会也常常将“薛定谔的猫”来比喻一种现象。
我们可以将“薛定谔的猫”表示事情无法预测性。
也就是说,一件事如果我们不去做,那么它就会有两种结果,但我们一旦做了,它就只剩下一种结果。
薛定谔的猫的例子
薛定谔的猫的例子摘要:1.薛定谔的猫概述2.薛定谔的猫实验3.薛定谔的猫与量子力学4.薛定谔的猫的启示正文:【1.薛定谔的猫概述】薛定谔的猫是由奥地利物理学家艾尔温·薛定谔在1935 年提出的一个思想实验,目的是表达量子力学的不确定性和经典物理学的矛盾。
这个实验在量子物理学领域产生了深远的影响,被广泛地用来解释和探讨量子力学的基本原理。
【2.薛定谔的猫实验】薛定谔的猫实验设想一个封闭的箱子,里面有一只猫、一瓶放射性物质、一个探测器和一个可以控制的装置。
当装置被打开,放射性物质可能会发生衰变,导致探测器探测到放射性粒子,然后装置就会释放毒气杀死猫。
在实验开始之前,我们无法知道放射性物质是否会发生衰变,因此,猫的状态就处于生与死的叠加态。
【3.薛定谔的猫与量子力学】在量子力学中,薛定谔的猫实验反映了量子态的叠加原理。
根据量子力学的原理,微观粒子在未被观测之前,它们的状态是多种可能的叠加。
只有当观测者进行测量时,粒子的状态才会被确定。
薛定谔的猫实验将微观粒子的特性扩展到了宏观世界,使我们不得不面对一个既生又死的猫,从而引发对量子力学的深入思考。
【4.薛定谔的猫的启示】薛定谔的猫实验启示我们,量子力学中的很多现象是与我们的直觉相悖的。
在量子世界中,物质可以同时处于不同的状态,而这种现象在经典物理学中是无法解释的。
这也让我们意识到,要深入了解自然界的微观世界,必须抛弃经典物理学的观念,接受量子力学的观念。
总之,薛定谔的猫实验作为一个思想实验,对于我们理解量子力学的基本原理具有重要意义。
它不仅揭示了量子态的叠加原理,还让我们意识到量子世界与经典物理学的巨大差异。
薛定谔的猫最简单解释
薛定谔的猫最简单解释
什么是薛定谔的猫
它之所以会出现,是因为在物理研究领域中存在这样一种讨论,人们对一个粒子所处的状态进行观测之前,这个粒子有多种状态,用物理学的专业术语来说就是多个波函数的叠加,在对粒子状态观测结束后,我们会得到一个准确的结果——这个粒子状态到底是怎么样的。
通俗一点来说就是,这个粒子在同一时间内,既是这个样子,又是那个样子,还是这个样子,但是你观测结束后,这个粒子只会是其中一个样子,这就是薛定谔的猫。
奥地利物理学家薛定谔所做的一项实验,实验的主要内容是将一只猫关在含有少量镭和氢化物等放射性元素的密闭容器内,随着实验的推进,会有一半的放射性元素发生衰变,演变成一种能够杀害猫的毒气,另外一半放射性元素则不会衰变,不会对猫的生命产生任何威胁,这是一次将微观方面的量子行为拓展到宏观方面的阐述。
我们没有办法预测放射性元素发生衰变的时间,也就不知道上面时候会对猫产生伤害,也就不知道猫死了还是活着。
按照量子力学的观点,因为无法预测放射性元素发生衰变的具体时间段,那么这只猫就处于可死可活的叠加状态。
如果我们没有打开箱子对这只猫进行观察,那么它就永远处于理论中可死可活的叠加状态。
由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。
这项实验点的目的是论证量子力学对微观粒子世
界超乎常理的认识和理解。
随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
比喻一件事如果你不去做,它就可能有两个结果,而一旦你去做了,最后结果就只能有一个,你的参与也直接干预了结果。
薛定谔的猫是为了证明:微观世界和宏观世界一样,是永恒的,不存在你从哪一次开始观察,也就是不存在所谓时间点。
薛定谔的猫
影响及意义
