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1 # 手機使用者3503570243
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2 # 刁博
薛定諤的貓是薛定諤為了反對波函式的機率解釋給出的一個假想實驗。實驗中將貓放入一個密封的不透光的箱子,箱子裡還有一粒放射性原子,一瓶劇毒物質,一隻錘子等。如果放射性原子發生了衰變,粒子探測器檢測到放射出的粒子後會釋放訊號,然後錘子擊碎裝著劇毒物質的瓶子,瓶子碎了貓就必死無疑。倘若原子不發生衰變,就不會有擊碎瓶子的訊號,這樣貓就會活著。
在這個理想實驗中,貓的死活由原子的衰變決定。用量子力學描述原子的衰變時並不能知道原子在具體哪一時刻衰變,原子的衰變是由機率決定的,這樣與原子的衰變相關聯的貓就處在了活態和死態的疊加態中,而不是日常生活中認為的要麼活要麼死。只有開啟箱子的瞬間,貓才會坍縮到活態或死態的其中一個狀態。
上圖即為貓所處的活態和死態的疊加態,描述貓的狀態的波函式與貓是什麼顏色無關,與貓是什麼品種也無關,與裝貓的箱子裡有沒有食物也無關。在這個實驗中,貓若是死了只能是被劇毒物質毒死的,不能是憋死的,也不能是餓死的,不然就失去了這個理想實驗的意義。你可以在24小時後開啟箱子測量到一隻活貓,也可以在1個月後開啟箱子測量到一隻活貓。既然允許在較長的時間後測量到貓的活態,所以,允許在箱子裡放一些貓糧和水供貓享用,這不會影響到描述貓的波函式。
至於這隻又死又活的貓是怎麼進食的,這個問題就不好回答了。科學家們一直想做宏觀狀態下薛定諤貓的實驗,等能夠完成這樣的實驗後,或許問題就會變得清晰明瞭。
要理解量子力學的疊加態,必須升級對客觀概念的理解:區分“存在(existence)”和“現實(reality)”, 客觀存在是量子疊加態,觀察者體驗的現實是量子態"塌縮"。
與世隔絕的薛定諤的貓,對於沒有任何相互作用和資訊交流的“外部”世界而言,是處於多種可能狀態的疊加態; 而貓作為能吃能睡的觀察者本身,體驗的是多種可能狀態之一的現實。
量子力學允許隔絕的量子系統獨立演化,量子疊加態是客觀存在的,而“現實”卻可以有不同版本。