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换一种思维解读「薛定谔的猫」,「既死又活」的猫该如何存在?

2024-04-01科学

薛定谔的猫,一个思想实验,也是物理学界「四大神兽」之一,是由著名物理学家薛定谔提出来的,薛定谔的本意是借助一只「既死又活」的猫讽刺并质疑哥本哈根诠释,也就是不确定性和叠加态。

但结果让薛定谔没想到,可谓是「无心插柳」,该思想实验不但没有推翻哥本哈根诠释,反而在一定程度上完善了哥本哈根诠释,让玻尔等哥本哈根学派代表人物提出了更多理论来完善哥本哈根诠释。

关于薛定谔的猫,具体实验过程已经说得很多了,这里就不再详述了,今天换一种思维方式来解读这个思想实验。

叠加态!

其实从量子力学角度来讲,是承认薛定谔猫的「生死叠加态」的,说白了就是存在一只「既死又活」的猫。

你肯定会质疑:你又开始胡扯了,现实中怎么可能存在这样的猫?要么活,要么死,怎么可能「既死又活」?

实际上,当你这样质疑反驳的时候,恰恰意味着你在以同样的口吻质疑量子力学,量子力学的很多诡异现象在我们看来也不可能存在,但现实中的确存在。

这其实已经表明了一点,我们不能用宏观世界的运行规律去衡量量子世界!当然更不能用宏观世界的生活常识去给量子世界下定义。

我想表达的是,量子力学中的「叠加态」在我们的经典世界里是无法对应的,你无法在现实中找到这样一个处于「叠加态」的东西存在。

而更重要的一点是,所谓的叠加态对于我们来讲,其实是没有意义的,除非我们去测量。也就是说,只有测量才能让叠加态变得有意义。但现实的问题是,只要我们进行测量,不管任何形式的测量,叠加态就会瞬间坍缩为确定状态,叠加态消失不见了。但是不测量的话,叠加态就毫无意义。

结果就会陷入永无止境的哲学困境,就像俄罗斯套娃那样没有尽头。

这其实也表明了,虽然物理学家们给出了叠加态的概念,其实我们并不知道叠加态到底是一个什么状态,而且任何人都永远无法知道,因为想知道就必须观测,但只要一观测,叠加态就消失了。

其实,叠加态也好,波函数坍缩也罢,都是物理学家们根据实验过程和结果进行的假设,用于描述实验过程发生的那些诡异现象,总得有个解释,不是吗?而宏观世界的法则又无法解释,最后只能进行新的假设,来解释量子世界的诡异现象。

这些假设也可以被认定为公理,无需去证明,也没有办法证明。假设的东西当然没有必要证明,就好比「我假设你不是人」,你非要告诉我「你的假设错了」,那就没意思了,假设本来就没有对错,只有你相信或者不相信。

再举个例子,很多人经常假设「中国男足获得世界杯冠军」,你非要说假设不正确,那就没意思了。当然,以目前中国男足的表现来看,的确可能不正确,但那又是另一回事了,并不是我想表达的核心,我只是单纯地假设!

还有,其实处于叠加态的猫,也就是「既死又活」的猫,理论上在现实中也可能存在,只不过存在的概率非常低,以至于我们不可能在现实中发现这样的猫。

实际上,科学家们早就通过各种实验,试图在宏观世界里构建类似「薛定谔的猫」这种叠加态物质,只是受限于周围复杂的环境,还有实验仪器精确度的影响,不可能一下真的构建出一只「既死又活」的猫。

但科学家们早就构建出了几十甚至上百个粒子之间的纠缠态,或者说叠加态。但是当科学家们尝试用更多的粒子时,也就是用真正的宏观物体构建叠加态时,遇到了困难,这种困难不是理论上的,而是技术上的。

我们都知道,微观粒子的叠加态不能与外部环境发生任何作用,否则就会发生波函数坍缩,导致叠加态消失。而现实环境中,科学家们很难把一个孤立系统与外部环境完全隔绝,处于叠加态的粒子越多,与外部环境发生相互作用的概率就越高。

这也是为什么我们在现实世界很难发现某个物体处于「叠加态」的原因所在,因为任何物体总是不可避免地与其他物体发生相互作用,因为我们可以认为叠加态在现实世界是不存在的。

这就像宏观世界里的低熵态一样,也很难在现实世界里出现,但理论上是可以出现的,只是在统计学上概率实在太低了。

就好比你把一本书的每一页都撕掉,然后随机撒到地面上,最终每一页会杂乱无章地掉在地上,但是概率上来讲,每一页也有可能正好按照原来的顺序落下,最终完整组成了被撕掉之前的那本书。

但是你肯定知道,发生这种情况的概率是很低很低的,以至于我们认为现实中不可能出现!

完。