量子力学作为20世纪最有突破的科学成就之一,也是最具争议的科学之一。“薛定谔的猫”很好的阐述了这 一现状。人们不能接受量子力学是因为它的不确定性。对于传统的物理学来说,只要找到了事物之间相关的,就 能在每时每刻确定,事物之间相关的物理数据,比如说,物体运行距离等于物体的速度乘以物体运行的时间,只 要知道物体的速度,你每时每刻都能计算出物体运行了多远,然而海森堡提出的量子不确定性原理使得你无法预 知一个微观粒子未来的状态。正如爱因斯坦所说的:上帝不玩骰子,但是量子力学让我们不得不相信,上帝似乎 是玩骰子的。
为了更直观的理解,将实验过程视作事件,当所选参考系不同时,其不能等同于一个事件。当选取以猫为参 考系时,命名为A事件,A事件结束状态即猫参考系的状态;当选取以外界观测者时,命名为B事件,未观测时,B 事件尚未结束,其处于叠加态。观测后,B事件结束,叠加态坍缩,呈现其最终状态。
薛定谔方程
埃尔温·薛定谔在20世纪20年代中期创立了被称为量子力学分支中的一个方程。后来被称之为薛定谔现六光 子薛定谔猫态
寻找薛定谔猫
哥本哈根诠释 格利宾
量子相干性 相对解释
哥本哈根诠释在很长的一段时间成了正统的、标准的诠释。那只不死不活的猫却总是像恶梦一样让物理学家 们不得安宁。格利宾在《寻找薛定谔的猫》中想告诉我们,哥本哈根诠释在哪儿失败?以及用什么诠释可以替代 它?
1957年,休·埃弗莱特提出的“多世界诠释”似乎为人们带来了福音,由于它太离奇开始没有人认真对待。 格利宾认为,多世界诠释有许多优点,由此它可以代替哥本哈根诠释。我们下面简单介绍一下休·埃弗莱特的多 世界诠释。
薛定锷之猫——精选推荐
“薛定谔之猫”又名“薛定谔的猫”,是关于量子理论的一个理想实验,薛定谔之猫的概念提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论,即平行宇宙之说。
详细解释什么是薛定谔猫?这要从头说起。
薛定谔(E.Schr dinger ,1887—1961)是奥地利著名物理学家、量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖,薛定谔猫是他在1935年提出的关于量子力学的一个佯谬[2]。
这些年来许多物理学家绞尽脑汁,试图解开这个佯谬。
直到最近经过一系列精巧的实验,这个问题才逐渐有了眉目。
2000年7月,《自然》报道了最新的实验结果。
量子力学是描述原子、电子等微观粒子的理论,它所揭示的微观规律与日常生活中看到的宏观规律很不一样。
处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的。
例如,电子可以同时位于几个不同的地点,直到被观察测量(观测)时,才在某处出现。
这种事如果发生在宏观世界的日常生活中,就好比:我在家中何处是不确定的,你看我一眼,我就突然现身于某处——客厅、餐厅、厨房、书房或卧室都有可能;在你看我之前,我像云雾般隐身在家中,穿墙透壁到处游荡。
这种“魔术”别说常人认为荒谬,物理学家如薛定谔也想不通。
于是薛定谔就编出了这个佯谬,以引起注意。
果不其然!物理学家争论至今。
薛定谔猫佯谬是一个设计巧妙的理想实验:将一只猫关在箱子里,箱内还置有一小块铀、一个盛有毒气的玻璃瓶,以及一套受检测器控制的、由锤子构成的执行机构。
铀是不稳定的元素,衰变时放出射线触发检测器,驱动锤子击碎玻璃瓶,释放出毒气将猫毒死。
铀未衰变前,毒气未放出,猫是活的。
铀原子在何时衰变是不确定的,所以它处于叠加态。
薛定谔挖苦说:在箱子未打开进行观测前,按照量子力学的解释,箱中之猫处于“死-活叠加态”——既死了又活着!要等有人打开箱子看一眼才能决定猫的生死。
