薛定谔的猫

2017-06-28作者:李帅 著编辑:茹鑫

要测试你是否真的了解“量子物理”,只需要问你两个问题。


第一个问题:你知道“薛定谔的猫”吗?


(我猜你会点头。)


第二个问题:你知道哥本哈根学派吗?


(别皱眉了,赶快承认不知道吧。)



大多数人都知道这只著名的猫,却不知道这只猫到底是怎么来的,没错,这只猫与哥本哈根学派有莫大的关系。


哥本哈根学派于20卅纪20年代初期建立,对量子物理的创立和发展作出了很多重要贡献。学派的创始人是著名量子物理学家玻尔,主要成员包括玻恩、海森堡等知名物理学家。薛定谔也是量子物理学界的鼻祖,他提出的“薛定谔方程”为量子力学奠定了坚实的基础,至今折磨着一代又一代的大学工科男。不过,薛定谔并不是哥本哈根学派的成员,这是因为他对哥本哈根学 派的理论存在质疑。为了有的放矢地提山自己的质疑,他脑洞大开地想到了一个实验——“薛定愕的猫”。


“薛定谔的猫”是一个思想实验,实验的过程是,把一只可怜的雌性小猫关在一个密室里,密室里有食物也有毒药,毒药装在瓶子里,瓶子上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,如果电子开关被触动,锤子就会落下,砸碎瓶子,瓶子里的有毒氰化物会毒死小猫。问题是:小猫到底是活着还是死了?


实验的关键在于,电子开关是否被触动是一个随机发生的事件,发生的概率是50%。这里的50%不是“抛硬币50%出现正面”这么简单,要产生真正的随机事件,需要使用放射性元素。在微观世界里,放射性元素的衰变是宇宙都无法预知的随机事件,一个真正的有50%概率发生的随机事件。控制电子开关的正是放射性元素,如果放射性元素发生衰变,则开关被触动,锤子砸碎毒 瓶,小猫必死。


这个问题要分两种情况讨论。



情况一:我们打开密室观察,可以确切地知道小猫是生还是死。如果放射性元素发生了衰变,那么可怜的小猫一定已经中毒身亡;如果没发生衰变,那么可爱的小猫依然活着。


情况二:我们不打开密室,由于放射性元素的衰变完全无法预测,所以小猫既可能生,也可能死,我们只能认为小猫处于“生与死”的叠加状态!


用量子物理的语言来说,当我们没有观察小猫时,小猫是被“概率包裹 的,生与死两种状态互相叠加,形成了一个“叠加态”,当我们进入密室观察小猫时,“概率云”瞬间塌缩了,于是我们只能观察到某一种状态的小猫。


一只“既生又死”的猫?这明显违背常识。薛定谔把微观世界的叠加状态平行的移植到宏观世界中,以此质疑量子物理的“完备性”,也就是说,量子物理中的“叠加态”在宏观世界中不成立。


量子物理学家玻尔曾说:“谁要是第一次听到量子理论时没有感到闲惑,那他一定没听懂。”亲爱的读者朋友,你是听懂了还是没听懂呢?


我们活在当下,感知当下,环顾四周,仿佛一切都是确定无疑的。可是,此时此刻,还有很多人、很多事是你感知不到的,对你而言,它们是“不确定的”。鹰溪桥上的法克尔和薛定谔的猫到底是生还是死?这不再是一个非此即彼的问题,在谜底揭开之前,它们既可能生,也可能死,这是一个概率问题,专门研究概率问题的学科就是——概率论。


最后,我要公布《鹰溪桥上》的结局了。


他伸开双臂冲过去,正要和那美丽的女人拥抱时,他感觉到自己的颈后遭到了重重的一击,随着一声大炮的轰鸣,他的四周亮起了炫目的白光——接着,一切都陷入了黑暗和静寂。


法克尔死了,他那折断了颈部的尸体正悬在鹰溪桥后面的横木下轻轻地摆动。


——节选自《鹰溪桥上》


内容来源:书问

作者李帅
出版清华大学出版社
定价39元
书籍比价

分享到

扫描二维码 ×

电子纸书

小七家的猫猫事儿2

杨小七
春风文艺出版社[2014] ¥8

销售基金定投好简单——如何三分钟让客户理智开户做定投

沈绍炜、李厚豪
清华大学出版社[2017] ¥19

一只猫引发的家庭大战

叶子紫
清华大学出版社[2013] ¥8

大个子老鼠小个子猫院彩色注音版. 狂欢节的惊喜

周锐 著;郑凯军 绘
春风文艺出版社[2013] ¥5

独来独往的猫(插图·中文导读英文版)

[英]吉卜林 著 王勋、纪飞等
清华大学出版社[2012] ¥6

一只想飞的猫:注音版

春风文艺出版社[2015] ¥7

风信猫的家

吉葡乐
清华大学出版社[2014] ¥8

大个子老鼠小个子猫

周锐, 著
春风文艺出版社[2016] ¥5

大个子老鼠小个子猫27

周锐, 著
春风文艺出版社[2016] ¥5

大个子老鼠小个子猫25

周锐, 著
春风文艺出版社[2016] ¥5

出版业领先的TMT平台

使用社交账号直接登陆

Copyright © 2020 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号


注册书问

一键登录

Copyright © 2020 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号