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你也可以看懂,量子力学的困惑,测不准原理 薛定谔的猫 !

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你也可以看懂,量子力学的困惑,测不准原理 薛定谔的猫 !

雪花又一年 2018-05-17 15:06:16 浏览84 评论0

摘要: 量子力学已经是现代物理学的基础学科之一,其影响力越来越大!巨大的影响力迫使着人们了解它,可量子世界中的种种奇异现象却挑战着常人的逻辑底线。甚至 让许多物理爱好者也摸不着头脑, 以至于玻尔(量子物理学家)说到“如果一个人第一次听到量子物理而不感到困惑,那他一定是没有听懂”! 薛定谔 薛定谔的猫 只是帮助人们理解量子世界 的一种思想实验! 薛定谔的猫是1935年由物理学家薛定谔提出的一种思想实验,由于人们对微观世界的种种现象感到困惑,所以薛定谔就借助宏观世界中较易理解的事例 来解释微观世界的困惑现象。

量子力学已经是现代物理学的基础学科之一,其影响力越来越大!巨大的影响力迫使着人们了解它,可量子世界中的种种奇异现象却挑战着常人的逻辑底线。甚至 让许多物理爱好者也摸不着头脑, 以至于玻尔(量子物理学家)说到“如果一个人第一次听到量子物理而不感到困惑,那他一定是没有听懂”!

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薛定谔


薛定谔的猫 只是帮助人们理解量子世界 的一种思想实验!

薛定谔的猫是1935年由物理学家薛定谔提出的一种思想实验,由于人们对微观世界的种种现象感到困惑,所以薛定谔就借助宏观世界中较易理解的事例 来解释微观世界的困惑现象。

这个实验是这样的:

把一只猫放在一个非透明的盒子里,同时放入少许的放射性物质 ,毒药瓶上有一个锤子,锤子由一个电子开关控制,电子开关由放射性原子控制 。这种放射性原子有50%的概率会衰变 而放下锤子,并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率 放射性原子不会衰变 而猫将活下来。放射性原子是否衰变则完全是随机的!

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薛定谔的猫


对这个实验的理解有两种,一是普通人的思维方式,二是 量子叠加的思维方式!

首先,我们常人会认为,这还需要扯犊子吗?即便不打开盒子, 猫要么死,要么活,只能有一种结果。真正的结果要等打开盒子才能确定!!!我想,此刻的你也是这样认为的,因为这太符合我们的思维惯性了!

然而,在量子世界中,事情并非常人所想的那样。因为盒子 一盖,里面的世界就是个封闭的系统。只要我们不去打开盒子观察,里面的情况永远就不知道,猫的死活就是叠加态的。也就是说,猫既是活的又是死的,是两种结果的叠加,而不仅只有一种 非死即活的结果 。

我知道你肯定迷糊了,说不定要骂人了,准备在评论区开喷了!但是别急,往下看,你或许就明白了!

薛定谔的猫终归是个思想实验而已,具体还要看量子世界中的实际情况!

量子世界中,粒子的运动 即是波动的 也是粒子态的!这两种状态同时存在,是波粒二象性的体现,同时也是薛定谔的猫 的叠加体现。

下面举实例,你马上就明白了!

生活中,我们都打过乒乓球吧!也都见过乒乓球是怎样运动的!乒乓球既上下震动,又在前行运动。


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原谅笔者,实在找不到素材,就自己动手制作了这个动图!

图中乒乓球的真实运动就好像是 量子世界中粒子运动的波粒二象性。即上下震动,又前行运动,运动轨迹是在波动着!同时乒乓球是个实在的物体,这里可以理解成是个粒子。 所以说乒乓球在运动的过程中,即是个粒子,又在波动的前行着。 不能说 乒乓球在运动过程中 要么是粒子,要么是波动。它是既是粒子的,又是波动的,是两种状态的叠加!!!

而我们常人对薛定谔的错误理解,就相当说,乒乓球的运动要么是粒子,要么是波动,反正就是这两种状态的一种。而这是错误的观念!!!


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量子世界中的粒子运动具有波粒二象性。和乒乓球一样,既是粒子,又在波动!

而当我们打开盖子观察时,盒子里的叠加态立马消失,盒子里的状态 会以粒子的形式表现出来。

直白点说,当我们观察的时候,粒子的不确定性(叠加态)就变得确定了,这也是测不准原理的另一种理解。

如果说 我们给运动中的乒乓球 拍照,就相当于对量子世界中的粒子进行观察。 乒乓球的真实运动就是既是波动又是粒子,当我们观察时,我们拍照了,拍出来的照片是静态,我们只能通过照片看出来乒乓球是个物体(粒子),而看不出来它在波动。(不要钻牛角,说 还有参照物这样的话)

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当我们观察(拍照)乒乓球时,通过照片只能看到它是粒子状态的,却看不出来它在波动!

可这只是人的观察而已,乒乓球的真实运动依然既是波动 又是粒子。可就是当我们观察时,乒乓球只能显示出一种特性,而表现不出波动!!!

(PS:笔者这里只是举例子,测不准原理并未文章例子中说的那样。 测不准原理,不是由于测量器材的误差导致的。确切的说,应该叫 不确定性原理,指的是粒子的位置和动能不能同时测量,位置测得越准,动能就越不准,反之同理)



原文发布时间为:2017.03.05
本文作者:科学认识论
本文来源:简书,如需转载请联系原作者。

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