青少年科普|超赞!世界10个著名悖论的最终解答来了!(15)
2023-05-20 来源:飞速影视
解读:简而言之,这个实验的核心思想是因为事件发生时不存在观察者,盒子里的猫同时存在在其所有可能的状态中(既死又活)。
薛定锷最早提出这个实验是在回复一篇讨论量子态叠加的文章时。
薛定锷的猫同时也说明了量子力学的理论是多么令人无法理解。
这个思想实验因其复杂性而臭名昭著,同时也启发了各种各样的解释。
其中最奇异的就属“多重世界”假说,这个假说表示有一只死猫和一只活猫,两只猫存在在不同的宇宙之中,并且永远不会有交集。
引用完毕
薛定谔的猫和麦克斯韦的妖并列为科学史上的两大奇观。
不同的是麦克斯韦的妖是一个已经解决的问题,薛定谔的猫至今仍悬而未决。
有人说薛定谔猫态在介观尺度早已实现了,有人说哥本哈根解释早已崩溃了,公说公有理,婆说婆有理。
很多人不愿意介入这场争论——尽管这是现阶段人类面临的最为重要的问题——不是他们不感兴趣,而是他们根本不愿意花费数年的生命去搞清楚量子力学的基本原理。
Das曾经立志要让毫不懂得量子力学的人在二十分钟之内了解薛定谔的猫,可是我失败了。
失败了不要紧,我们从头再来。这一次das不再用现实世界中的例子来比喻,而是用一个如假包换的量子力学的真实事例来说明:
氦原子在元素周期表里排在第二位,它有两个电子。
两个电子处于同一个能级,两个电子都在第一层(K层),——按照传统的说法:它们处在同一个轨道上。
按照量子力学的说法,这两个电子的“轨道波函数”完全一样——是“对称的”,你别管轨道波函数是什么意思,它就是一个函数,描述电子在轨道上的运动状态。
完全描述一个电子的运动状态,光有“轨道波函数”还不行,电子还有一个内在的性质——自旋,用“自旋态”来描述,自旋态不是朝上就是朝下。
量子力学中有一个重要的原理——泡利不相容原理,说的是一个原子中不可能有两个轨道和自旋完全一样的电子(不仅是电子)。
如果它们轨道一样——“轨道波函数”一样,“轨道波函数”是对称的,自旋就肯定不一样,自旋肯定“反对称”。
“反对称”是什么意思?
反对称在数学上十分清晰,十分容易理解,但是它的物理意义却没有人说的清楚。
氦原子中的这两个电子由一个波函数描述,假如把这两个电子相互替换,替换以后这两个电子组成的系统又有一个波函数描述;如果这两个波函数是一样的,那么这两个电子之间的关系就是“对称”的;如果这两个波函数符号相反——它们的相位因子一个是 1,一个是-1,那么这两个电子之间的关系就是“反对称”。不相容原理要求氦原子中的这两个电子必须是反对称的。
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