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換一種思維解讀「薛丁格的貓」,「既死又活」的貓該如何存在?

2024-04-01科學

薛丁格的貓,一個思想實驗,也是物理學界「四大神獸」之一,是由著名物理學家薛丁格提出來的,薛丁格的本意是借助一只「既死又活」的貓諷刺並質疑哥本哈根詮釋,也就是不確定性和疊加態。

但結果讓薛丁格沒想到,可謂是「無心插柳」,該思想實驗不但沒有推翻哥本哈根詮釋,反而在一定程度上完善了哥本哈根詮釋,讓波耳等哥本哈根學派代表人物提出了更多理論來完善哥本哈根詮釋。

關於薛丁格的貓,具體實驗過程已經說得很多了,這裏就不再詳述了,今天換一種思維方式來解讀這個思想實驗。

疊加態!

其實從量子力學角度來講,是承認薛丁格貓的「生死疊加態」的,說白了就是存在一只「既死又活」的貓。

你肯定會質疑:你又開始胡扯了,現實中怎麽可能存在這樣的貓?要麽活,要麽死,怎麽可能「既死又活」?

實際上,當你這樣質疑反駁的時候,恰恰意味著你在以同樣的口吻質疑量子力學,量子力學的很多詭異現象在我們看來也不可能存在,但現實中的確存在。

這其實已經表明了一點,我們不能用宏觀世界的執行規律去衡量量子世界!當然更不能用宏觀世界的生活常識去給量子世界下定義。

我想表達的是,量子力學中的「疊加態」在我們的經典世界裏是無法對應的,你無法在現實中找到這樣一個處於「疊加態」的東西存在。

而更重要的一點是,所謂的疊加態對於我們來講,其實是沒有意義的,除非我們去測量。也就是說,只有測量才能讓疊加態變得有意義。但現實的問題是,只要我們進行測量,不管任何形式的測量,疊加態就會瞬間塌縮為確定狀態,疊加態消失不見了。但是不測量的話,疊加態就毫無意義。

結果就會陷入永無止境的哲學困境,就像俄羅斯套娃那樣沒有盡頭。

這其實也表明了,雖然物理學家們給出了疊加態的概念,其實我們並不知道疊加態到底是一個什麽狀態,而且任何人都永遠無法知道,因為想知道就必須觀測,但只要一觀測,疊加態就消失了。

其實,疊加態也好,波函式塌縮也罷,都是物理學家們根據實驗過程和結果進行的假設,用於描述實驗過程發生的那些詭異現象,總得有個解釋,不是嗎?而宏觀世界的法則又無法解釋,最後只能進行新的假設,來解釋量子世界的詭異現象。

這些假設也可以被認定為公理,無需去證明,也沒有辦法證明。假設的東西當然沒有必要證明,就好比「我假設你不是人」,你非要告訴我「你的假設錯了」,那就沒意思了,假設本來就沒有對錯,只有你相信或者不相信。

再舉個例子,很多人經常假設「中國男足獲得世界杯冠軍」,你非要說假設不正確,那就沒意思了。當然,以目前中國男足的表現來看,的確可能不正確,但那又是另一回事了,並不是我想表達的核心,我只是單純地假設!

還有,其實處於疊加態的貓,也就是「既死又活」的貓,理論上在現實中也可能存在,只不過存在的機率非常低,以至於我們不可能在現實中發現這樣的貓。

實際上,科學家們早就透過各種實驗,試圖在宏觀世界裏構建類似「薛丁格的貓」這種疊加態物質,只是受限於周圍復雜的環境,還有實驗儀器精確度的影響,不可能一下真的構建出一只「既死又活」的貓。

但科學家們早就構建出了幾十甚至上百個粒子之間的纏結態,或者說疊加態。但是當科學家們嘗試用更多的粒子時,也就是用真正的宏觀物體構建疊加態時,遇到了困難,這種困難不是理論上的,而是技術上的。

我們都知道,微觀粒子的疊加態不能與外部環境發生任何作用,否則就會發生波函式塌縮,導致疊加態消失。而現實環境中,科學家們很難把一個孤立系統與外部環境完全隔絕,處於疊加態的粒子越多,與外部環境發生交互作用的機率就越高。

這也是為什麽我們在現實世界很難發現某個物體處於「疊加態」的原因所在,因為任何物體總是不可避免地與其他物體發生交互作用,因為我們可以認為疊加態在現實世界是不存在的。

這就像宏觀世界裏的低熵態一樣,也很難在現實世界裏出現,但理論上是可以出現的,只是在統計學上機率實在太低了。

就好比你把一本書的每一頁都撕掉,然後隨機撒到地面上,最終每一頁會雜亂無章地掉在地上,但是機率上來講,每一頁也有可能正好按照原來的順序落下,最終完整組成了被撕掉之前的那本書。

但是你肯定知道,發生這種情況的機率是很低很低的,以至於我們認為現實中不可能出現!

完。