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神奇的“量子永生”,得到的答案引起了物理学家对宇宙本质的怀疑

发布者:在华韩国创新中心 发布时间:2021-09-30 11:26:00 点击量:
发布时间:2021-09-30 11:26:00
神奇的“量子永生”,得到的答案引起了物理学家对宇宙本质的怀疑
“薛定谔的猫”(英文名称:Erwin Schrdinger's Cat)是一个非常著名的思想试验,信任大家都了解过这个试验,但是必定会对这个试验感到隐晦,一个一般的猫,它的死活会对咱们的生活产生什么影响?今日咱们就来探讨一下,薛定谔的猫这个试验背面的意义,以及哥本哈根诠释和多国际诠释。
一只无辜的猫咪
我们简单描述这个实验,第一个“薛定谔的猫”是一种思维测试,仅仅停留在我们的头脑里,而没有科学家真正进行拿猫咪做实验,这一实验并不困难,在一个封闭的容器里有一只猫咪,虽然封闭的容器里有足够的氧气,但是可以保证猫咪的呼吸,第二个我们不必担心猫咪会饿死或生病。
在这个密封的容器里,还有一个更小的容器,里面装满了剧毒的“氰化物”,还有一些“镭”,假设镭衰变,将会使这个容器破裂而导致猫的死亡,假如它还保留着这个镭,它将不会受到伤害。而且镭的衰变是随机的,下一秒就可能发生衰变,也有可能永远不会衰变,所以我们不能把这个容器打开,来区别这只猫的生死。
这个看似简略甚至有些无厘头的试验,最奇妙的地方便是,用宏观国际中的猫咪和毒药去解说微观国际中的“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”,那么猫咪也会由于微观国际中镭元素的叠加态,堕入“生与死”的叠加态中。
其实在咱们的大脑中,也存在一个“薛定谔的猫咪”,这个猫咪便是咱们的意识,咱们在对任何时刻进行判别时,其实便是在多个判别之间徘徊挑选,终究挑选一个答案去执行,就像是薛定谔的猫尽管处于“生和死的叠加态”中,但是真正的答案只要一个。
 
在微观国际中,量子的状态可以有两种不同的形式叠加,如光子可以在“波”与“粒子”之间转换,甚至两种状态同时存在,但在宏观国际中,这种工作并不存在,而全部都是由基本粒子构成,而“波粒二象”指出,这些粒子都有同样的兴致,为什么宏观国际中没有这种现象?
事实上,科学家们也对此问题深信不疑,薛定谔提出这一实验,就是为了提醒世界注意叠加态的不完善性,虽然薛定谔是量子力学的推动者,但他自己仍然对量子力学产生疑问,不仅是薛定谔,爱因斯坦对于量子力学的态度也是非常模糊的,这些科学家都认为,量子力学不够“完美”,并不是说量子力学是错的,只是我们对微观国际的理解还不够深入。
两种不同的诠释。
那么,科学家是怎么解说薛定谔的猫这个试验的呢?目前有两种干流的观念,“哥本哈根诠释”和“多国际诠释”,这两个理论都是对量子力学的诠释。
哥本哈根诠释,在量子力学里,量子系统的量子态,能够用波函数来描绘,这是量子力学的一个要害特征,波函数是个数学函数,专门用来核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,本来的量子态概率地坍缩成一个测量所允许的量子态。
多国际诠释(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国际,并以此来解说微观国际各种现象的量子论诠释,其长处是不用考虑波函数坍缩。
简略来说,哥本哈根诠释是利用“波函数”去描绘量子态,但是波函数仅仅一种抽象概念,并不实在的存在于国际中,而多国际诠释类似于咱们熟悉的平行国际理论,这个理论不考虑波函数的改变,直接用无限的国际来解说叠加态。
假如用哥本哈根诠释来解说薛定谔的猫这个试验,能够得到一个风趣的答案。试验条件不变,咱们能够得到下面这个波函数。
假如试验人员翻开了密闭的容器,就会导致波函数崩塌成为两个波函数中“活猫”和“死猫”的其中一个,假如试验人员翻开容器后,发现猫咪现已死去,咱们能够理解为是试验人员翻开容器的这个行为,导致了波函数的崩塌,换句话说,翻开容器的这个动作“害死”了猫咪。
量子自杀和量子永生
与哥本哈根理论不同的是,多国际理论可以根据一种名为“量子自杀”的实验对猫进行解释。
与薛定谔的猫一样,这间屋子里也有一位“实验者”,他死的几率也是50%;同样地,这间屋子里也有一位“实验者”,死的概率也是50%。这间屋子里还有一位“实验者”,他用一种多国度的解释来解释这次实验开始后,将会产生两个完全相同的国际性实验,其中一人将会死去,而另一人将不会死去。
假定有多种国际解释是正确的,那么在多次实验中,就会产生多种不同的国际,而在某种程度上,这种实验者永远不会因为镭的衰变而死亡,这种解释叫做“量子永生”。假设多个国际解释都是正确的,那么在无限的国际中将有一个“永生”属于你,但人类真的能永生吗?
来源 :百度-杠日说历史