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探秘量子世界 尋找「薛定諤的貓」

2024-07-20科學

為激發青少年學習和探索科學的熱情,點燃科學夢想,7月18—19日,安徽省科技館開展兩場量子主題科普活動——尋找「薛定諤的貓」,並同步進行線上直播。透過多種新穎、有趣的科教形式為青少年送上了一份「科技大餐」。

活動伊始,孩子們共同觀看科普劇【出發吧,一起去量子世界!】。相信很多人都聽說過「薛定諤的貓」,但大多數人並不知道它其實是由物理學家薛定諤提出來的一個著名的思想實驗,用以證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。影片生動有趣地講述了主人公「老馬」穿越時空尋找自己的寵物小貓的故事,探險過程中,他遇到許多著名的科學家,並在和他們的互動中學習量子科學知識。觀影現場,孩子們被戲劇化的情節吸引,跟隨著影片主人公一起探秘量子科學。影片也透過各種創意的動漫實驗使孩子們在觀看過程中自然而然地學習並記下知識,起到「潤物細無聲」的教育效果。

隨後,小朋友們又在展廳講解員的帶領下來到省科技館三樓「量子探微」展廳進行參觀體驗。

光是什麽?物質是由什麽組成的?為什麽玻璃是透明的?為什麽有的物體可以導電?我們小時候對自然現象的追問,最終都會引向對微觀世界的無限探索之中。為了揭示微觀世界的奧秘,並尋求將這些規律套用於宏觀世界的方法,量子力學應運而生。從「光電效應」到「波粒之爭」,講解員結合展廳內豐富的展品為同學們介紹了量子理論和當前量子科技的套用與發展等,用通俗易懂的方式進一步解讀了量子力學的「前世今生」。

激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之後,人類又一重大發明,被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、 「最亮的光」。展品【愛因斯坦與激光】透過機械多媒體互動形式,向觀眾講述了激光的科學原理以及愛恩斯坦和激光的關系。在深度探展科學課現場,神奇的科學實驗引得在場的同學們連連歡呼,整個展廳儼然成為了孩子們學習的「第二課堂」,大家在玩中學,在學中玩,在科技館裏度過了一段意義非凡的美好時光。

此次活動是安徽省科技館精心打造的全民數碼素養和技能培訓系列精品課程之一,透過教育活動拓寬了青少年的科學視野,提高了他們的科學素養和創新能力。據悉,省科技館在暑期將繼續開展一系列量子主題精品活動,八月份將舉辦墨子號星地對接科學實驗活動,透過豐富的科學探索活動引導孩子們走進科學、熱愛科學,探秘量子世界。

名詞解釋:薛定諤的貓

薛定諤的貓是奧地利著名物理學家薛定諤提出的一個思想實驗。將一只貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裏,鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這只既死又活的貓就是所謂的「薛定諤貓」。但是,現實中不可能存在既死又活的貓,必須在開啟容器後才知道結果。該實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題,巧妙地把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯系起來,以此求證觀測介入時量子的存在形式。

這一故事在科技館的展品【薛定諤的貓】中進行了表達。