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什么是薛定諤的貓？ 薛定諤的貓什么意思

電子量子量子力學哥本哈根

薛定諤的貓是什么意思(什么是薛定諤的貓？)
薛定諤的貓是我們大多數人可能聽說過的東西，但我們中有多少人真正知道它的含義？

我們今天來討論一下 。薛定諤的貓在說什么？
歐文·薛定諤是20世紀初的物理學家，他對量子理論做出了巨大貢獻，并于1933年獲得諾貝爾物理學獎 。相信他在物理系的朋友會對他比較熟悉，薛定諤方程會貫穿整個量子力學課程 。
然而，他最出名的是“薛定諤的貓”，這是他用一只貓來反對哥本哈根學派關于波函數的觀點的思想實驗，但后來，它被廣泛用于生動地描述宏觀和微觀物理系統之間的差異 。

歐文·薛定諤
這一切是怎么開始的？
自20世紀初量子力學誕生以來，在原子和亞原子層面對物理現象的解釋取得了巨大成功 。量子力學理論的預言與實驗結果有著高度的一致性，這使得大家從對量子力學原理的懷疑到承認其正確性 。
眾所周知，在雙縫干涉實驗中，無論是光還是電子通過平行雙縫的障礙物，許多明暗干涉條紋都留在后屏上，而不是雙縫對應的兩條亮條紋 。后來，科學家改變方法，用單個光子或電子重復實驗，在屏幕上留下干涉條紋 。他們沒有像預期的那樣只走一條路 。
雙縫干涉實驗
這證明了光和電子的波動特性，量子力學很好地說明了干涉條紋的強度用波函數表示概率 。然而，在這之后，以愛因斯坦為代表的物理學先驅和以玻爾為代表的哥本哈根學派，就這個波函數的概率展開了曠日持久的爭論 。
假設一個自旋為零的介子衰變為一個電子對，由于角動量守恒，兩個分離的電子必然有相反的自旋，總自旋仍然為零 。然后讓它們朝相反的方向飛，然后測量電子的自旋 。如果觀察者測量到其中一個電子的自旋是向上的，他馬上就知道另一個電子的自旋是向下的 。
哥本哈根學派認為，電子自旋在測量之前是不確定的 。正是這種測量使電子的狀態向量坍縮，并在另一個方向產生電子的自旋 。這也是我們現在大多數物理教科書中的觀點 。
但愛因斯坦和薛定諤的局域物理實在觀認為，哥本哈根學派違反了狹義相對論，他們認為電子在產生的瞬間有確定的自旋方向，但量子力學無法告訴他們 。換句話說，量子力學是不完整的 。
薛定諤用貓做了一個形象思維實驗 。想象一下，做一個這樣的黑盒子，里面放一只貓 。在這個黑盒子里，有一個儲存放射性物質的有毒氣體裝置，這些物質可能會也可能不會發生原子衰變 。這兩個過程的概率是相等的 。如果發生原子衰變，這個原子就會觸發這個裝置，釋放有毒氣體，貓就會死 。如果它不腐爛，貓就沒事了 。
那么，如果我們不打開盒子，貓是死是活呢？
根據哥本哈根學派的說法，如果貓可以被視為量子力學的研究對象，那么它被囚禁在黑盒中之后的狀態可以用波函數來描述 。換句話說，在盒子打開之前，貓的狀態是完全未知的，所以貓被認為是處于既活又死的量子疊加狀態 。
只有在外部觀察者打開盒子的那一刻，貓才被迫選擇一種狀態，要么活著，要么死了 。如果你發現貓死了，那么哥本哈根學派量子力學對這個悲劇的理解就是你的觀察殺死了貓 。
薛定諤認為貓在打開黑盒之前處于死的和活的狀態的結論是一種謬論 。
量子理論用來描述電子、質子等亞原子粒子的行為，其核心是波函數的概念 。波函數描述了這些粒子所有可能的狀態，包括能量、動量和位置 。
但現在已經證明，量子態坍縮不僅僅是由有意識的觀察者驅動的，實際上量子粒子的每一次相互作用都會使其態坍縮，這也是量子計算機現在面臨的問題 。

薛定諤的貓不是真正的實驗，甚至不是任何科學理論的一部分 。薛定諤用貓構建了他想象中的實驗，以證明對量子理論的簡單誤解會導致與現實世界不一致的荒謬結果 。這只是一個虛構的形象化解釋工具 。遺憾的是，當代很多人還在繼續傳播量子態(以及現實本身)是由有意識的觀察者決定的誤解，用非物質的、不科學的方式用量子理論來討論現實、意識甚至形而上學的本質仍然非常流行，真的讓人哭笑不得 。
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