这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-锤子-毒药瓶”这条因果链,似乎将铀原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了,要么活着,两者必居其一,不可能同时既死又活!难怪英国著名科学家霍金听到薛定谔猫佯谬时说:“我去拿枪来把猫打死!”薛定谔猫佯谬实际上提出了一个十分重要的问题:什么是量子力学的观测?观察或测量都与人的主观有关,而人在箱外,所以必须打开箱子才能决定猫的死活。
薛定谔的猫比喻什么事情
薛定谔的猫比喻什么事情喜欢物理学的人一定听说过一个词语——薛定谔的猫,但是很多人百思不得其解,去看了相关定义后更迷糊了,到底薛定谔的猫是说的什么呢?我们接下来从以下几个方面来说说。
薛定谔的猫是一个物理学概念,最早由物理学界的科学家薛定谔提出。
他的初衷是从宏观角度解释微观领域的粒子问题,证明粒子被观测时的状态。
但这一概念提出后,在物理学界迅速传播,甚至引发了物理学界的大地震,几乎颠覆了物理学界长期持有的机械唯物主义思想。
什么是薛定谔的猫它之所以会出现,是因为在物理研究领域中存在这样一种讨论,人们对一个粒子所处的状态进行观测之前,这个粒子有多种状态,用物理学的专业术语来说就是多个波函数的叠加,在对粒子状态观测结束后,我们会得到一个准确的结果——这个粒子状态到底是怎么样的。
通俗一点来说就是,这个粒子在同一时间内,既是这个样子,又是那个样子,还是这个样子,但是你观测结束后,这个粒子只会是其中一个样子,这就是薛定谔的猫。
一种波函数如果这个解释还是很难理解,可以这么想。
房间里有一个箱子,箱子里有一只猫,还有一个装着有毒气体的瓶子,很容易碎。
在你打开盒子之前,不知道猫是死是活。
只有打开盒子,才能决定猫的生死。
这个时候你是不是觉得似曾相识,好像在哪里听过类似的理论?是的,这个说法有点像中国古代一位哲学家提出的心性论。
我看着这朵花,它和我在一起。
如果我没有看到这朵花,那么这朵花就不存在。
薛定谔的猫主题插画其实两者还是有些不同的,但是有相通之处,这就导致很多人理解出错,将薛定谔的猫简单粗暴的定义为唯心主义,其实这是一种不准确的理解。
我们接下来深入讨论一下薛定谔的猫。
光学的讨论引出的概念还是上面猫的那个例子,乍一看这个例子有些无聊,但在物理学家的眼中却不是这样的,在盒子没有打开之前,谁也无法知道猫的状态,这是微观概念和宏观概念的交叉融合。
在量子力学的角度下去解释,一只猫肯定不会处在既死了又活着的状态,但是在微观状态却是可以说得通的。
薛定谔的猫什么意思
薛定谔的猫什么意思
意思是:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。
镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。
根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。
这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。
该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。
随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
影响及意义:
量子力学作为20世纪最有突破的科学成就之一,也是最具争议的科学之一。
“薛定谔的猫”很好的阐述了这一现状,人们不能接受量子力学是因为它的不确定性。
对于传统的物理学来说,只要找到了事物之间相关的联系,就能在每时每刻
确定,事物之间相关的物理数据,比如说,物体运行距离等于物体的速度乘以物体运行的时间,只要知道物体的速度,你每时每刻都能计算出物体运行了多远。
然而海森堡提出的量子不确定性原理使得你无法预知一个微观粒子未来的状态,正如爱因斯坦所说的:上帝不玩骰子,但是量子力学让我们不得不相信,上帝似乎是玩骰子的。
薛定谔的猫定理
薛定谔的猫是什么定理?
