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神奇的“量子永生”,得到的答案引起了科学家

薛定谔的猫”(英文名称:Erwin Schr?dinger's Cat)是一个十分著名的思想实验,相信大家都了解过这个实验,但是肯定会对这个实验感到费解,一个普通的猫,它的死活会对我们的生活产生什么影响?今天我们就来探讨一下,薛定谔的猫这个实验背后的意义,以及哥本哈根诠释和多世界诠释

我们来简单地描述一下这个实验的内容,首先“薛定谔的猫”是一个思想实验,只停留在我们的脑海中,并没有科学家真的拿猫咪做实验,这个实验并不困难,在一个密闭的容器中有一个猫咪,虽然密闭但是可以保证猫咪的呼吸,其次我们也不用担心这个猫咪会饿死或者生病。

这个密闭的容器中,还有一个较小的容器,这个容器中装满了剧毒的“氰化物”,并且还有一些“”,如果这些镭衰变,就会打破这个容器导致猫咪的死亡,如果这个镭保持原状,猫咪也可以安然无恙。而镭的衰变是随机的,可能在下一秒就进行衰变,也有可能永远不会衰变,因此我们不打开这个容器,就无法判断这个猫咪的生与死。

这个看似简单甚至有些无厘头的实验,最巧妙的地方就是,用宏观世界中的猫咪和毒药去解释微观世界中的“量子叠加”现象,放射性的镭元素处于“衰变”和“未衰变”的“叠加态”,那么猫咪也会因为微观世界中镭元素的叠加态,陷入“生与死”的叠加态中。

其实在我们的大脑中,也存在一个“薛定谔的猫咪”,这个猫咪就是我们的意识,我们在对任何时间进行判断时,其实就是在多个判断之间徘徊选择,最终选择一个答案去执行,就像是薛定谔的猫虽然处于“生和死的叠加态”中,但是真正的答案只有一个。

微观世界中,量子的状态可以存在两种不同的叠加中,例如光子可以在“”和“粒子”之间转换,甚至是两种状态同时存在,可是在宏观世界中,这样的事情是不存在的,可是一切又是由基本粒子组成的,而“波粒二象性”指出,这些粒子都具备同样的兴致,为什么宏观世界中无法出现这样的现象呢?

其实科学家也对这个问题十分的费解,薛定谔之所以会提出这个实验,就是在向世人揭示叠加态的不完善,薛定谔虽然是量子力学的推动者,但是他本人对量子力学仍然感到疑惑,不仅仅是薛定谔,爱因斯坦对量子力学的态度也十分的暧昧,这些科学家都认为,量子力学不够“完善”,并不是说量子力学是错误的,只是我们对微观世界的了解还不够深入。

那么,科学家是如何解释薛定谔的猫这个实验的呢?目前有两种主流的观点,“哥本哈根诠释”和“多世界诠释”,这两个理论都是对量子力学的诠释。

哥本哈根诠释:

哥本哈根诠释,在量子力学里,量子系统的量子态,可以用波函数来描述,这是量子力学的一个关键特色,波函数是个数学函数,专门用来计算粒子在某位置或处于某种运动状态的概率,测量的动作造成了波函数坍缩,原本的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。

多世界诠释:

多世界诠释(英语:themany-worlds interpretation,缩写作MWI)是量子力学诠释的一种。它是一个假定存在无数个平行世界,并以此来解释微观世界各种现象的量子论诠释,其优点是不必考虑波函数坍缩。

简单来说,哥本哈根诠释是利用“波函数”去描述量子态,但是波函数只是一种抽象概念,并不真实的存在于宇宙中,而多世界诠释类似于我们熟悉的平行宇宙理论,这个理论不考虑波函数的变化,直接用无限的宇宙来解释叠加态。

如果用哥本哈根诠释来解释薛定谔的猫这个实验,可以得到一个有趣的答案。实验条件不变,我们可以得到下面这个波函数。

如果实验人员打开了密闭的容器,就会导致波函数坍塌成为两个波函数中“