薜定谔的猫
(2017-12-27 10:26:43)
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薜定谔的猫双夹缝实验平行宇宙 |
分类: 仰望星空 |
刘鼎洺按:我们生存的这个宇宙充满神奇,很多时候我们都是井底之蛙。不要武断地拒绝相信那些“荒唐”的理论。作为一个现代人,应有一个开放的态度,包容一切理论学说。在宇宙终极真理未明之前,包容总比过早地做抉择明智。
一、背景知识
1、薜定谔是奥地利物理学家,量子力学的创始人之一,曾获1933年诺贝尔物理学奖。“薜定谔的猫”是一个关于量子力学的知名实验,用以解释微观粒子的“叠加状态”。这个实验引起极大轰动,至今仍是科学界,甚至哲学界的争议焦点。
2、什么是“叠加状态”?它是指:微观粒子,如电子,在被观察测量(观测)之前,可以几乎同时位于不同的地点,位置无法确定,这就称为“叠加状态”。当电子被观测时,才确定在某处出现,“叠加状态”结束。
打个通俗的比方。如果把人看作一个电子,此人呆在家中,则在你观测到他之前,他的位置是不确定的,像云雾般隐身在家中,穿墙壁到处游荡。当你观测到他时,他就突然现身于某处——你看见他在客厅,他就在客厅,你看见他在卧室,他就在卧室……也就是说,你的观测决定这个人的位置,而不是他的位置决定你的观测。这个结论对我们的日常认知造成极大的冲击。
二、薜定谔的猫
这是薜定谔做一个知名实验。
1、实验过程:把一只猫放进一个不透明的密室里,密室里安装着一个放射性原子核和一个装着有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装着有毒气的容器,从而杀死这只猫。
2、实验结论:在未打开密室的门之前,根据我们在日常生活经验,可以认定:猫或者死了,或者还活着,两者必居其一。这是一般老百姓的认知。
但科学家的想法可不这么简单。
科学家的解释是:密室中的猫不是处于“非死即活”的状态,而是处于“死—活叠加态”——既死了又活着!要等到打开密室的门,往里面看猫一眼才决定其生死——请注意,不是“发现”其生死,而是“决定”其生死。
用“平行宇宙”的理论来进一步解释是:在未打开密室的门之前,密室里面其实是有两只猫,一只死猫,一只活猫。但它们位于不同的宇宙中。问题并不在于密室中的放射性原子是否衰变,而在于它既衰变又不衰变。当我们打开门向密室里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是完全相同的。唯一的区别在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。如果此时你看见的是死猫,你选择了原子衰变了的宇宙;如果此时你看见的是活猫,你选择了原子没有衰变的宇宙。不管你选择了哪一个宇宙,这两个宇宙都将完全相互独立地演变下去,就像两个平行的世界一样。
三、双夹缝实验
“双夹缝实验”又叫“杨氏双孔干涉实验”,它是“平行宇宙”和“薜定谔的猫”的一个有力支持。
在一张纸板上开两道平行的狭缝,然后在纸板后架上光屏,用一个仪器发射出一个电子,使其通过狭缝。按照正常思维来看,一个电子一次只能穿过一个狭缝。然而不可思议的是,观测显示:这个电子在两道狭缝后面的光屏上都形成了图像。也就是说,一个电子一次同时穿过了两个狭缝。
结论是:观测电子时,观测者是仪器,而非做实验的人。故仪器检查到电子时,对于实验者来说并没有观测电子的运动,所以电子处于“薛定谔的猫态”,即两种可能性均存在。所以观测者观察到了两道电子条纹图像。
四、薜定谔的猫的启示
“薜定谔的猫”告诉我们:一切都是“选择”的结果。
比如,去医院检查身体,问题不在于身体本身有没有病,而在于我们选择了“身体有病的宇宙”或是选择了“身体无病的宇宙”。
只是,我们还不知道,是什么决定我们的选择!
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