薛定谔的猫不是指一个定律,而是薛定谔本人对于量子力学的解释所产生的疑问所设计的一个假想实验。
薛定谔的猫就是指将一只猫放在一个盒子里,盒子中有着带毒气且容易碎的小瓶子,那么在没打开盖子之前,这只猫有两只可能性各占据一半,指的是事情的确定性和不确定性。
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验,是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。
这个理论实验的内容是,把一只猫放进一个封闭的不透明盒子,在这个封闭的盒子里,薛定谔放进了一个放射性原子,一个可以检测原子衰变的装置,和一个毒气释放装置。
这个原子在一个小时内有几率发生衰变,如果发生衰变就会被检测装置所检测到,进而激活毒气释放装置,施放毒气杀死猫。
“薛定谔的猫”这个实验的目的,是要反驳哥本哈根学派,关于量子系统的叠加态会因由和外部世界的相互作用,或被外部世界测量时而变成一种固定态的理论,参照实验来说,即猫是在被外部世界所观察之后,它的生死才处于一种固定态。
但按照客观来说,这个猫,不管你外部观察与否,它的生死早就固定了。
这就反驳了哥本哈根学派对量子系统的叠加态的理论,到达了实验目的。
扩展资料:
薛定谔的猫在生活中可以比喻事情的确定性和不确定性,即事情的两面性和未知结果的叠加性。
例如我要去做某件事,可能成功也可能失败,在没有确定结果前,是
- 1 -
既成功又失败的状态。
就像薛定谔的猫一样。
只要是涉及到不确定的事情,其实都是可以用薛定谔的猫来比喻的。
- 2 -。
薛定谔的猫是什么梗
薛定谔的猫是什么梗
“薛定谔的猫”是1935年奥地利物理学家薛定谔做的一个实验:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。
在一小时内,大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。
简单来说,你在拆快递之前,快递盒里的东西可能是好的,也可能是坏的,好和坏是同时存在的,只有在打开盒子的一瞬间,两种可能性才坍塌到一种可能性,要么是好坍塌到坏,要么是坏坍塌到好。
而薛定谔的猫,讲的就是这个道理,在一个盒子打来之前,你永远不知道是好的还是坏的。
薛定谔的猫
薛定谔的猫薛定谔的猫薛定谔的猫,是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出的一个思想实验,用于解释微观领域的量子叠加现象。
这个实验想象了一个盒子里关着一只猫,同时盒子中有一个放射性物质,它有一半的几率在一段时间内衰变,一半的几率不衰变。
衰变后会释放出放射性物质,导致盒子中的氰化物毒气释放,致使猫死亡。
在微观层面,直到观察之前,猫既是存活的又是死去的,即处于死活两个不同状态的叠加态。
这个实验背后的思想实质是:在量子世界中,一切都是以波函数描述的。
波函数是一个复数函数,包含了所有可能的测量结果的信息。
当观测者对一个量子系统进行观测时,这个波函数会发生坍缩,选取出一个特定的测量结果。
在薛定谔的猫实验中,波函数由两个叠加的态组成:死亡态和存活态。
而且,在观察之前,这两个态是同时存在的。
只有当观测者打开盒子并观察时,波函数才会坍缩,猫才会处于死亡态或存活态中的一个。
这个实验带来的质疑是,盒子中的猫是死是活,是观测者的观测行为决定的呢,还是盒子中猫的存在状态本身就是不确定的?薛定谔的灵猫实验达到了超越常规思维和直观认知的效果。
它让我们看到了微观粒子的叠加性质,也让我们对客观世界的理解产生了一些困惑。
如果一个生物体或者物体存在的状态可以同时是死亡和存活,那么我们对于"存在"的概念又是否正确呢?这种思考引发了哲学和科学的深入探讨。
尽管薛定谔的猫实验是一个思想实验,但它引起了科学界的广泛讨论,并产生了重要的影响。
在实验物理学中,单个粒子的叠加态得到了验证,量子比特的概念也相继提出并应用于信息科学和计算机科学领域。
猫的思想实验不仅是对微观世界的探索,也是科学方法和思维方式的一次思考。
