「薛定谔的猫」是指什么

发布网友 发布时间：2022-02-27 05:51

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热心网友 时间：2022-02-27 07:20

薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个思想实验，试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题，巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来，以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展，薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。

表达式：P(死）+P（生）=1【P（死）=P（生）】

提出者：薛定谔

提出时间：1935年

应用学科：量子物理学

基本概念：“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。这里必须要认识量子行为的一个现象：观测。微观物质有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微观物质以波的叠加混沌态存在；一旦观测后，它们立刻选择成为粒子。实验是这样的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。

薛定谔方程：埃尔温·薛定谔在20世纪20年代中期创立了现在被称为量子力学分支中的一个方程。

方程：▽2ψ（x，y，z）+（8π2m/h2）[E-U（x，y，z）]ψ（x，y，z）=0

研究意义：科学家称，“薛定谔猫”态不仅具有理论研究意义，也有实际应用的潜力。比如，多粒子的“薛定谔猫”态系统可以作为未来高容错量子计算机的核心部件，也可以用来制造极其灵敏的传感器以及原子钟、干涉仪等精密测量装备。

影响及意义：量子力学作为20世纪最有突破的科学成就之一，也是最具争议的科学之一。“薛定谔的猫”很好的阐述了这一现状。人们不能接受量子力学是因为它的不确定性。对于传统的物理学来说，只要找到了事物之间相关的联系，就能在每时每刻确定，事物之间相关的物理数据，比如说，物体运行距离等于物体的速度乘以物体运行的时间，只要知道物体的速度，你每时每刻都能计算出物体运行了多远，然而海森堡提出的量子不确定性原理使得你无法预知一个微观粒子未来的状态。正如爱因斯坦所说的：上帝不玩骰子，但是量子力学让我们不得不相信，上帝似乎是玩骰子的。

热心网友 时间：2022-02-27 08:38

其实主要就是叠加态的问题，以及这个悖论的证伪【至今仍然没有被证伪】

量子力学告诉我们：除非进行观测，否则一切都不是确定的，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。【逻辑思维：客观规律不以人的意志为转移】

薛定谔的猫实验，是有前提条件的，就是符合量子力学的随机触发装置。

先简单介绍一下实验流程吧。在一个封闭的盒子里，有一只猫，和一个装满毒气的装置。装置有50%的概率开启，如果开启的话，装置内的毒气会杀死盒子里的猫。

好，现在回到这个前提条件，就是装置的随机性。这50%的概率，不是简简单单的投一枚硬币，50%几率正面，50%几率反面这么简单。假如你只是投一枚硬币的话，那么你的掷出力度、掷出角度、硬币旋转的线速度，空气阻力，硬币旋转产生的空气动力，甚至是硬币表面的分子分部、地球的地转偏向力，任何细微的数据全部集中在一起，经过庞大的计算的话，那么在硬币投掷出去的瞬间，得到的结果其实早已注定，根本没有所谓50%的随机性可言。

我们可以这样理解：投掷硬币的所有数据，都在“宇宙”的观察中，所以“宇宙”知道“装置”是否会喷射毒气，换言之，盒子里的猫是无法“量子化”的。

这个实验的核心，既不是盒子，也不是猫，而是可以产生真正的“随机”的装置。其原理就是放射性元素的半衰期不可预测性。机关由一个放射性原子所控制，其裂变则触发机关。这个装置可以捕获“宇宙”所无法观察和计算到的随机数，并根据随机数的结果，有50%的概率将毒气释放。

在这个前提条件下，在盒子封闭起来时，猫就会处于活着和死去的叠加状态。因为连“宇宙”都不知道盒子里的猫，是活着还是死亡。

如果我们不揭开密室的盖子，根据我们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。这是它的两种本征态。如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。

再这之后，我们人类，也是宇宙的一部分。在我们开启盒子时，我们就充当了宇宙的“观察者”的角色。在我们开启盒子时，原本处于生死叠加状态的猫，就会通过我们的眼睛，被“宇宙”所观察。“观察者”存在时，原本包裹着猫的“概率云”就会坍塌。根据装置给出的结果，假如装置喷*毒气，那么叠加状态的猫的“活猫”部分，就会随着“概率云”塌缩，我们就只能观察到死去的猫。反之，如果装置没有喷射毒气，那么“死猫”就会塌缩，我们会观察到一只活着的猫。

