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我是小柯
今天是八月十二日
有一位物理学家诞生于一八八七年八月十二日
他的名字因为和一种动物微妙的关联而变得玄妙深奥
它就是奥地利的物理学家薛定谔
你可能不知道薛定谔
但你一定听过薛定谔的猫
著名的薛定谔的那只猫到底是什么猫
和物理学又有什么关系呢
这里啊
要先从薛定谔到底是谁说起
简而言之
薛定谔是一名物理学家
他的最重要的成就就是在量子物理学方面
他是量子力学奠基人之一
发展了分子生物学
在物理学方面
薛定谔建立了波动力学
由它所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律
它在量子力学中的地位大概相当于牛顿运动定律在经典力学中的地位
一九三五年
薛定谔提出了一个有关猫生死叠加的思想实验
他提出这个实验的目的主要是想尝试检验量子理论隐含的不确定之处
这个实验是怎样完成呢
薛定谔设想
在一个封闭的匣子里有一只活猫及一瓶毒药
当衰变发生时
药瓶被打破
猫将被毒死
按照常识
猫可能死了
也可能还活着
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
则放出阿尔法粒子触动电子开关
锤子落下
砸碎毒药瓶
释放出里面的氢化物气体
猫必死无疑
而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及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
但是物理学家却无法精确的知道它在什么时候衰变
上午还是下午
只能知道它在上午或者下午衰变的几率
也就是说
猫在上午或者下午死亡的几率
根据我们在日常生活中的经验
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的猫
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
才能确切的知道猫到底是死了还是活着
如果我们不揭开密室的盖子进行观测
我们所知道的猫的状态就是一种死叠加活的荒谬的状态
或者说
猫是处于一种既不死又不活的状态
是不是还是很烧脑呢
其实
我们在这里只需要抓住这个实验中的一个关键词就容易理解多了
这个关键词就是观测
我们如果进行观测
薛定谔的猫就是一种确定的状态了
对不对
用通俗的话来讲
薛定谔是用猫来形容一种定律
一个事件
如果不参与
任由其发展
它可能就有两个结果
但是如果你参与了
结果就有一个
你参与就会直接影响结果
再说明白一点
薛定谔的猫之所以会出现
是因为在物理研究领域中存在这样一种讨论
人们对一个粒子所处的状态进行观测之前
这个粒子有多种状态
在对粒子状态观测结束后
我们会得到一个准确的结果
这个粒子状态到底是怎么样的
也就是说
这个例子在同一时间内
既是这个样子
又是那个样子
但是你观测结束后
这个例子只会是其中一个样子
这就是薛定谔的猫
薛定谔的猫的生死
是由你的观测决定的
虽然这听上去有点唯心主义的感觉
但是这个实验却远远不止这么简单
因为这个实验引发了微观概念和宏观概念的交叉融合概念
也引发了光到底是波还是粒子的讨论
甚至是多世界诠释
也就是平行宇宙学的猜想和讨论
这个问题到今天仍然没有找到答案
其实
薛定谔的猫存在于我们身边各处
让我们带着爱思考的大脑一起去寻找吧
感谢您收听今天的故事
我们下期再见
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