薛定谔的猫实验揭示了量子世界的奇妙性质,也让我们意识到人类自身的认知和观察能力的局限性。
我们无法将微观粒子的特性以常规的直观方式解释,必须运用数学和抽象的思维来描述和理解。
这种思维上的变革也推动了科学的进步和技术的发展。
薛定谔的猫
❖ 究竟是必然还是偶然决 定了宇宙的命运?这个 是量子力学和相对论最 大的争议。量子力学主 张:世界是由不确定的 、随机的事件决定,这 个不确定(后者叫波动 )其实就是辩证法主张 的矛盾运作;而相对论 则认为:世界应该是由 固定的、机械的规律统 治,任何看似偶然的事 件背后,其实都有必然 在支撑。
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现在,“多世界理论”演化出 的“时空穿梭”已经成为很 多科幻作品中的主题。但这 个理论完全是严格遵循数学 方程演化得来的结果,其前 提认为所有“宇宙”都包容在 同一个“时空”中,而这个“时空”是多维度的,霍金所 提出的进行“时空旅行”的“虫洞”目前只存在于理论层 面,还没有任何物理证据证明其真实存在。
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❖ 一只猫同时又是死的又是活的?它处在不死不活 的叠加态?这未免和常识太过冲突,同时在生物 学角度来讲也是奇谈怪论。如果打开箱子出来一 只活猫,那么要是它能说话,它会不会描述那种 死/活叠加的奇异感受?恐怕不太可能。量子论
无法解释现实世界,这成了量子论无数个困惑之 谜中最神秘的一点。
理论可以自动过渡到经典
世界的物理理论。但如何
描述这两个世界的交界面
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“哥本哈根学派”认为,物质 在被观测之前,是处于一种不
确定的叠加态的
为了反驳这种观点,证实量子力 学在宏观层面是不完整的,1935 年德国物理学家薛定谔设计出物 理学史上最著名的动物:薛定谔 的猫。
猫真的会处于“既是 活的,又是死的”状 态吗?
当猫被锁在箱子里时,因为我们 没有观察,所以那个原子处在衰 变/不衰变的叠加状态。因为原 子的状态不确定,所以猫的状态 也不确定,只有当我们打开箱子 察看,事情才最终定论:要么猫 躺在箱子里死掉了,要么它活蹦 乱跳地“喵呜”直叫。问题是, 当我们没有打开箱子之前,这只 猫处在什么状态?似乎唯一的可 能就是,它和我们的原子一样处 在叠加态,这只猫当时陷于一种 死/活的混合状态。
薛定谔的猫
薛定谔的猫薛定谔的猫薛定谔的猫是著名的量子力学思想实验,由奥地利物理学家埃尔温·薛定谔在1935年提出。
这个思想实验通过描述一个在量子力学原理下的理想化情形,来阐述微观粒子的奇妙性质。
实验设想中,有一只猫被放置在一个封闭的箱子中,同时在这个箱子中有一种放射性物质,可能会在某个特定时间发生衰变。
如果发生衰变,一个探测器会被触发,导致释放一瓶毒气,最终导致猫的死亡;而若没有衰变发生,探测器则不会被触发,猫就会存活下来。
在量子力学的框架下,未触发探测器和触发探测器两种可能性是以概率的形式同时存在的。
这种量子叠加的状态描述了不确定性,即我们不能准确预测在实验发生之前猫的具体状态。
根据量子力学原理,量子态(wave function)的叠加性意味着观测者对系统的观测会导致量子态的坍缩,使得系统处于确定的状态。
因此,猫的死活状态在观测之前是未知的,观测之后才变为确定的状态。
这个实验引发了一个有趣的哲学问题,即量子力学的不确定性原理是否适用于宏观世界的物体,例如猫。
一般认为,宏观物体是否能够处于叠加态是不存在的,因为它们与环境有着强烈的相互作用,导致量子性质被抑制。
然而,薛定谔的猫实验并非直接在实践中进行。
它是一种思维实验,强调了量子力学原理的奇妙性质,并用生动形象的方式诠释了这些概念。
薛定谔的猫以其简洁而又深奥的思想实验成为了量子力学的经典案例之一。
它使得我们理解了量子力学的基本原理,以及对微观世界做出具体预测的限制。