另外，猫为什么不是宇宙的一部分呢。

首先，猫被封闭在盒子内，盒子中的随机装置将左右它的生死。

所以，猫本身会被“概率云“包裹。也就是说，猫处于活着和死去相叠加。这个叠加无法互相观察。叠加状态的”活猫“部分，认为自己一直活着。而”死猫“部分就只知道毒气喷射，随后就成为了一具尸体。

一个“装置喷*毒气”，和“一个装置没有喷射毒气”两种截然相反的情形，在盒子里同时出现又互不干预，当盒子内的情形暴露在“宇宙”中，才会有其中一种与随机装置给出的结果不一致的情形塌缩消失。

( ´_ゝ｀)这也是量子力学的魅力啊，微观世界的现象，在宏观世界投影到”猫“身上，就是这么奇怪、纠结、和难以置信。

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再简单讲讲“观察者"部分吧。

收到一些关于”猫为什么不能观察自己“的问题，发现似乎是我对于这个解释所举的例子不够好。

那么，我再来重新解释一下吧。

回到盒子里，仍然有一只可怜的小猫，和一个随机装置。这次装置连接的不再是毒气瓶了，而是连接到一个装满水的喷头。装置内的放射性原子裂变则触发机关，喷头就会将水喷到猫的身上。

然后，我们封闭盒子，耐心等待。

此时盒子内，就会出现干猫和湿猫叠加的情况。干猫和湿猫无法互相观察。

”干猫“部分，它的经历是，被愚蠢的人类关到一个盒子里，过了一段时间后，盒子打开，它非常不耐烦的跳了出来。

”湿猫“部分，它的经历是，被愚蠢的人类关到一个盒子里，盒子封闭以后，喷头喷出水，将自己弄湿了。盒子打开后，它非常愤怒的跳出来，想办法甩干身上的毛。

一个盒子里只有一只猫，盒子打开，在我们的观察中，就会有其中一只随着”概率云“塌缩。

所以，只会有一只猫跳出来。

无论这只猫是干猫还是湿猫，在它们的经历经历中，都没有遇到过另一个“自己”，而是同一只猫的两种不同经历同时出现在盒子里，直到其中一种经历随着“宇宙”的观察而消失。

所以，猫，无法充当”观察者“

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学文科的同学们注意了。

我们的目的，并不是让人类或是任何生灵或是任何电子设备，去猜盒子里的状况。

盒子想要蒙蔽的，是“宇宙“。

人类，任何生灵，任何电子设备，只是宇宙的”观察者“

实验有趣的地方在于盒子内的概率云被观察前的状态。

而不是想办法在”宇宙“知道答案之前掀开盒子看一看。

人，任何生灵，任何电子设备，都是宇宙的一部分，它们观察到了，宇宙也就观察到了，盒子内就不再有”概率“，只躺着”结果“了。

热心网友 时间：2022-02-27 10:13

“薛定谔的猫”指的是：

把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。实验是这样的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。

热心网友 时间：2022-02-27 13:27

薛定谔猫的概念

薛定谔猫是关于量子理论的一个理想实验。
实验内容：这个猫十分可怜，她（假设这是一只雌性的猫，以引起更多怜悯）被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，雌猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以雌猫便叫做薛定谔猫。

薛定谔猫提出

原文： 薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为《量子力学的现状》,在论文的第5节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验:哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加.比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变/不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才随机选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。

　　自然的推论：当它们都被锁在箱子里时，因为我们没有观察，所以那个原子处在衰变/不衰变的叠加状态。因为原子的状态不确定，所以猫的状态也不确定，只有当我们打开箱子察看，事情才最终定论：要么猫四脚朝天躺在箱子里死掉了，要么它活蹦乱跳地“喵呜”直叫。问题是，当我们没有打开箱子之前，这只猫处在什么状态？似乎唯一的可能就是，它和我们的原子一样处在叠加态，这只猫当时陷于一种死/活的混合。