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【科普】薛定谔的猫到底是怎么一回事?相关误解诠释。

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相信很多人对薛定谔的猫这个词并不陌生。然而,大多数人对它有着各种误解,“打开箱子看一眼能决定猫的死活”这种说法误导了大多数对量子力学并不是很了解的人,产生了量子力学似乎是唯心论的这种误解。但事实上,薛定谔的猫并不是一个佯谬或是悖论,它仅仅是一个理解上的错误。本帖希望通过对薛定谔的猫进行一些详细解释,希望能够解开大家对它的误解。声明在最前面,本作者是在大学学过量子力学的,请大家放心食用。


IP属地:浙江1楼2019-07-18 11:12回复
    首先说明一下,薛定谔的猫在今天有很多不同的含义。最开始它只是指的是由薛定谔提出的那个著名的思想实验本身,后来有一些引申的意义。本文主要讨论最早的那个思想实验本身,说明人们对之的误解在何处。关于引申意义,文末稍微提两句。


    IP属地:浙江2楼2019-07-18 11:12
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      关于薛定谔猫实验,这个实验的内容我引用一下百度百科对它的描述:
      [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”。]
      现在我们一起来想想如果真的要做这个实验的话,大家应该怎么做。
      现在如下图,有一个箱子,里面有一个装有放射性元素(也就是上述的镭)的容器,一个毒气瓶(里面装有氰化物),一只猫。


      IP属地:浙江3楼2019-07-18 11:13
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        现在我们想要实现的功能是,一旦镭衰变,就触发毒气瓶杀死这只猫。
        为了实现这个功能,我们需要一个控制器,在接收到信号以后,开启毒气瓶杀死这只猫。
        我们还需要一个感应器,感应放射性元素镭,将镭是否衰变的信号转化为电信号。
        还需要一套信号传输装置,把感应器的信号传递给毒气瓶的控制器。这样一来,整个一套触发装置就搭建完毕了,如下图所示。


        IP属地:浙江4楼2019-07-18 11:13
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          我们现在就可以看出问题了。问题就出在放射性元素的感应器上面。如果你愿意,你也可以将感应器叫做探测器,用以探测元素是否衰变。量子力学中的“观测”并不是仅仅用人眼观看才算(很多人有着这样的误解所以认为量子力学唯心,其实这是不对的),任何探测装置的使用,甚至任何与被观测的物体发生相互作用的行为,都是观测行为。因此,这个放射性元素容器中的“是否已经衰变”的量子叠加态,在它与“感应器”发生相互作用的一刻起,就已经坍缩了。因此,坍缩后的态,是要么已经衰变,要么没有衰变,而并不是衰变和不衰变的叠加态。因此,猫要么死,要么活,而并不是死活的叠加态。它死还是活与你开不开箱子看一眼无关。
          “薛定谔的猫”实验是在量子力学建立初期提出的,当时的人们对量子力学这种新理论没有构成全面的了解,所以他们提出了“薛定谔的猫”这种其实很好解释的模型。薛定谔的猫实验本身不是一个待解决的难题,而是早期物理学家们对量子力学理解不充分而造成的理解上的错误。
          关于薛定谔猫的引申意义,现在的科学家们在尝试构建宏观的量子态,例如使用大分子的C60进行双缝干涉实验。这些物理学家们把这种态叫做“薛定谔猫态”,其实有一部分玩梗的意味。薛定谔猫态有时可以用做宏观量子态的戏称。对于宏观量子态这一领域,我也并不是十分了解,因此本文不做过多介绍了。


          IP属地:浙江6楼2019-07-18 11:14
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            希望这篇帖子能够帮助大家更好的理解薛定谔的猫相关的问题。
            最后,本帖拒不接受抬杠,谢谢。过于影响观感的杠我会删掉的。合理和气的意见和提问不算在内。


            IP属地:浙江7楼2019-07-18 11:15
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              前段时间看了《上帝掷骰子吗?量子物理史话》里讲,如果把人替换猫放进这个实验,不存在不死不活的状态,因为人本身就是观察者,但猫却不知道生和死的概念,人却知道,人在箱子里不断观察自己的状态,从而不停地触动自己的波函数坍缩。人和猫唯一的区别就是意识,后来讲到多重世界理论时还提到了一个自 杀实验感觉挺好玩的


              IP属地:河南来自手机贴吧8楼2019-07-18 12:09
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                也就是说,不打开箱子看猫的话,猫是一个确定肯定一定绝对的死的而且是活的状态。
                也就是说这只猫的状态是确定的,它是死的,非常确定他是活的,我说了已经有定论了这只猫是死的,让我重复多少遍才能懂这是只活猫。一直绝对是死的,也肯定是活的,但不是叠加态的猫。
                (我告诉你,没有办法突破海森堡测不准定则的束缚,你的这些解释都是胡扯)


                IP属地:河北来自Android客户端9楼2019-07-18 14:11
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                  什么是测量,一个粒子作为媒触,接触被测量物质后反射得到信息的过程就是测量,你TMD用量子级别粒子去接触另一个量子级别粒子,接触到的同时就意味着光速撞击,你不把这个问题解决了,你就不能确定你测量的量子到底是什么状态,或者你得到状态的同时再也找不到该量子。解决不了这个问题,你的叠加态就是胡扯瞎编,虽然我不能证伪叠加态,但是我有充分理由否定它的正确性


                  IP属地:河北来自Android客户端10楼2019-07-18 14:15
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                    还是那句话,你看不清的东西,测不了的东西就轻易下定论,这就是量子力学的致命弱点,你把唯心论局限在测不准的量子尺度内,依然是唯心论,也许大不分人看不懂,但是你确实是把量子尺度测不准的尺度用唯心论去强行解释了。你没有办法证明地叠加态的存在,你只是告诉大家叠加态是确定肯定一定存在的,但是我确定肯定一定看不到这个态,因为我一旦测量就会坍塌。这不是唯心论是什么,我提出了一个假说好比,我不去探测这个世界,世界就变成叠加态了,只有你用测量手段感知世界的时候,世界状态才会坍塌给你一个确定态,但是我敢肯定我不探测这个世界,这个世界绝对肯定一定是叠加态的,你照样找不出我的错来


                    IP属地:河北来自Android客户端11楼2019-07-18 14:26
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                      我看到过一篇文章,好像说微观粒子能预知自己被观测,楼主有了解吗。


                      IP属地:浙江来自iPhone客户端12楼2019-07-18 14:48
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                        此猫半死不活,结案


                        IP属地:云南来自Android客户端15楼2019-07-18 15:30
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                          喵星人:薛定谔……他是我们下一个要集火的目标。


                          IP属地:广东来自iPhone客户端16楼2019-07-18 16:01
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                            我之前看过一种解释:“观测”这个动作本身就意味着物体的相互作用,就像我们看到太阳,内在包含了光线与我们的视网膜发生了相互作用。海森堡测不准定律指在量子力学中,用于“观测”的微观粒子与“被观测”的微观粒子相互作用,又因为“量子”没有质量,这种相互作用使微观粒子发生了无规则的运动,进而无法准确观测。具体表现便是薛定谔的猫——我们无法肯定被观测的粒子会向什么方向运动,也就无法确定猫的生死。请问这种解释是否正确?


                            IP属地:北京来自iPhone客户端17楼2019-07-18 16:45
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