薛定谔的猫通俗解释

2023-06-25 46阅读

薛定谔的猫是量子力学中最著名的思维实验之一,它始于一个假设性的情境:

当将一只猫放进既包含有处理放射性物质的采用薛定谔方程组解法的装置内,而后让这个系统“跳跃”到有史以来未曾出现(即死和活两个状态并存)的“叠加态”时,猫同时便处于一个未明确特定状态的叠加态之下。此时,猫实际上既有可能处于死亡状态中,也有可能存活在容器中。

以下是对薛定谔的猫的通俗解释:

1. 固态中的基本粒子按量子力学规律描述它们的粒子性和波动性。如果我们把一个电子看成粒子,即有位置,那么当我们再去观察它的运动状态时,它就像是一束波动。

2. 量子力学规律表达的态被称为波函数。波函数是一种代表微观物体状态的复数函数,其大小的平方表示该状态的概率分布。

3. 薛定谔方程在量子力学中描述的是一个物理系统随时间的演化。系统的演化可以分为决定论和随机分支两种情况。

4. 量子叠加原理指,当两个或多个波函数在某一点相遇时,它们的任何线性组合依然是一个有效的波函数。 换句话说,一个物体可以处于多个状态中,又好像没有特定状态。

5. 薛定谔的猫的思想实验描述了“叠加态”的不同解释。 在这个例子中,当一个放射性源同时被连接到一根含有化学毒品的管子时,如果颗粒以50-50的概率参与衰变,猫就处于一个"叠加态",既可能活着,也可能死亡。。

6. 根据经典条件,猫要么死亡,要么健康,但根据量子力学,猫同时处于两种状态中。只有当我们观察这只猫时,它才会进入确定状态。这证明了测量行为如何影响基本粒子的状态。

总之,薛定谔的猫是一种对基本粒子存在状态的思考方式,在量子力学中广为流传。实验暗示了人类测量活动在量子世界中的重要性,并揭示了物体存在统计学特征的奇异性。

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