TED视频：薛定谔的猫和量子力学

发布网友 发布时间：2022-04-20 12:02

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热心网友 时间：2023-11-29 00:14

“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* ：粒子的某些特性无法确定，直到测量外力迫使它们选择。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。
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 。可是另外一方面，人们发现薛定谔猫态（量子叠加态）本身就在生命过程中存在着，且是生物生存不可缺少的 。

热心网友 时间：2023-11-29 00:15

简单的说，就是薛定谔为了表示他那个时代量子理论中“波函数塌缩”理论的不完善设计的一个思想实验。

把一只猫放进一个不透明的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变，它将会发射出一个粒子，而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置，打开装有毒气的容器，从而杀死这只猫。根据量子力学，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，但是，如果在一个小时后把盒子打开，实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。

根据量子力学，未进行观察时，量子系统处于已衰变和未衰变的叠加态，该状态可以用一个波函数来描述，而波函数可由薛定谔方程解出。
当观察发生时，系统不再处于叠加态而成为两者之一的一种状态，即所谓的“波函数坍缩”。
波函数坍缩：指的是某些量子力学体系与外界发生某些作用后波函数发生突变，变为其中一个本征态或有限个具有相同本征值的本征态的线性组合的现象。

薛定谔通过宏观的猫的死活的叠加态反映量子系统的叠加态，通过宏观的打开盒子观察反映造成量子系统坍缩的微观的观测。
薛定谔的本意是：如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话，量子力学本身是不完备的。
也就是说量子力学上的“波函数坍缩”理论还需要补完。

比较一般的解释是：在盒子打开前，波函数已经坍缩，猫已经是死或者活的确定态之一。并不是打开盒子观察这个行为引起的波函数坍缩。
这个即是客观塌缩论
根据客观坍缩理论，叠加态在某些客观的物理阈值（时间、质量、温度、不可逆性等）达到的时候会自发地被破坏。因此，猫会在盒子被打开以前早就处在一个确切的状态。这可以被不严谨地说成“猫观察它自己”或“环境观察猫”。

客观坍缩理论要求对标准量子力学做一些修改以允许叠加态的破坏在时间演化过程中被允许。

以上都是薛定谔那个时代的老生常谈了。

其实，波函数坍塌的真实性并没有被完全地确定；科学家一直在争论，波函数坍缩是这个世界的自然现象之一，还是仅是属于某个现象的一部份，比如量子退相干的附属现象。近年来，量子退相干已取代波函数坍塌为更受量子物理学家欢迎的理论。

热心网友 时间：2023-11-29 00:15

简单来说就是半死不活的意思。

薛定谔假定了一个实验，说把猫关在一个箱子里，里面有用不稳定的因素控制的杀死猫的装置，因为这杀死猫的因素并不稳定，所以打开看看的话就不知道猫是死还是活，那么猫的状态就可以说是又死又活的叠加状态。

热心网友 时间：2023-11-29 00:16

薛定谔的猫是什么？它告诉你平行宇宙和量子力学，其实很有趣！