薛定谔之猫(薛定谔的猫通俗解释)

“薛定谔的猫”是什么意思？

薛定谔的猫是啥？

薛定谔之猫到底是什么意思
“薛定谔的猫”是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个理想实验。

假设一只猫被关在了包括下述“痛苦装置”的盒子，猫自己不能操纵这个装置。一个带有很少放射性物质的盖革计数器放在盒子里，这样一小时中或许有一个原子衰变，则计数器反应并通过一个继电器扳动一个小锤，打碎氰化物小瓶。人们让这个系统放上一小时后，猫可能还是活着的，如果这中间没有原子衰变；而如果第一个原子发生了衰变，猫将会被毒死。

最初薛定谔提出这个思想实验，是为了反驳“哥本哈根学派”的理论。

以波尔为首的“哥本哈根流派”的观点认为，量子力学非常完备，解的随机性是微观世界的基本规律，没有任何我们尚不知道的原因。

他们认为量子力学中的随机性是“真正的随机”，这种随机是本质上的东西，是不存在信息缺失的，即使有人知道一切，他也无法搞清楚面前的这个粒子是否会衰变；这个粒子的随机性既然是本质的，那么在观测前它必然不倾向于任何一种状态，所以只能是处于衰变和不衰变两种状态叠加。

而薛定谔则认为这个理论非常荒唐，他们的观点是“量子力学中解的随机性是由于缺少信息造成的”，于是提出了这个思想实验，把微观粒子处于衰变和不衰变的叠加态变成了猫的生死叠加态——用“哥本哈根学派”的理论去解释，那么猫就会呈现一个“不死不活”的叠加态，而这根本是不可能的。

薛定谔试图用这个思想实验阐述宏观尺度是否遵从微观尺度的量子叠加原理的问题，巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来，以此证明量子力学在宏观状态下的不完备性。

而“哥本哈根学派”对此的解释是：观察者的存在对实验造成了影响。盒子里的猫本是处于活猫和死猫概率叠加的状态，但在“观察”这一动作发生的一瞬间，概率发生了坍塌，盒子里的猫变成了一只活猫或者死猫。

直到两派代表人物去世，这两种观点依旧争论不休。随着物理学的发展，薛定谔的猫还牵引出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
薛定谔之猫的详细内容

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。薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》，在论文的第5节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根学派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变/不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机地选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个粒子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。
这个理想实验的巧妙之处，在于通过“检测器－原子－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！”

薛定谔的猫是什么意思？

一只猫被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。

如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。原子核的衰变是随机事件，物理学家所能精确知道的只是半衰期——衰变一半所需要的时间。

如果一种放射性元素的半衰期是一天，则过一天，该元素就少了一半，再过一天，就少了剩下的一半。物理学家却无法知道，它在什么时候衰变，上午，还是下午。当然，物理学家知道它在上午或下午衰变的几率——也就是猫在上午或者下午死亡的几率。

如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。

此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。

扩展资料

量子力学告诉我们：除非进行观测，否则一切都不是确定的，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。爱因斯坦和少数非主流派物理学家拒绝接受由波尔及其同事创立的理论结果。

爱因斯坦认为，量子力学只不过是对原子及亚原子粒子行为的一个合理的描述，这是一种唯象理论，它本身不是终极真理。他说过一句名言：“‘上帝’不会掷骰子。”他不承认薛定谔的猫的非本征态之说，认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。

薛定谔想要借此阐述的物理问题：宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来，旨在否定宏观世界存在量子叠加态。

然而随着量子力学的发展，科学家已先后通过各种方案获得了宏观量子叠加态。此前，科学家最多使4个离子或5个光子达到“薛定谔猫”态。如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间，已成为实验物理学的一大挑战。

参考资料来源：百科-薛定谔的猫

薛定谔的猫通俗解释

什么是“薛定谔的猫”？量子力学用猫来解释，别有一番趣味！