现实世界真的既死又活会存在“既死又活”的猫吗?
1、现实世界真的现实会存在“既死又活”的猫吗。想象一个完全封闭的世界箱子,箱子里有一只活蹦乱跳的既死又活猫、少量的现实放射性物质、一个监测器和一瓶致命的世界毒气装置。放射性物质存在一定的既死又活衰变概率,一旦衰变,现实监测器就会被触发,世界进而启动毒气装置,既死又活导致猫瞬间死亡;反之,现实如果放射性物质没有衰变,世界猫就能安然无恙地活着。既死又活在经典物理学的现实框架下,这个场景再简单不过:在某个时刻,世界放射性物质要么衰变了,猫已经死亡;要么没有衰变,猫还活着,结果是确定且唯一的。
2、然而,量子力学却给出了一个截然不同的答案。根据量子理论,在没有对箱子内部进行观测时,放射性物质处于一种奇特的叠加态——它既衰变又不衰变。这种叠加态并非是我们日常理解的“可能衰变也可能不衰变”的概率性描述,而是一种实实在在的量子状态,在这种状态下,两种可能性同时存在,就像波在空间中同时向各个方向传播一样。由于猫的生死与放射性物质的衰变紧密相连,这就导致猫也陷入了一种令人匪夷所思的叠加态——既死又活。
3、只有当我们打开箱子,进行观测的那一刻,这种叠加态才会瞬间崩塌,猫的状态才会确定为要么死。观测行为仿佛具有一种神奇的魔力,能够决定猫的生死,这与我们的日常经验和直觉严重冲突。在现实生活中,我们从来不会认为一个物体可以同时处于两种完全相反的状态,比如一个苹果不可能既是完整的又是腐烂的,一张桌子不可能既是在房间里又是不在房间里。但在量子世界里,薛定谔的猫却迫使我们面对这样一个看似荒谬的局面,它让我们深刻地认识到微观世界的运行规律与宏观世界有着天壤之别。
4、薛定谔提出这个思想实验,本意并非是要宣扬量子力学的奇妙,而是对当时量子力学中占据主导地位的哥本哈根学派的观点提出质疑。哥本哈根学派认为,微观粒子的状态在未被观测时是不确定的,处于各种可能状态的叠加之中,只有通过观测,波函数才会坍缩,粒子才会呈现出一个确定的状态。
5、这种“观测决定论”在解释微观现象时取得了一定的成功,但当它被推广到宏观世界时,就会出现像薛定谔的猫这样令人难以接受的悖论。薛定谔认为,将微观世界的叠加态直接应用到宏观物体上,会导致逻辑上的混乱和矛盾。猫作为一个宏观生物,它的生死应该是客观存在的事实,不应该依赖于人类的观测行为。他用这只既死又活的猫来讽刺哥本哈根学派的观点,认为这种解释过于荒谬,违背了现实世界的常理。
现实世界真的会存在“既死又活”的猫吗?
1、爱因斯坦也对量子力学的概率解释表示强烈不满,他坚信自然界存在着确定的因果律,“上帝不掷骰子”这句名言就是他对量子力学不确定性的有力反驳。爱因斯坦认为,量子力学中的概率性只是因为我们对微观世界的认知还不够完备,存在着一些尚未被发现的隐变量在决定着粒子的行为。
2、如果我们能够找到这些隐变量,就能像经典物理学一样,准确地预测粒子的状态,而不是只能给出概率性的描述。以玻尔为代表的哥本哈根学派则坚决捍卫自己的观点,他们认为测量行为在量子力学中具有客观性和决定性的作用。玻尔强调,微观世界和宏观世界有着本质的区别,我们不能用宏观世界的思维方式去理解微观世界的现象。
3、在微观领域,观测者与被观测对象之间存在着不可分割的联系,观测行为本身会对微观粒子的状态产生影响,导致波函数的坍缩。这种观点虽然难以被人们直观接受,但却在解释许多微观实验现象时取得了巨大的成功。为了深入理解量子叠加态以及薛定谔的猫所揭示的量子奥秘,我们需要引入一个关键的概念——波函数。在量子力学中,微观粒子的状态是由波函数来描述的,它是一个关于空间和时间的复函数,通常用希腊字母Ψ表示。
4、波函数蕴含了微观粒子的所有信息,包括粒子的位置、动量、能量等,然而,它并不像经典物理学中的函数那样直接给出粒子的确定状态,而是以一种概率的方式来描述粒子在不同状态下出现的可能性。具体来说,波函数的模平方|Ψ|2代表了粒子在空间某点出现的概率密度。
5、这意味着,当我们对微观粒子进行观测时,无法确切地预测它会出现在哪个位置,只能知道它在各个位置出现的概率分布情况。这种概率性的描述与经典物理学中对物体位置的确定性描述形成了鲜明的对比。例如,在经典力学中,我们可以准确地预测一个小球在某一时刻的位置和速度,只要知道它的初始条件和受力情况。