在现代物理学中,量子力学的应用广泛而深入,成为了解释微观世界的最理想的理论框架之一。
然而,薛定谔的猫也引发了令人费解的问题。
例如,如果猫可能同时处于死亡和存活的状态,那么当我们打开箱子观察时,猫最终会处于哪种状态?观测者的意识是否对量子态的坍缩有影响?对于这些问题,学界还没有达成一致的共识。
尽管如此,薛定谔的猫实验仍然是一个重要的量子力学思想实验,它激发了人们对于量子世界本质的深刻思考。
薛定谔的猫是什么定律
薛定谔的猫是什么定律
薛定谔的猫:是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个思想实验。
是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。
镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。
根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加态。
这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。
该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系
起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。
随着量子物理学的发展,“薛定谔的猫”还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
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猫的诞生
薛定谔对量子力学的“哥本哈根解释”经常提出质疑. 1935 年。薛定谔对量子力学哥本哈根学派提出了又一次挑战。他 设想一种理想实验:
然而,猫却不这样认为
是死是活, 我心里明白
理论上讲, 猫自己还是 知道自己是活还是死的。
但根据量子测量假说, 处在这种怪态上,猫的生死 是打开盒子前的“客观存 在”,但又决定于打开盒子 后的“观察”。看上去这个 推论是不合理的,因而称之 为“薛定谔猫佯谬”。
如果盒子还有一个人, 猫的生死他是知道的,他是 否会得到与盒外观察者一样 的结果呢?ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多宇宙解释
当你掷骰子,它看 起会随机得到一个 特定的结果。然而 量子力学指出,那 一瞬间你实际上掷 出了每一个状态, 骰子在不同的宇宙
中停在不同的点数。其中一个宇宙里,你掷 出了1,另一个宇宙里你掷出了2……。然而 我们仅能看到全部真实的一小部分--其中 一个宇宙。
多宇宙解释中的猫
多宇宙认为猫并未叠加,而是“分裂”成了 两只,一死一活,必定有一只活猫!只不过 它们存在于两个平行的世界中。
如果多宇宙理论是正确的,那么我们得到的推论是:一旦一 个“意识”开始存在,从它自身的角度来看,它就必定永生!
寻找新的解释
既然量子论是正确的,那么叠加性必然是一种普遍 现象。可是,为什么火星有着一条确定的轨道,而 不是从轨道上向外散开去呢?
自然,答案在哥本哈根派的锦囊中是唾手可得: 火星之所以不散开去,是因为有人在“观察”它, 或者说有人在看着它。每看一次,它的波函数就坍 缩了。但无论费米还是盖尔曼,都觉得这个答案太 无聊和愚蠢,必定有一种更好的解释。
多宇宙理论中的问题——量子永生
现在假如有一位勇于为科学献身的仁人义士,他自告奋勇地 去代替那只倒霉的猫。根据多宇宙,必定有一个你看到瓶子 碎掉,另一个你在另一个世界里看到瓶子仍然完整。但问题是, 看到瓶碎的那位随即就死掉了,什么感觉都没有了,这个世 界对“你”来说就已经没有意义了。对你来说,唯一有意义 的世界就是你活着的那个世界。 所以,从人择原理的角度上来讲,对你唯一有意义的 “存在”就是那些你活着的世界。你永远只会看到瓶子完好 无损而继续活着!因为多宇宙和哥本哈根不同,永远都会有 一个你活在某个世界!
