最著名的思想实验之一,却最容易被人们误解
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在中学阶段,我们学过光的干涉:当光射向两条狭缝时,会在另一端的屏幕上留下明暗交替的干涉图样。但如果你意识到,光是由光子组成的,每个单独的光子必须通过一个狭缝,你就会开始看到其中的怪异之处。即使一次只发送一个光子,最终仍然会得到干涉图样。然后,你可能会想知道,光子到底通过的是哪条狭缝?当你对这个想法开始实施测量的时候,你会发现干涉图案消失了。
这让一件事让物理学家明白,观察量子系统的行为可以在很大程度上改变结果。但是,这一发现却给物理学带来了更多的问题。在什么情况下观察会改变结果?观察的构成要素是什么?人类是否需要成为一个“观察者”,或者一个无机的、非生命体的测量方法就足够了? 打开盒子等同于观察,你可能会发现猫死了,也可能发现猫还活着。但在你打开盒子之前,猫、原子系统必须处于两种状态的叠加状态。原子衰变的可能性是不确定的,因此原子必须同时处于衰变态和非衰变态的叠加状态。因为原子的衰变控制着毒物的释放,而毒物决定着猫的生死,所以猫本身必然处于生和死的叠加状态。
对薛定谔的猫的误解事实上,猫本身就是一个完全有效的观察者。在那里放一个盖革计数器,也可以算作一种观察。事实上,在这个系统中发生的任何不可逆的相互作用,即使它与外部世界完全隔绝,也只会显示出一种确定的状态:原子要么衰变了,要么没有。 换句话说,薛定谔知道猫要么是死的,要么是活的。猫本身永远不会处于量子态的叠加状态,而是在任何时刻要么绝对死亡,要么绝对活着。他认为,仅仅因为你的相机没有聚焦,并不意味着现实从根本上是模糊的。 只有当物理学家在某个特定的时间进行观察时,猫的状态才能被创造出来吗?答案显然不是的。量子宇宙对所有人来说都是一个陌生的领域,薛定谔的猫在很大程度上说明了我们是多么容易误解它。 |
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