薛定諤的貓

來源: LinMu 2021-01-13 13:21:13 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (6116 bytes)

薛定諤不是薛濤、薛仁貴和薛寶釵的本家,其實他不是中國人,也不是因為偶然機會和中國人同姓。他是奧地利的物理學家,他和愛因斯坦一樣覺得量子力學不完備,和哥本哈根學派爭論不休。愛因斯坦不相信上帝會擲骰子,堅決反對波爾的量子理論,不惜同波爾鬧翻。波爾說,“上帝不僅擲骰子,而且把它拋到我們看不到的地方。”世上的事情就是這麽奇怪,正是愛因斯坦提出的光量子說,薛定諤提出的薛定諤方程幫助奠定發展了量子力學。

量子力學是物理學的一個分支,研究原子、電子等等微觀粒子的運動規律。根據量子力學理論,量子的位置是一個概率,它既可以在這裏,也可以在那裏。這個位置一旦測定,這個概率就坍塌,變成絕對,這時這個量子隻出現在人觀測到它的地方。與之相類似的還有單個量子過雙隙的奇怪現象,一個量子會從雙隙同時穿過,並且還自我幹涉成波像。量子常常處於幾種互相糾纏、互相疊加的狀態。但一經觀測,那個量子就變成粒子,隻從雙隙的其中一個縫隙穿過,變成粒子像。在我們測量之前,一個電子既可以向上旋轉,也可以向下旋轉。但當事件坍塌的時候,隻能處於一種狀態。

很明顯量子理論違背常識,似是而非,自相矛盾。對這樣的理論愛因斯坦當然不相信,那個被稱為不懂薛定諤方程的薛定諤也不相信。為了證明量子理論的荒謬性,薛定諤設想了一個試驗:把一隻可憐的小貓關在一個盒子裏,它可以是白貓、黑貓,或者一隻眼睛藍色一隻眼睛綠色的貓,隻要會抓老鼠就行。盒子裏有個燒瓶裝著劇毒氣體,燒瓶上麵有個榔頭,榔頭由一個原子的裂變狀況控製。如果原子裂變了,那麽榔頭就會砸破燒瓶,釋放毒氣,毒死可憐的貓。假如原子沒裂變,貓就不會死。當然這裏假設那些裝置都能正常工作。

假如你家裏養了一隻貓,肯定不願意拿去做實驗。要是貓知道自己參與這項實驗,有可能一命嗚呼,肯定會想方設法逃走,所以箱子一定要封好,既不要讓外麵的人看見,毒氣也不能漏出來,還要透氣,要不然還沒放出毒氣貓就憋死了。

原子裂變的概率為50%。從理論上來講,貓死活的概率也是50%。但根據量子理論,薛定諤的貓可以同時處在不同的狀態,它既是死的又活的,或既不死也不活,而是兩種狀態的疊加。在打開盒子觀察時,這種疊加狀態就退化為兩種清晰狀態中的一種,也隻能處於其中的一種:要麽死、要麽活。人的觀察使事件坍塌,我們絕對不能觀察到貓既是死的又是活的。

當然不打開箱子我們也可能知道貓是死還是活的,隻要搖動一下箱子,聽聽有沒有貓的叫聲或走動的聲音。要是活著應該會聽到聲音,除非你用了非常笨重的隔音的箱子。

愛因斯坦認為,在我們打開箱子之前,貓要不是死的,要不是活的,和我們有沒有打開沒有半毛錢關係,打開隻是證明了到底是死是活。

根據我們的常識我們會讚同愛因斯坦的觀點。這隻貓要不死要不活,不可能同時死同時活。這樣一類比,量子力學的微觀理論在宏觀世界就成了悖論。薛定諤設想這個實驗就是想證明不確定和疊加的荒謬性。

事實已經證明愛因斯坦和薛定諤錯了,貓既死又活,量子理論是對的,目前已被物理界廣泛接受,成了現代物理的基礎。

顯然我們的知覺影響了微觀世界的運行。沒有人的參與,沒有我們的感知,外部世界並不存在,至少並不確定。觀察者決定了觀察結果,這和純粹的唯心論不謀而合,早在19世紀哲學家伯克利就說了現實取決於人的觀察。

但我還是搞不清楚貓既死又活的狀態會不會存在,我現在就處於既相信又懷疑的狀態。貓有沒有意識?知不知道自己是死是活?我們和貓都是宇宙的一部分,假如貓不知道,是不是有可能我們也不知道自己是死是活?不知道自己是身在此岸還是彼岸?或者我們也是既死又活?也許別的生物觀察我們時我們也是生和死的疊加,同時處於兩種狀態?仿佛我們變成了薛定諤的貓。

在宏觀層麵上怎麽理解量子理論和薛定諤的貓?有人用懷孕來類比,做愛之後可能懷孕也可能沒懷孕。但過幾周一旦做了檢測,結果不是有就是沒有,是確定的,不再是個概率。這個類比顯然不妥,完全可以用愛因斯坦的解釋來解釋。還有人說它如同我們又悲又喜,或又愛又恨的情感,但情感不是物質。更恰當的比喻是如一個同性戀者,從人體器官上判斷是個男人,但性別上是個女人,就是說他同時是個男人也是個女人,假如我們看到他和一個同性戀人做愛,他就坍塌成一個女人。

根據量子理論,做實驗時貓有沒有在箱子裏本身是否也是概率事件?有沒有考慮到貓有九條命,不是那麽容易死?此時我聽到一條狗在叫,它是不是薛定諤的狗?會叫肯定是活的,我們可以肯定它是一條巴普洛夫的狗。

對於這個實驗我還有一個疑問,假如毒氣釋放出來了,要是上帝不想讓貓死,貓會死嗎?




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高等物理中有很多反常識的東西,不能引申到日常生活中,其實很多專業都有這種情況,比如很多動物會變化性別,也不能引申到人類 -朱頭山- 給 朱頭山 發送悄悄話 朱頭山 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 14:00:23

薛定諤就錯在這裏 -LinMu- 給 LinMu 發送悄悄話 LinMu 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 15:34:02

林木的這個科普應該納入量子力學教科書 -莊文雅- 給 莊文雅 發送悄悄話 莊文雅 的博客首頁 (62 bytes) () 01/13/2021 postreply 14:28:01

那就誤人子弟了 -LinMu- 給 LinMu 發送悄悄話 LinMu 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 15:34:57

這個對於詩人來說,很容易理解:這邊明眸一瞄,那邊就開始顫栗。。。 -FarewellDonkey18- 給 FarewellDonkey18 發送悄悄話 FarewellDonkey18 的博客首頁 (116 bytes) () 01/13/2021 postreply 14:44:54

這是放電~~ -LinMu- 給 LinMu 發送悄悄話 LinMu 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 15:35:54

詩人的電力肯定很足~~~ -雪晶- 給 雪晶 發送悄悄話 雪晶 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 15:55:54

雷聲大 -LinMu- 給 LinMu 發送悄悄話 LinMu 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 16:24:29

薛定鄂貓實際意義重大,說明微觀量子特性會對宏觀事物發生影響。學佛的人應該有興趣 -老鍵- 給 老鍵 發送悄悄話 老鍵 的博客首頁 (110 bytes) () 01/13/2021 postreply 17:44:04

你是專家。 -LinMu- 給 LinMu 發送悄悄話 LinMu 的博客首頁 (0 bytes) () 01/13/2021 postreply 21:52:38

也感覺薛定鄂貓給佛學提供了理論支持。 -禾口- 給 禾口 發送悄悄話 禾口 的博客首頁 (0 bytes) () 01/14/2021 postreply 08:28:37

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