新的解释——量子退相干
现在除非存在某种机制,破坏猫的内部状态 或死猫和活猫(波包内部或波包之间)的相 干叠加,“薛定谔猫佯谬”和宏观物体空间 局域化问题在逻辑和常识上才能得到自恰的 解决。
目前,可以用量子纠缠诱导量子退相干的观 点,对薛定谔猫徉谬和宏观物体的空间定域 化问题给出可能的物理解答。
量子退相干
定性地说,一方面,组成宏观物体的内部微观粒子 的个体无规运动,以及宏观物体所处的环境的随机 运动,会与宏观物体的集体自由度耦合纠缠起来,产 生对集体自由度的广义量子测量。随着环境的自由 度或组成宏观物体的粒子数增多,与之相互作用的 量子系统会出现量子退相干,使得量子相干叠加名 存实亡。由此看来,“薛定谔猫佯谬”和宏观物体 的空间定域化问题有可能起因于对问题的不恰当地 表述。
薛定谔的猫
薛定谔
奥地利物理学家。概率波动力学的创始人。1887年8 月12日生于维也纳,1961 年1 月4日卒于奥地利的阿 尔卑巴赫山村。1906 年入维也纳大学物理系学习。 1910年获博士学位。毕业后,在维也纳大学第二物理 研究所工作,直到1920年以前主要在维也纳大学任教, 1921~1927年在苏黎世大学任教,开头几年,他主要 研究有关热学的统计理论问题,写出了有关气体和反 应动力学、振动、点阵振动(及其对内能的贡献)的 热力学以及统计等方面的论文。他还研究过色觉理论, 他对有关红绿色盲和蓝黄色盲频率之间的关系的解释 为生理学家们所接受。
在量子力学中,不确定性指测量物理量的不确定性,由于在一定条件下,一些力 学量只能处在它的本征态上,所表现出来的值是分立的,因此在不同的时间测量, 就有可能得到不同的值,就会出现不确定值,也就是说,当你测量它时,可能得 到这个值,可能得到那个值,得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态 上测量它,才能得到确切的值。
量子力学
量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科, 它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基 础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物 理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的 应用
“一只猫关在一个钢盒内,盒中有下述极残忍的装置 (必须保证此装置不受猫的直接干扰):在盖革计数器中有 一小块辐射物质,它非常小,或许在1 小时内只有一个原子 衰变。在相同的几率下或许没有一个原子衰变。如果发生衰 变,计数管便放电,并通过继电器释放一锤,击碎 一个小的 氢氰酸瓶。如果人们使这整个系统自己存在1 个小时, 那么 人们会说,如果在期间没有原子衰变,这猫就是活的。而第 一次原子衰变必定会毒杀了猫.”
猫的照片
我们心中的猫
根据量子力学,盒内整个系统处于两种态的叠加
|u>=|e> | 死猫>+|g> |活猫>
之中,其中第一分量意味着死猫与原子嬗变态|e>的 关联;第二分量意味着活猫与原子稳态|g>的关联。 这样的关联状态就是所谓的量子纠缠态。
我们看猫
那么,在这个箱子里的猫究竟是死的还是活 的呢?按照以玻尔为代表的哥本哈根学派的 解释,放射性原子的衰变可以用波函数来描 述。在没有打开箱子时,放射性原子进入了 衰变与不衰变的迭加态,这时猫就成了一只 处于迭加态的猫,即一只又死又活、半死半 活的猫。只有当实验者打开箱子的时候,波 函数突然“坍缩”,我们才能知道猫的确定 态:死,或者活。