薛定谔的猫来历于量子的不确定性 。 在盒子中, 若是放射性原子衰变, 猫就会死, 若是没有衰变, 猫就会活下来 。 这只猫给科幻作者供给了素材, 也把量子力学蒙上了一层神秘的暗影 。 今天我们就来揭开它的面纱, 聊聊猫背后的本相是什么 。
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双缝干与
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图:电子和光子都同时具备波和粒子的性质 。 当每次像双缝发射一个电子, 数目累积足够多了, 屏幕上就会呈现干与条纹 。
薛定谔的猫源于双缝干与尝试:标的目的两个细细的、距离很近的裂缝发射一些光线, 然后会不雅察到另一边屏幕上呈现出的干与条纹, 即别离穿过两个裂缝的光波发生了彼此感化, 发生了干扰 。 若是发射的是大量的粒子也会呈现敞亮相间的干与条纹 。
光具有波粒二象性, 是以光同时也是由光子组成的, 当我们往双缝发射一个光子时, 光粒子(光量子)作为自力的一个粒子只能从两条缝中的此中一条穿过, 可是当科学家只发送一个光子, 仍然会获得干与图案 。 这让科学家就懵圈了, 干与的环境, 最起码需要两个粒子经由过程分歧的裂缝发生干与, 那么单个的粒子是若何完当作干与的?基于这样的尝试成果我们只能得出一个粒子, 同时穿过了细缝A和细缝B, 就如同它在选择细缝前呈现了一个兼顾进入了别的一个细缝 。
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图:进行不雅测, 屏幕上不会呈现干与图案 。 电子(或光子)表示出的不是波的性质, 而是经典粒子的性质 。
想要搞清晰这件事也很简单, 看看、不雅测不雅测就知道了, 然而环境并没有那么简单, 当科学家对粒子的活动轨迹进行监测的时辰, 发现当发射出一个粒子时, 粒子“乖乖“的选择了一条细缝经由过程, 而且在屏幕上留下了一个亮点, 干与消逝了 。
这个尝试申明了我们若是不去不雅察粒子, 那么粒子经由过程细缝A的概率是100%, 经由过程细缝B的概率也是100% 。 当我们进行不雅察时, 若是细缝为两个, 那么粒子经由过程任何一个细缝的概率是50% 。 同时也意味着不雅测会改变成果, 那么在什么前提下不雅察会改变成果?不雅察对量子发生了什么影响?会发生影响的“不雅察者”是否有对象限制?人?仍是无机物、非生命也会造当作影响?
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在“掩模”双缝尝试中, 狭缝P1打开, 狭缝P2打开, 或者两个狭缝都打开时, 所呈现的成果分歧 。
薛定谔的猫
薛定谔提出猫的思维尝试把双缝尝试“过渡”到宏不雅层面:
成立了一个封锁的盒子,
盒子里面有个量子系统, 即放射性原子,
当原子衰变时, 量子系统就会释放毒气,
盒子里有一只猫, 会被毒死,
在一个半衰期之后, 猫是死是活?
这就是薛定谔的猫思惟尝试 。
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打开盒子等同于双缝尝试中的不雅察,
1.您会发现放射性原子衰变, 猫死了 。
2.您会发现一只活猫, 放射性原子还没有衰变 。
这就如同双缝干与尝试, 原子衰变的概率是不确定的, 原子同时处于衰反常和非衰反常的叠加状况 。 而原子的衰变节制毒药释放与不释放, 毒药的状况又决议了猫的存亡, 那么猫自己, 必然处于量子叠加态 。 这种叠加态会呈现一个很大的误区, 良多人认为打开盒子之前猫处于两种状况的叠加, 这种叠加的状况是50%死+50%活 。
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